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1.科學性的特點

具體體現在：實驗原理、實驗方法、實驗材料的選取、實驗結果的處理都應有充分的科學依據，不能隨意臆造。高中生物實驗科學性的特點是區別與其它學科的最重要的特點之一，生物實驗一定要講求其科學性，沒有科學性作指導，生物實驗的結果就會變得毫無意義，沒有參考的價值，同時也違背了科學的指導原理。所以在進行生物實驗之前，一定要有科學性的理論指導，對涉及生物實驗的相關內容進行相關的研究分析，認真考證，這樣實驗的結果才有科學的依據，才有科學的價值。

2.相互對照的特點

一個完整的實驗設計應包括兩個方面：實驗組和對照組。先對實驗組加以處理，然后對照組不作處理。對照實驗的設計常有如下4種：一是空白對照，設計一個不進行任何實驗處理的對照組。二是自身對照，指實驗組與對照組在同一對象上進行，前后觀察，不另設對照組。三是條件對照，給實驗組一種處理，給對照組另一不同條件處理。四是相互對照，指不另設對照組，而是利用幾個實驗相互對照，即每一組既是實驗組，又是其他組別的對照組。只有通過對照實驗，才能有效地排除無關變量對實驗的干擾，使設計顯得嚴密。因此對于大多數實驗，尤其是生理類實驗往往都應該設置相應的對照實驗。

3.單一變量的特點

單一變量原則，即控制其他因素不變，只要改變其中某一變量，觀察其對實驗結果的作用。除了整個實驗過程中欲處理的實驗因素外，做到其他實驗條件前后一致。這也是生物實驗所獨有的特點，采用單一變量的方法，往往能夠使實驗變得更加有說服力，使實驗的結果更加直接了然，能解析更多的生物上的科學道理。

二、高中生物實驗教學設計策略

1.明確實驗教學目標，做好準備工作。明確目標能使學生產生積極的學習動機，思維才會有方向，操作才會認真。做好實驗教學的準備工作，實驗教學和一般的授課有不同的要求，而生物教材又往往受地方性的季節性的限制，有些實驗還需較長的時間才能看到實驗結果，因此，在實驗課前做好實驗教學的準備工作就顯得尤為重要了。

2.加強實驗教學的組織管理。多數學生把實驗簡單地理解為“看”，對實驗現象缺乏分析和思考，實驗完畢后往往答不上產生現象的原因和實驗的結論。如果缺乏嚴格的訓練，將會導致教師疲憊不堪，學生一無所獲。因此，應加強實驗教學的組織管理，注意維持實驗紀律、規范實驗習慣、合理指派實驗大組長、小組長等，以確保實驗教學質量。

3.分析實驗程序和實驗現象。一個較為復雜的實驗過程是設計人員長期辛勤勞動的結晶，它往往是經過幾十次甚至上百次的反復摸索。所以，學生在實驗中，不能單純地用實驗指導進行“按方抓藥”出現結果就行了。而要指導學生去分析實驗中每一步驟的作用、每一個處理意義以及各步驟之間的聯系。

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2．高三生物實驗設計的復習策略

高中生物實驗復習之所以效率較低，深究其原因皆因為教師心目中沒有學生，考慮的中心還是教師自己的教學任務。高中生物實驗設計復習重點應放在引導學生明確實驗設計思路，學會實驗設計上。實驗設計絕不能脫離一定的知識和問題情境，離開高中生物學主干知識的實驗設計必然是盲目的、誤導的。對于實驗設計的復習，我們可先分析挖掘課本經典實驗，強化學生的實驗基本素養，然后根據復習，的實際精心設計一兩個典型的教學實驗，讓同學們在具體“做科學”的過程中掌握實驗設計的步驟、一些原則和方法、關鍵點，并針對不同的實驗設計題訓練，讓學生學會舉一反三，提升實驗能力，不再懼怕高考實驗設計題。

2.1挖掘課本經典實驗，提升學生實驗科學素養

首先，使學生積累實驗操作的經驗。指導學生理解實驗目的、原理、材料用具和步驟，在此基礎上充分開放實驗室，盡可能創造條件加強學生動手操作能力的訓練。與此同時，引導每個學生歸納、總結高中生物學實驗常用材料、藥品的種類、用途等，形成表格，組織學生相互交流，然后完善自己的結果。

其次，使學生理解實驗程序。指導學生分析課本實驗中每一步驟的作用或必要性、每一步驟的意義及各步驟之間聯系。

最后，使學生學會分析實驗結果。在實驗中，教師既要指導學生重視對實驗最終結果的記錄，又要求學生對實驗的中間過程出現的現象進行記錄。既要重視結果又重視對結果的分析，重視對成功實驗的分析，也要重視查找實驗失敗的原因。

2.2 結合典例培養實驗設計的一般思路

高中生物實驗設計，不管是驗證性還是探究性實驗設計，不管是自主設計實驗還是補全實驗、修正改良實驗，實驗設計思路大體相同。實際教學中我們可以結合課本經典實驗或某一高考實驗題來概括實驗設計的一般思路，便于學生領會掌握。

2.3 針對不同生物實驗設計類型進行強化復習

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一、提出問題

人們對事物作縝密觀察以后，常常由于好奇心或想作進一步的了解而提出問題，雖然任何人都能提出問題，但只有意義的問題才值得探討，是實驗要達到的具體目標。

二、假設

科學方法的第三步是假設。假設，也稱假說或猜測，指用來說明某種現象但未經證實的論題，也就是對所提出的問題所做出的參考答案。例如， “食用激素水果會引起動物性早熟嗎”，其假設是：“食用激素水果不會引起動物性早熟”；其預期結果是：“用適量激素水果飼喂幼齡動物，不會促使幼齡動物的生長發育加速”。實驗預期是較具體的推斷。一個問題常有多個可能的答案，但通常只有一個是正確的。因此，假設是對還是錯，還需要加以驗證，即依據假設或預期，設計實驗方案，進行實驗驗證。

三、設計實驗

實驗是驗證假設和解決問題的最終途徑，指在人為控制的條件下研究事物的變化的一種方法。要想實驗成功，在科學實驗中，就要掌握或貫徹以下幾點：

1.單一變量原則

（1）實驗變量與反應變量。實驗變量是實驗中由實驗者操縱的因素或條件，而反應變量是指由實驗變量而引起的變化結果，二者之間是前因后果的關系。實驗的目的就在于獲得和解釋前因與后果；

（2）無關變量與額外變量。無關變量是指實驗中除實驗變量外的影響實驗結果與現象的因素或條件。由無關變量引起的變化結果就叫額外變量。它們之間也是前因后果的關系。但它們的存在對實驗與反應變量的獲得起干擾作用。

2.對照性原則

對照是實驗控制的手段之一，目的還是在于消除無關變量對實驗結果的影響。實驗對照原則是設計和實施實驗的準則之一。通過設置實驗對照對比。既可排除無關變量的影響，又可增加實驗結果的可信度和說服力。

通常，一個實驗總分為實驗組和對照組。實驗組，是接受實驗變量處理的對象組：對照組，也稱控制組，對實驗假設而言，是不接受實驗變量處理的對象組。按對照的內容和形式上的不同，通常有以下對照類型：

（1）空白對照 指不做任何實驗處理的對象組；

（2）自身對照 指實驗與對照在同一對象上進行，即不另設對照組。單組法和輪組法，一般都包含有自身對照；

（3）條件對照 指雖給對象施以某種實驗處理，但這種處理是作為對照意義的，或者說這種處理不是實驗假設所給定的實驗變量意義的；

（4）相互對照 指不另設對照組，而是幾個實驗組相互對比對照，在等組實驗法中，大都是運用對照。

3.科學性原則

所謂科學性，是指實驗目的要明確，實驗原理要正確，實驗材料和實驗手段的選擇要恰當，整個設計思路和實驗方法的確定都不能偏離生物學基本知識和基本原理以及其他學科領域的基本原則，都要具有可行性。

4.重復性原則

在實驗設計中也必須注意實驗的可重復性。任何實驗部必須要有足夠的實驗次數，才能判斷結果的可靠性，尤其是有數據計算的實驗，設計的實驗不能只能進行一次，在無法重復的情況下，作為正式結論，這樣的結論易被。

四、完成實驗

五、觀察并記錄結果

實驗設計的觀察內容、方法和次數進行如實記錄。

六、分析結果（數據）并推導結論

觀察、實驗的目的在于獲得驗證性的結果。所以，在實驗中要記錄實驗的事實、現象、數據，即捕捉、記錄由實驗變量帶來的反應變量。據此論證、說明實驗中的自變量與因變量的因果關系，進而得出實驗結論。

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一、實驗設計的原則

（一）對照性原則

所謂對照實驗是指除人為控制因素外，其他條件與被對照實驗完全相同的實驗。因為實驗中的無關實驗因素很多，同一種實驗結果可能是由多種不同的實驗因素所引起的，因此必須嚴格控制無關因素，要平衡和消除無關因素對實驗結果的影響。而設置對照實驗，能有效地排除其他因素干擾實驗結果的可能性，使實驗設計更加嚴密，所以大多數實驗尤其是生理類實驗往往都要有相應的對照實驗。如在“唾液淀粉酶促進淀粉水解”實驗設計中，運用與唾液等量的清水作對照，排除了“淀粉本身就可以在水溶液中快速水解”這一非本質的特征。設計實驗對照可以有多種方式，如空白對照（指不做任何實驗處理的對照組）、相互對照（指不加設對照組，而是利用幾個實驗組相互對照）、自身對照（指實驗和對照在同一對象上進行，即不另設對照組）、條件對照等（給實驗組某種處理，給對照組另一條件的處理，給對照組施以部分實驗因素，但不是所要研究的實驗因素）。

（二）單一變量原則

單一變量原則即單因子變量原則，指控制其他因素不變，而改變其中一個因素，觀察其對實驗結果的影響。如“探究pH值對酶活性的影響”時，只能改變反應的pH值，其它如溫度、酶的濃度等條件均要求完全一樣。設置單一變量即對照組和實驗組只能有一項條件不同，其他條件都應相同，還應考慮是否有額外變量影響實驗結果。

（三）平行重復原則

平行重復原則指控制某種因素的變化幅度，在同樣條件下重復實驗，觀察其對實驗結果影響的程度。任何實驗都必須能夠重復，這是具有科學性的標志。實驗雖然要求隨機抽取樣本，這能夠在相當大的程度上抵消非處理因素所造成的偏差，但不能消除它的全部影響。平行重復的原則就是為解決這個問題而提出的。在實驗時，有些情況的出現是有偶然性的，多做幾個對照實驗，出現相同結果，更有說服力，更具科學性。讓這幾組實驗裝置在相同條件下同時進行，這就是平行重復原則。

二、實驗設計的基本方法步驟

在明確了實驗目的和實驗原理、選準實驗材料、遵循實驗原則做出實驗假設后，就應該編制一個嚴密、科學的實驗程序進行實驗。對于編制的實驗程序，須要仔細推敲，形成一個最優化的程序，使實驗科學、簡捷、明了地進行設計。探究性實驗一般可分為以下幾步進行：（1）認真研讀題干信息，分析題目類型屬于驗證型實驗、探究型實驗、完全設計型、實驗評價型中的哪一種；（2）仔細審讀，找準實驗中所要控制的單一變量和因變量，并分析以什么指標表示或觀察因變量；（3）運用對照實驗思想合理設置對照組；（4）分析實驗過程中需要平衡的無關變量，即避免（或排除）無關變量對實驗結果（現象）的影響；（5）推敲精煉語言，準確表達實驗步驟和實驗結果及結論；（6）通讀自己的實驗設計。運用實驗設計所遵循的原則進行對照，檢查是否有遺漏。通過對實驗目的和要求的分析，正確選擇出實驗的變量，按照正確的實驗步驟去分析，即可形成一個科學的實驗步驟。

三、實驗的現象及結論

在設計實驗步驟時，還應注意實驗結果的預期、分析和討論：要求運用實驗原理和假設，推導分析出實驗的結果或對實驗組與對照組作出預期的分析討論。

探究性實驗的設計一般規律（預期結果）是：

（1）若條件A存在事件B能發生，條件A改變事件B不能發生（或發生程度改變），結論是__。

（2）若條件A存在事件B能發生，條件A改變事件B能發生（或發生程度改變），結論是___。

（3）若條件A存在事件B不能發生，條件A改變事件B能發生（或發生程度改變），結論是___。

例如:現有一種植物的種子，已經知道它的萌發受水分、溫度和氧氣的影響，但不了解其萌發與光是否有關。為探究光的有無對該種子萌發的影響，請你依據所給材料和用品設計實驗的方法步驟，預測可能的實驗結果，并分別得出相應的結論。方法步驟：①____；②____。可能的結果及相應的結論：①____；②_____；③______。

解析：根據題目要求可知，光照則是變化的條件A，因此可作出理論假設：當水分、溫度、氧氣條件滿足時，光照則是實驗的變量，有光照，種子可能萌發，也可能不萌發；無光照，種子可能萌發，也可能不萌發。具體設計如下：①取A、B兩組培養皿，倒入適量的水，將等量的種子分別放入兩組培養皿中(實驗準備)；②將A組置于黑暗的環境中，B組置于有光環境中（做對照），③培養過程中使兩組水分、溫度、氧氣的狀況適宜且相同。A組實驗組與B組對照，符合“單因子變量”“平行重復”原則。

實驗結果及相應的結論：①A組萌發，B組不萌發(或A組發芽率高于B組)，光抑制該植物種子的萌發；②A組萌發，B組也萌發(或發芽率差異不顯著)，該植物種子萌發不受光的影響；③A組不萌發，B組萌發（或A組發芽率低于B組），光是該植物種子萌發的必要條件之一。

四、結語

生物科學是以實驗為基礎的科學，科學概念、原理和規律都是由實驗推導和論證的。教學過程中的實驗有助于加深學生對生物科學概念、原理和規律的理解，實驗能力也是學生將來從事科學研究的基礎。高中生物實驗要求學生了解實驗目的、實驗原理和實驗步驟，會控制實驗條件和使用實驗儀器，會觀察和分析實驗現象，解釋實驗結果（數據），并得出實驗結論，能夠根據要求設計簡單的實驗方案。

參考文獻

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一、審題做到三明確

1.明確實驗目的是實驗的核心

它是實驗設計的核心，弄清是驗證性實驗還是探究性實驗。在題目中往往以“驗證……”、“證明……”、“探究……”、“觀察……”、“調查……”、“鑒定……”等形式呈現出來。

2.明確實驗原理是實驗的依據

原理的來源有兩個，其一是課本中的相關知識（題干較短），其二是來自題干（題干較長，學生要仔細研讀、分析），可以可通過聯想相關知識或解讀題干來解題。

3.明確實驗變量是實驗的手段

明確如何操縱實驗變量，設法給研究對象施加干擾，造成研究對象的變化，從而使研究對象在擾狀態中反映出某些特征，暴露出某種現象和屬性。如捕獲反應變量，即觀察測量數值；控制無關變量，如隨機分組、設置對照、條件適宜、重復實驗，等等。

二、解題要求三環節

1.選擇實驗材料用具

生物實驗題中已提供實驗材料和用具，主要分析“有什么用？”“怎么用？”一般應全部用上而且夠用，不可遺漏也不需額外添加，除非這道實驗題是讓你“選擇或增加”。

自行確定實驗材料和用具,根據實驗步驟，遷移運用教材相關實驗中的實驗用具。如：臨時裝片制作與觀察就要用到載玻片、蓋玻片、顯微鏡等。

2.書寫實驗設計步驟一般分成三步

（1）分組編號，即實驗準備階段，選取題干提供的實驗材料（有時實驗材料不能直接使用，需先經某種方式處理后才符合實驗要求）用具，組裝實驗設備，平均分組，并作好編號。常用語言：選擇長勢相同、大小相似的同種植物隨機等量分組，分別編號為A、B、C……；取兩支試管，分別編號為甲、乙，各加入等量的某溶液；選擇年齡、體重（性別）、健康狀況相同的某種動物隨機等量分組，分別編號為1、2、3……，等等。

（2）設置對照組，考慮單因子變量。要注意本實驗所有組別“無關變量”要相同，相關描述要準確恰當，例如“等量”、“相同”、“適宜”。設置的對照組常有以下幾種可能：

①空白對照，指不用實驗變量處理的對照組。

不同情況下要合理地選用不同的水。如：清水、涼開水、蒸餾水、生理鹽水。例如不同pH值酸雨對小麥種子發芽的影響，應用清水作對照。

②自身對照，實驗與對照在同一對象上進行。

如：“質壁分離與復原”實驗。自身對照簡便，但關鍵要看清楚實驗處理前后的現象及差異。

③相互對照，幾個實驗組相互之間形成的對照，不需另外設置對照組。

如：“探究溫度對酶活性的影響”實驗。

（3）觀察記錄，觀察描述實驗現象、收集記錄實驗數據。

下面就以一個具體的例子來介紹實驗步驟的設計：

例題：請你利用剛萌發的玉米幼苗和植物無土栽培方法設計實驗探究葉綠素的形成是否與鎂元素相關。（提示：植物正常生長所需的全營養液配方中含硝酸鉀、氯化鈉、硫酸鈣、磷酸鈣和氯化鎂等）

實驗步驟：_______________________________________________

預期實驗結果為：_______________________________________________

實驗結論：_______________________________________________

實驗設計思路分析：

參考答案：

實驗步驟：①將萌發的玉米幼苗平均分成兩組A、B。②A組幼苗用完全培養液培養，B組幼苗用等量的缺鎂培養液培養；③給A、B組幼苗相同而且適宜的溫度、光照，培養一段時間后，觀察并記錄兩組幼苗葉片的顏色變化情況。

預期實驗結果：A組的玉米幼苗葉片為綠色，B組的玉米幼苗葉片逐漸變為黃色。

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在最近幾年理科綜合測試中，都考查了學生生物實驗設計能力，而且占分都比例大。而從閱卷的反饋情況來看，許多學生實驗設計缺乏科學性，或實驗步驟不合理，怎樣提高學生的實驗能力？高考復習中，我們主要從實驗程序、實驗設計的基本原理和解題思路等方面對學生進行了指導。生物實驗的一般程序為：通過觀察提出問題提出假設設計并完成實驗分析數據得出結論，一個完整的生物學實驗包括以下七個基本步驟：（1）實驗名稱、目的：提出是做什么實驗，明確實驗要解決什么問題。（2）假設：提出初步假設，并對可見現象提出一種可檢測的解釋。具體為：提出假設尋找證據a符號事實假設成立b符號事實假設不成立（3）預期：在檢測提出的假設以前，先提出實驗的預期結果（一個假定的結果），若預期結果沒有實現，說明假設不成立；若預期結果實現，則假設成立。（4）實驗：根據實驗目的和提出的假設，來設計實驗的具體方法步驟，并按設計的方案進行操作。（5）觀察和收集數據：客觀如實地觀察記錄實驗現象、數據，得出實驗結果，并通過一定方式將實驗結果呈現出來。（6）分析、推論：對記錄的數據（包括現象和結果）進行整理分析，并推導得出結論。（7）交流：寫出實驗報告。

1.生物實驗設計的基本原則

1.1 科學性原則。科學性原則具有兩個方面的含義：首先，必須保證實驗的設計不出現科學性錯誤；其次，實驗設計要具有科學思想和科學方法的因素。

1.2 單一變量原則。該原則可以使實驗中的復雜關系簡單化，使結果更準確。其含義是：不論一個實驗有幾個實驗變量，都應該做到一個實驗變量對應觀察一個反應變量。（2）實驗中要盡可能避免無關變量及額外變量的干擾。如，在"探索淀粉酶對淀粉和蔗糖水解作用"實驗中，加入淀粉和蔗糖是單一變量，而加入的淀粉酶的量、反應溫度、PH則應控制成相同的條件、否則這些因素的差異將作為無關變量，干擾實驗結果及對實驗結果的分析。

1.3 對照原則。對照原則是中學實驗設計中最常用的原則，如有關酶的高效性、專一性和影響酶活性的條件實驗，觀察植物細胞的質壁分離和復原實驗等都采用了對照，通過對照實驗，既可以排除無關變量的干擾，又可以增加實驗結果的可信度和說服力。

對照實驗，一個實驗可包括實驗組和對照組，實驗組是接受自變量處理的對象組，對照組是不接受自變量處理的對照組。至于哪個作實驗組，哪個作對照組，一般是隨機決定的。常用的對照類型有以下幾種：（1）空白對照：對照組為無任何處理的對象組，如"探索影響淀粉酶活性的條件"實驗中，1號試管加1ml的蒸餾水，2號、3號試管分別加選擇題的NaOH、HCl溶液。1號試管為典型的空白對照組，如"觀察植物細胞質壁分離和復原"實驗，即是典型的自身對照――實驗處理前的對象狀況設為對照組，實驗處理后的對象變化為實驗組。（3）條件對照：給實驗某種處理，給對照組另一條件的處理，如在"驗證甲狀腺激素促進幼小動物發育"的實驗中，存在以下實驗組和對照組。甲組：飼喂甲狀腺激素（實驗組）乙組：飼喂甲狀腺激素抑制劑（條件組）丙組：對蝌蚪不作任何處理（空白對照）

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解題先要認真審題，抓住關鍵的有效信息點，弄清該實驗的性質是驗證性還是探究性實驗，其次要明確該實驗的目的是什么？

二、分析原理，回顧實驗設計的原則

實驗原理是設計性實驗的基礎，只有明確實驗的原理，才能掌握實驗的關鍵，進而進行實驗的設計。實驗原理一方面可來源于題干，另一方面也可來源于書中的知識，即可通過閱讀題干或聯想書中知識來獲取原理。

三、明確實驗變量，確定平衡無關變量的方法

變量是指實驗中由實驗者所操縱的因素或條件，據其在實驗中的作用，可分為實驗變量與反應變量、無關變量與干擾變量兩類。

1.實驗變量與反應變量

實驗變量，也稱為自變量，指實驗中由實驗者所操縱的因素或條件。反應變量，也稱因變量，指實驗中由于實驗變量而引起的變化和結果。通常實驗變量是原因，反應變量是結果，二者具有因果關系。實驗的目的在于獲得和解釋這種前因后果。例如，在“探究溫度對酶活性的實驗”中，所給定的低溫、適溫、高溫就是實驗變量，而由于低溫、適溫、高溫條件變化，唾液淀粉酶水解淀粉的反應結果也隨之變化，這就是反應變量，該實驗即在于獲得和解釋溫度變化（實驗變量）與酶的活性（反應變量）的因果關系。

2.無關變量與干擾變量

無關變量，是指實驗中除實驗變量（即自變量）以外的影響實驗結果的因素或條件。也稱控制變量。 通常最有效、最簡便的方法是設計對照實驗來對其進行控制。如空白對照、條件對照、自身對照、相互對照等，干擾變量，指實驗中由于無關變量而引起的變化和結果。顯然，干擾變量會對實驗變量（即自變量）有干擾作用。例如，上述實驗中實驗變量（低溫、適溫、高溫）以外，試管的潔凈程度、唾液的新鮮程度、可溶性淀粉的純度、試劑溶液的劑量、實驗操作程度、溫度處理的時間長短等等，都屬于無關變量，要求對低溫、適溫、高溫三組實驗是等同、均衡、穩定的。如果無關變量中的任何一個或幾個因素或條件，對三個實驗組的給定條件不等同，不均衡，不穩定，則會在實驗結果中產生干擾變量，對實驗結果產生干擾，造成誤差。

四、分析、選擇實驗材料用具，設計實驗步驟

1.若題中已提供實驗材料和用具

可認真分析題中所提供的器材在實驗中的作用？如何使用？是否必須用到？通常題中給出的實驗材料和試劑一般應充分利用，不能隨意增加。如題中說明了從所提供的器材中選取所需的進行實驗，就要準確地選取用具和材料。其實這也相當于隱含條件，只要你分析判斷準確，就不會有所遺漏。若讓學生自行確定實驗材料和用具，這就需要根據實驗步驟與要求等，聯系相關的生物學原理，遷移運用教材相關實驗中的實驗用具，選擇好器材才能準確地設計好實驗。

2.設計實驗步驟

不同的生物實驗，其步驟不一，但大多數常規實驗可按照下列步驟進行設計。

2.1第一步：選取材料，分組編號

即就是選取題干提供的實驗材料用具，對實驗對象進行平均分組并編號，注意相應的無關變量要保持一致。

2.2第二步：施加實驗變量，平衡無關變量

對實驗組與對照組進行不同處理，即對實驗組要施加實驗變量。

2.3第三步：認真觀察，如實記錄現象和數據

細心觀察實驗現象，如實記錄數據。科學描述結果。

五、預測實驗結果與結論

實驗結果是由實驗變量而引起的變化，實驗結論是根據實驗結果作出的一種推論。預測實驗結果與結論又可分為兩種情況來分析：

1.若為驗證性實驗 驗證性實驗是設計一個實驗來驗證、檢測實驗結果能否達到實驗原理所描述的結論的一類實驗。這類實驗在實驗前其實驗結果是已知的，實驗過程在于努力獲取預期的結論，重在結果的獲得，因而驗證性實驗的實驗結果是唯一的，即實驗原理所描述的結果，預期實驗結果時的表述方式為“A組……”，“B組……”。

2.若為探究性實驗 探究性實驗是指在假設前提下，獲取支持假說或推翻假說的一類實驗。這類實驗在實驗前并不知道實驗結果，實驗過程在于努力探索實驗結論。因而探究性實驗的實驗結果與結論是未知的，實驗前需對實驗結果進行預測，并分析出現該結果的原因，預測實驗結果不唯一，大多有三種可能：變量促進結果，變量抑制結果，變量與結果無關。預期實驗結果時的表述方式為“若……，則說明……

六、例題賞析

某科研單位研制出一種新型藥物X，據說對某種腫瘤有較好的療效，請你設計一個實驗加以驗證并簡要寫出實驗步驟和結論。

答案：（1）在無菌條件下，將適宜的動物細胞培養液均分為兩等份，注入兩個潔凈的試管中并分別編號為1號、2號。1號試管加入少量的X藥物，2號試管加入等量的蒸餾水。

（2）將等量且少量的動物腫瘤細胞分別移入1號、2號試管中，在適宜的條件下培養。

（3）培養一段時間后，分別從1號、2號試管中取一滴培養液制成裝片，觀察腫瘤細胞的生長情況。結果加X藥物的1號試管中腫瘤細胞數目少，增長慢。

若此實驗為探究性實驗，實驗步驟一樣，只是結果和結論要進行討論：若1號試管中的腫瘤細胞數目比2號試管少，則說明X藥物對腫瘤細胞有較好的療效。

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當前，小學、初中、高中對于生物課堂的的實驗教學都存在許多問題和弊端，尤其是高中生物教學。生物教學同其他科目一樣都是教學的組成部分之一，其靈活性和操作性都比較強，因此，要加強生物教學中學生的實驗設計能力。結合學生的學習特點、學習興趣，以實驗教學為出發點，把實驗設計能力的培養作為教學課程的重點項目之一。這樣不僅能完善教學機制，還能提高學生的綜合能力，將知識和能力的培養結合起來。

一、實驗教學的必要性及流程

實驗教學與課堂教學最大的不同在于它的操作性。學習是理論聯系實際的過程，因此，實驗教學在學習過程中顯得格外重要。對于學業繁重的高中生來說，實驗教學一方面可以增強他們的學習積極性和學習興趣，提高他們的自主學習能力，另一方面，在一定程度上也能減輕學習壓力，使之在輕松的學習環境下學習。同時，在充分掌握科學知識原理的情況下進行科學實驗，明確研究的目的和要求，實驗者可以及時準備實驗所需的材料，制定學習步驟。生物學實驗設計主要從七個方面把握：明確實驗目的、掌握實驗原理、確定實驗類型、設計實驗步驟、準備實驗材料、確認變量、設計實驗裝置。

二、學生實驗設計能力訓練的過程

學生實驗設計能力的培養需要很長時間，這就要求學生要尋求適合自身的學習方法，一個好的方法可以使學習達到事半功倍的效果。因此，在教學過程中，教師的引導作用就顯得尤為重要。教師要根據學生的認知能力和接受程度來制定教學方案，只有這樣才能更好地提高學生的實驗設計能力。

1.了解實驗目的。了解實驗目的是實驗進行的前提，因此，要明確實驗解決的問題，準確把握實驗重點。在實驗過程中，常常會出現許多變量，要準確地 把握這些變量，就必須了解實驗的目的，以便正確地選擇相關實驗原理進行實驗設計。由于不同的實驗有不同的原理，所以還要求學生在課堂教學過程中熟練地掌握基本原理，以加強理論研究。

2.掌握實驗原理。掌握實驗原理是在明確實驗目的后的工作，對于生物學的實驗來講，還要了解一些化學方面的知識，如水的形成原理、二氧化碳的形成原理等，實驗原理是實驗設計的理論基礎，是實驗操作的科學依據。實驗步驟和方法都要依據實驗的原理來制定，因此，掌握實驗原理對于提高學生的實驗設計能力非常必要。

3.實驗材料的選擇。掌握實驗原理后就要選擇適當的實驗材料，在選擇實驗材料中應做到以下五點：符合實驗的原理、便于取材、容易觀察、符合實驗的目的、便于操作。實驗材料的選擇看似簡單其實非常有講究，需要學生細心做好實驗前的準備工作，這樣就可以為實驗減少出錯率，提高效率。

4.分析變量。在實驗進行過程中會遇到一些變量，它是隨著實驗的進行而產生的。根據變量在實驗中的作用，可以將其分為兩大類：自變量和因變量；無關變量和額外變量，在實驗過程中一般使用的是自變量和因變量。因此，為了保證實驗的穩定性就必須嚴格控制好變量，并及時做好數據的記錄和分析，同時還要認真觀察實驗過程中所發生的變化，以便提高實驗的準確度。

5.明確實驗類型，設置實驗裝置，計劃實驗步驟。實驗的方法有很多，種類也多種多樣，在明確實驗類型前，要把握實驗的種類，再根據實驗的目的、原理確定實驗類型。確定好實驗類型后，要設計實驗步驟，這一環節是提高學生設計能力的有效途徑，給學生提供了根據實驗設計的原理設計實驗步驟的創造平臺，但同時也不能忽視設計遵循的原則，不能盲目設計。最后是設置實驗裝置，這個步驟有助于提高學生的設計能力，學生要選好器材進行正確的設計、裝置，為實驗做好前期準備。例如，一些實驗器材的擺設和調整，這就要求學生要熟練掌握實驗器材及其用途，為實驗的實施減少不必要的技術錯誤。此外，在實踐過程中，還要對可能出現的實驗結果進行預測，做到全面分析。

三、提高學生實驗設計能力的方法

1.樹立正確的實驗思想理念。在高中生物教學中，對課本知識的理解融匯才能作用于實踐。隨著新課標的實施，在開始實驗之前，首先，教師要熟知各個實驗方法和內容，通過講解來引導學生探索實驗研究所隱含的知識，并且使學生產生探索興趣與求知欲望。高中生物課包含許多實驗，學生必須實踐參與，才能有所體會領悟，所以教師應起到拋磚引玉的作用。

2.鍛煉學生的思維能力。在日常的生物教學過程中，教師應從生活現象舉例說明引導學生，讓枯燥理論與日常生活情景結合在一起，豐富教學內容，拉近學生與學科間的距離。激發學生的創造性思維，讓學生從課本上的知識就能夠舉一反三，使學生全面發展。另一方面，為學生實驗設計能力的開發提供了幫助。

3.增強實驗設計的操作性。學生的實驗設計能力不是一蹴而就的，需要長時間的訓練培養鍛煉才能逐步形成。所以，教師在日常教學過程中，需要布置符合學生某一發展階段的適量難度的實驗設計課題，讓學生自主嘗試不同的實驗設計方法進行設計實驗，有充分自由發揮的空間。同時，加強學生實驗設計方法的實訓。通過這種鍛煉模式，在進行了一定數量的實訓后，學生有了一定能力后，教師要適時予以指點，消除學生的疑慮，又必須引導他們互相交流、探討彼此的想法和設計成果。之后，還需要教師指引學生，讓學生自主總結，來提高學生的實驗設計能力，從而加深對知識的理解和運用。

總之，學校既要為學生提供可供實驗的器材和場地，也重視要對學生的實驗設計能力的培養，盡量增加教師人數，為學生的生物教學實驗設計予以指導。還要求教師要與時俱進，學會運用網絡的力量，實現教學相長。同時，教師要有高度的責任感，要認真做好本職工作。在日常教學活動中，應注意因材施教，培養學生的實際實驗設計能力，讓他們樹立正確的實驗思想理念，鍛煉其思維能力，由此，使學生實現全面發展。

篇9

一、貫徹兩個基本原則

1.單一變量原則

實驗設計常用控制變量法。變量是實驗中變化的因素或條件，是實驗最關鍵的部分，無論是原理的確定、器材的選擇、步驟的設計還是結果的討論都是圍繞變量進行的。變量主要分為自變量與因變量、無關變量。

如，“探究溫度對酶促反應的影響”這個實驗中有很多變量。其中溫度是要探究的因素，稱自變量（原因）。而酶促反應的速度會因溫度這個自變量而變化，是因變量（結果）。其他的條件如pH、底物等也可以引起酶促反應的速度變化，因此在對照實驗中應保持一致，保證這些條件不會導致實驗結果的變化，所以稱無關變量（其他原因）。這就是單一變量原則。

2.對照原則

對照實驗是指除所控因素外其他條件與被對照實驗完全相等的實驗。通過對照的建立，達到對變量的控制。通常，實驗會分為實驗組和對照組。實驗組，即通常說的接受自變量處理的組。對照組，是不接受自變量處理的組。例如，“探究H2O2酶高效性”的實驗，加入H2O2酶的組就是實驗組，而加入FeCl3的組就是對照組。這樣，從理論上說，由于實驗組與對照組的無關變量的影響是相等的，故實驗組與對照組兩者之間的差異，則可認定為是來自自變量的影響，這樣的實驗結果是可信的。對照通常有以下類型：空白對照、條件對照、自身對照、相互對照。

二、實驗設計程序及解題思路

實驗設計（特別是探究實驗）的程序可歸納為提出課題作出假設確定原理設計步驟預期結果觀察收集數據得出結論等。解題時可按以下順序進行分析討論：

（1）根據實驗目的找出各種變量。

（2）運用所學知識或題目信息確定實驗原理，明確自變量如何操縱、無關變量如何控制、因變量如何檢測等。

（3）根據實驗原理，對照實驗目的，初步形成大致方案。

（4）結合實驗所給的條件，選取適當的方法，設計具體步驟。

（5）分析實驗結果得出結論。

下面通過舉例來說明。

如，血液中鈣離子在血液凝固過程中起重要作用，鈣離子缺乏則血液不能凝固，草酸鉀溶液能與血液中的鈣離子發生反應，形成草酸鈣沉淀，起抗凝作用。請根據提供的實驗材料和用具，簡要寫出第二步及以后的實驗步驟和實驗結果，以驗證鈣離子在血液凝固中的作用，并回答問題：

（1）實驗材料和用具：家兔、生理鹽水、酒精棉、適宜濃度的草酸鉀溶液、適宜濃度的氯化鈣溶液、試管、注射器

（2）提出實驗課題

（3）寫出實驗原理

（4）實驗步驟和實驗結果

第一步：在A、B試管中分別加入等量的草酸鉀溶液和生理鹽水

第二步：

第三步： ；結果

第四步： ；結果

讓我們以上面提到的順序來解答這道試題。

①分析這個實驗的目的：即本實驗要驗證的生物學事實是什么？（驗證鈣離子在血液凝固中的作用）

②確定變量：這個實驗的自變量是鈣離子的有無，因變量是血液凝固與否，無關變量是影響血液凝固的其他因素，如溫度、草酸鉀溶液的濃度、試管的干凈程度等。

③確定實驗原理：從題干所給信息獲得（草酸鉀能與血液中的鈣離子發生反應，形成草酸鈣沉淀，起抗凝作用）。

④該實驗的實驗組為哪支試管？對照組為哪只試管？該實驗為何種對照？

加草酸鉀的A試管為實驗組，加生理鹽水的B試管為對照組。本實驗既有空白對照（A與B），又有自身對照（A試管先加了草酸鉀形成了沉淀，后又加入CaCl2溶液）。

⑤該實驗采用哪種方法排除無關變量的干擾？（主要采用對照原則和單一變量原則）

通過以上分析，我們基本上就掌握了該實驗設計程序要求的各要素，之后再將以上分析內容形成文字，這個實驗的主要問題就解決了。

三、實驗步驟的書寫

書寫實驗步驟一般采取“三部曲”模式：

（1）選材、分組、編號。

（2）對照實驗的處理。

（3）觀察記錄實驗結果。

下面通過例題說明如何訓練學生書寫實驗方法步驟。

例：已知2H2O2=2H2O+O2，可以通過觀察反應過程中O2的生成速度（即氣泡從溶液中釋放的速度）來判斷H2O2分解反應的速度。請用所給的實驗材料和用具設計實驗，使其能同時驗證過氧化氫酶具有催化作用和高效性。要求寫出實驗步驟、預測實驗結果、得出結論，并回答問題。

實驗材料與用具：適宜濃度的H2O2溶液，蒸餾水，3.5%FeCl3溶液，0.01%過氧化氫酶溶液，恒溫水浴鍋，試管。實驗步驟：

（1） （2）（3）略

分析：本實驗目的是要同時驗證酶具有催化作用和高效性，因此需要設置A組“在H2O2溶液中滴加0.01%過氧化氫酶”、B組滴加“蒸餾水”、C組滴加“3.5%FeCl3溶液”。通過比較A組和B組、A組和C組實驗現象得出結論。再完善實驗步驟，這里要提醒學生注意遵循單一變量、對照等原則。最后用文字表達：

①取3支試管，分別編號A、B、C，各加入等量且適量的H2O2溶液，放入37℃恒溫水浴鍋中保溫適當時間。

②分別向上述3支試管加入等量且適量的蒸餾水、FeCl3溶液和過氧化氫酶溶液。

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在我國第8次課程改革中，科學探究在生物課程教學中受到了廣泛重視。實驗設計能力是科學探究能力的重要環節，在高中生物教學中有意識地對學生進行實驗設計能力的訓練，有利于發展學生的科學探究能力，提高學生的科學素養。

一、實驗設計及其流程

實驗設計是指在正式進行科學實驗之前，實驗者根據一定的目的和要求，運用有關的科學知識原理對實驗過程中的材料、手段、方法、步驟等全部方案的制定。一個完整的生物學實驗設計一般包括以下七個方面：把握實驗目的、明確實驗原理、選擇合適的實驗材料、確認變量、確定實驗類型、設計合理的實驗裝置和實驗步驟、預期實驗結果。

二、高中生物教學中對學生進行實驗設計能力訓練的過程和方法

實驗設計能力不是短時間內能達到的，需要較長時間的學習。在教學中，教師應遵循學生學習的認知規律來教學，才能更快、更好地提高學生實驗設計的能力。現以人教版必修一第五章中《比較過氧化氫在不同條件下的分解速率》實驗為例，闡述教師對學生進行實驗設計能力訓練的過程。

1.把握實驗目的。準確把握實驗目的，明確實驗要解決的問題。把握實驗目的才能確定實驗設計中的自變量，才能明確運用相關原理進行實驗設計。本實驗的目的是比較過氧化氫在不同條件下的分解速率。

2.明確實驗原理。實驗原理是實驗設計中的靈魂，是實驗方法、實驗手段、實驗操作過程和實驗結果分析等所依據的科學理論。本實驗的實驗原理是：新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶。經計算，質量分數為3.5%的FeCl3溶液和質量分數為20%的肝臟研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+數，大約是每滴研磨液中過氧化氫酶分子數的25萬倍。

3.選擇合適的實驗材料。實驗材料的選擇要符合如下要求：一是易于實現實驗的目的，二是符合實驗原理，三是容易獲取，四是便于觀察，五是利于操作。本實驗選取豬肝作為實驗材料，是根據實驗目的和實驗原理，同時考慮了豬肝在當地容易獲得，又比較便宜。

4.確認變量。變量，是指實驗過程中可以變化的因素或條件。根據其在實驗中的作用，通常可分為兩類：一類是自變量與因變量，另一類是無關變量與額外變量。實驗的關鍵在于嚴格地操縱自變量以獲取因變量，同時要嚴格地均衡無關變量以減少額外變量。本實驗中變量的確認主要包括自變量、無關變量和因變量三個方面，具體闡述如下：自變量是反應條件（即本實驗研究的對象），操縱方法是2號試管水浴加熱（即高溫），3號試管加入質量分數為3.5%的FeCl3溶液（即無機催化劑），4號試管加入過氧化氫酶（即生物催化劑）。本實驗探究的是在這三種條件下，過氧化氫分解速率的問題。所以因變量是過氧化氫的分解速率，通過觀察試管中氣泡產生量的多少及衛生香燃燒的情況來檢測，無關變量是過氧化氫的量及濃度等，控制方法是每組實驗都保持一樣。

5.確定實驗類型。實驗方法有多種多樣，如按實驗在科學認識中的作用可分為析因實驗、對照實驗、模擬實驗等，其中對照實驗是高中生物實驗的常見類型。處理一個因素以外，其余因素都保持不變的實驗叫做對照實驗。對照實驗一般要設置對照組和實驗組，從理論上說，由于實驗組與對照組的無關變量的影響是相等的，被平衡了的，故實驗組與對照組兩者之差異，則可認定為是來自自變量的效果。因此，對照的目的在于進一步消除無關變量對實驗結果的影響，以增加實驗結果的可信度。按對照的內容和形式上的不同，對照實驗分為空白對照、自身對照、條件對照和相互對照。本實驗中1號試管屬于就是空白對照組，因此本實驗屬于空白對照。

6.設計合理的實驗裝置和實驗步驟。設計具體的實驗裝置和實驗步驟時，要注重引導學生依據實驗設計的原則來設計。實驗設計的原則有平衡控制原則、對照性原則、隨機性原則、重復性原則等，每一個原則的制定都有其科學理論的依據，都是在嚴密的科學思維的指導下制定的。因此，實驗設計的原則為實驗過程和實驗結果的準確性提供了可靠保證，是實驗設計必須遵循的理論準繩，同時也是評價實驗設計正確與否的基本準則。根據本實驗的目的、原理及實驗設計的原則確定實驗裝置和實驗步驟（略）。

7.預期實驗結果。所謂預期，就是在實驗設計方案確定之后，在實驗正式實施之前，根據假設和原理，對實驗可能出現的結果的判斷。如果預期在實驗結果中出現，則假設成立；否則假設被否定或可能是實驗設計中或操作過程中出現了一些失誤，這就需要尋找原因，修改設計方案，或重新進行實驗操作。根據實驗目的及原理，預期本實驗的結果是：4號試管產生的氣泡最多，衛生香燃燒最猛烈，3號試管次之，第三是2號試管，而1號試管幾乎不產生氣泡。

三、教師對學生進行實驗設計能力訓練的要點

1.研究經典實驗尋找實驗設計思想。生命科學史中的經典實驗蘊涵著豐富的生物學知識，科學思維方法以及艱難的科學探究歷程。經典實驗在高中生物教材中列舉了很多，如酶的發現、遺傳定律的發現等。教師在教學過程中注意引導學生挖掘其中隱含的科學思維，領會科學研究的一般方法，并從這些經典實驗中學習設計實驗的方法。

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1　實驗題目的擬定

一個實驗題目中應該體現出該實驗的性質是驗證性實驗還是探究性實驗。所以驗證性實驗的題目應寫成“驗證……”;探究性實驗應寫成“探究……”。

探究性實驗的題目中的格式一般為“探究自變量對因變量的影響”

【例1】在用生長素促進某植物枝條生根的實踐過程中,發現枝條生根情況不一,分析其原因,認為可能與生長素的濃度有關。請據此擬定一個相關研究的課題,要求寫出課題名稱及相關研究中的觀察指標和影響這一指標的因素。

解析:顯然可以確定生長素的濃度為自變量,枝條生根情況為因變量。

答案:探究生長素濃度對該植物枝條生根的影響觀察指標:生根數量(或長度)影響這一指標的因素:生長素濃度。

2　實驗結論

實驗結論是由實驗結果推出自變量和因變量之間的關系

【例2】為了驗證“植物主莖頂芽產生的生長素能夠抑制側芽生長”,某同學進行了以下實驗:

①選取健壯、生長狀態一致的幼小植株,分為甲、乙、丙、丁4組,甲組植株不做任何處理,其他三組植株均切除頂芽。然后乙組植株切口不做處理;丙組植株切口處放置不含生長素的瓊脂塊;丁組植株切口處放置含有適宜濃度生長素的瓊脂塊。

②將上述4組植株置于相同的適宜條件下培養。

回答下列問題:

(1)各組植株側芽的預期生長情況分別為:甲組_____;乙組_____;丙組_____;丁組_____。

(2)比較甲組與乙組的預期結果,能夠說明__________。

(3)比較乙組和丙組的預期結果,能夠說明__________。

(4)比較丙組和丁組的預期結果,能夠說明__________。

(5)頂芽產生的生長素抑制側芽生長的原因是__________。

解析:如甲組和乙組之間的自變量是頂芽是否存在,因變量是側芽是否受抑制,所以結論應該為頂芽可以抑制側芽的生長。同理可以分析出乙組和丙組及丙組和丁組的結論。

答案:(1)生長受抑制 生長 生長 生長受抑制 (2)頂芽生長抑制側芽的生長 (3)瓊脂塊對側芽生長沒有影響 (4)對側芽生長起抑制作用的是生長素 (5)頂芽產生的生長素向下運輸、在側芽處積累較多,側芽對生長素濃度比較敏感,使側芽生長受到抑制

3　實驗設計思路

實驗設計思路是指實驗設計的大致過程,通常包括如何控制自變量,怎樣控制無關變量,怎樣檢測因變量等。在寫實驗設計思路時要“上看實驗器具,下看實驗步驟”。

值得提醒的是,有些實驗思路中僅寫3種變量的控制是不完善的,還要具體考慮題目的信息。總之,實驗設計思路可以看成是實驗步驟的濃縮。

4　實驗假設

實驗假設是指在探究性實驗中對所要研究的問題提出的一種解釋

例題:探究生長素是否具有延緩葉片衰老的作用。

實驗假設就是:生長素具有延緩葉片衰老的作用(或生長素不具有延緩葉片衰老作用)。

5　實驗原理

是整個實驗的設計的依據,支持自己設計的實驗結果出現的科學依據。也就是正因為該科學依據的存在才能導致設計的實驗出現結果。

【例3】為了驗證胰島素具有降低血糖的作用,以小鼠活動狀況為觀察指標設計實驗。

某同學的實驗方案如下:

①將正常小鼠隨機分成A、B兩組,觀察并記錄其活動狀況。

②A組小鼠注射適量胰島素溶液,B組注射等量生理鹽水。

一段時間后,A組小鼠會出現四肢無力,活動減少,甚至昏迷等低血糖癥狀,B組活動狀況無變化。

③A組小鼠出現低血糖癥狀后,分別給A、B兩組小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段時間后,A組小鼠低血糖癥狀緩解,B組活動狀況無變化。

該實驗方案可以說明胰島素具有降低血糖的作用。

請回答:

(1)該實驗原理是什么?

(2)分析小鼠注射胰島素溶液后出現低血糖癥狀的原因。

(3)胰島素在血糖平衡調節中的作用是什么?

6　結果分析

6.1　驗證性實驗的結果分析是指解釋該實驗結果出現的原因

【例4】為了驗證葉片在光合作用和呼吸作用過程中有氣體的產生和消耗,請用所提供的實驗材料與用具,在給出的實驗步驟和預測實驗結果的基礎上,繼續完成實驗步驟的設計和預測實驗結果,并對你的預測結果進行分析。

實驗材料與用具:煙草幼苗、試管兩支、NaHCO3稀溶液(為光合作用提供原料)、真空泵、暗培養箱、日光燈(實驗過程中光照和溫度等條件適宜,空氣中O2和CO2在水中的溶解量及無氧呼吸忽略不計)。

實驗步驟和預測實驗結果:

(1)剪取兩小塊相同的煙草葉片,分別放入盛有等量蒸餾水和NaHCO3稀溶液的兩支試管中。此時,葉片均浮在水面。

(2)用真空泵抽去兩支試管內液體中和葉肉細胞間隙中的氣體后,敞開試管口,可觀察到葉片均下沉到試管底部。

(3)______________。

分析預測結果:__________。

分析預測的結果:__________。

(1)光照下,NaHCO3稀溶液中的葉片進行光合作用,釋放出來的氧氣多于消耗的氧氣,葉肉細胞間隙的氧氣增加,葉片上浮。而蒸餾水中缺乏二氧化碳和氧氣,葉片不能進行光合作用和呼吸作用,葉肉細胞間隙缺乏氣體,因此葉片仍位于試管底部。

(2)黑暗中,NaHCO3稀溶液中的葉片呼吸作用,消耗了葉肉細胞間隙中的氧氣,放出二氧化碳溶于NaHCO3稀溶液中,葉肉細胞間隙缺乏氣體,葉片下沉。蒸餾水中缺乏氧氣,葉片不能進行呼吸作用,葉肉細胞間隙仍缺乏氣體,因此葉片仍位于試管底部。

6.2　探究性實驗的結果分析是指若……則……進行多種情況的的討論

那么作為一個探究性實驗的多種結果的討論究竟討論幾種情況才最合適,教師可以根據實驗的假設情況進行討論。有幾種假設就可以預測出幾種相應的結果和結論。

【例5】探究性實驗的結果分析

下圖是一種可以測定呼吸速率的密閉系統裝置

(1)關閉活塞,在適宜溫度下,30 min后讀取有

色液滴向______(左佑)移動的距離

(2)為了使測得的數據更準確,必須進行矯正。矯正裝置的容器和小瓶中應分別放入

(3)生活中發現,受到機械損傷的櫻桃易爛。有人推測易爛與機械損傷引起櫻桃呼吸速率升高有關。請結合測定呼吸速率實驗裝置,設計實驗探究機械損傷對櫻桃呼吸速率的影響。

①實驗假設

②實驗步驟_______。

第一步:按裝置圖中所示進行操作,30分鐘后,記錄有色液滴移動距離a。

第二步:__________。

第三步:_________。

④結果分析:__________。

解析:該實驗的可能會出現的假設

①一定程度的機械損傷對櫻桃的呼吸速率無影響

②一定程度的機械損傷對櫻桃的呼吸速率有促進性影響

③一定程度的機械損傷對櫻桃的呼吸速率有抑制性影響。

因為可以出現三種實驗假設所以就會預測出三種相應的實驗結果和結論,所以該實驗的結果分析應該分析三種情況。

答案:

(I)左 (2)等量的消毒死的櫻桃:等量的20%NaOH 5 mL

(3)②機械損傷會引起櫻桃的呼吸速率升高/機械損傷和櫻桃的呼吸速率無關/機械損會使櫻桃的呼吸速率降低。(書寫任意一種情況)

③第二步:將裝置中的櫻桃進行機械損傷,放入該裝置,30min后記錄有色液滴的移動距離為b。

第三步:比較a,b的大小。

④結果及結論:如果a=b;則無影響。

如果a>b;則抑制。

如果a

8　寫操作步驟

實驗操作的表述從形式上看,應分步、分組。分組時要標號,同時注意單因子變量原則。分步原則上是三步:第一步實驗準備(選材料分組編號),第二步實驗進行(交代自變量是怎樣控制的),第三步實驗現象觀察及記錄(交代因變量是怎樣測定的)。三步中要時刻交代清無關變量時怎樣控制均衡的。

例:以下是驗證某大豆品種的矮化特性與赤霉素的含量有關的實驗步驟。

篇12

在做試驗設計題時，首先應該知道實驗設計的相關理論知識：

1.科學性原則 實驗是人為控制條件下研究事物(對象)的一種科學方法；是依據假設，在人為條件下對實驗變量的變化和結果進行捕獲、解釋的科學方法。因此，在實驗設計中必須有充分的科學依據。科學性原則包括實驗原理的科學性、實驗材料選擇的科學性、實驗方法的科學性、實驗結果處理的科學性。

2.平行重復原則 即控制某種因素的變化幅度，在同樣條件下重復實驗，觀察其對實驗結果影響的程度。任何實驗都必須能夠重復，這是具有科學性的標志。任何實驗必須有足夠實驗次數，才能避免結果的偶然性，使得出的結論準確、科學。采用平行重復的原則可消除無關變量與額外變量的干擾，可多次重復該實驗，使得實驗結果更加客觀、科學。

3.可行性原則 可行性原則是指在設計生物學實驗時，從實驗原理、實驗的實施到實驗結果的產生，都要具有可行性。

4.隨機性原則 隨機性原則是指被研究的樣本是從總體中任意抽取的。這樣做的意義在于：一是可以消除或減少系統誤差，使顯著性測驗有意義；二是平衡各種條件，避免實驗結果中的偏差。

5.簡便性原則 實驗設計時，要考慮到實驗材料要容易獲得，實驗裝置簡單，實驗藥品較便宜，實驗操作較簡便，實驗步驟較少，實驗時間較短。

6.單一變量原則和等量性原則 此兩個原則都是在設計對照實驗時必須堅持的原則。所謂單一變量原則，強調的是實驗組和對照組相比只能有一個變量，只有這樣，當實驗組和對照組出現不同結果時，才能確定造成這種不同結果的原因肯定是這個變量造成的，從而證明實驗組所給實驗因素的作用。因此在設計對照組實驗時首先要確定變量并加以正確設置，至于將誰作為變量則很容易確定，即要驗證誰則把誰作為變量。如要探索pH值對淀粉酶活性的影響，則需把pH值作為變量；驗證光合作用需要光則應將光作為變量等。等量性原則是指除了實驗變量之外的一切對實驗結果有影響的無關變量必須嚴格控制等量即相同，以平衡和消除無關變量對結果的影響。

（1）實驗變量與反應變量 實驗變量是實驗中由實驗者操縱的因素或條件，是作用于實驗對象的刺激變量（也稱自變量）自變量須以實驗目的和假設為依據，應具有可變性和可操作性。反應變量（又稱因變量）是隨自變量變化而產生反應或發生變化的變量，是研究是否成功的證據，應具可測性和客觀性。

二者關系：實驗變量是原因，反應變量是結果，即具因果關系。例如：關于“唾液淀粉酶水解淀粉”的實驗中，“低溫(冰塊)、適溫(37℃)、高溫(沸水)，就是實驗變量，而這些變量引起的實驗變化結果就是反應變量。該實驗旨在獲得和解釋溫度變化(實驗變量)與酶的活性(反應變量)的因果關系。

（2）無關變量與額外變量 無關變量（控制變量）是指實驗中除實驗變量外的影響實驗結果與現象的因素或條件。即是指與研究目標無關，但卻影響研究結果的變量。實驗者應嚴格控制無關變量，否則實驗結果的真實性無法得到認定。由無關變量引起的變化結果就叫額外變量。

二者關系也是前因后果的關系，但它們的存在對實驗與反應變量的獲得起干擾作用。實驗中的無關變量很多，必須嚴格控制，要平衡和消除無關變量對實驗結果的影響。

如何盡量去保證“其它條件的完全相等”，具體來說有如下四個方面：

①所用生物材料要相同，即所用生物材料的數量、質量、長度、體積、來源和生理狀況等方面特點要盡量相同或至少大致相同。

②所用實驗器具要相同，即試管、燒杯、水槽、廣口瓶等器具大小型號要完全一樣。

③所用實驗試劑要相同，即試劑的成分、濃度、體積要相同，尤其要注意體積上等量的問題。

④所用處理方法要相同。

7.對照性原則 科學、合理的設置對照可以使實驗方案簡潔、明了，且使實驗結論更有說服力。對照實驗的設計是消除無關變量影響的有效方法。設置對照實驗，能有效地排除其它因素干擾結果的可能性，使設計顯得比較嚴密。

如何設置對照實驗呢？所謂對照實驗是指除所控因素外其它條件與被對照實驗完全相等的實驗。設置對照組有4種方法：

(1)空白對照 即不給對照組做任何處理。例如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的實驗中，實驗組滴加了唾液淀粉酶液，而對照組只加了等量的蒸餾水，起空白對照。

(2)條件對照 即雖給對照組施以部分實驗因素，但不是所研究的實驗處理因素；這種對照方法是指不論實驗組還是對照組的對象都作不同條件的處理，目的是通過得出兩種相對立的結論，以驗證實驗結論的正確性。例如，在“動物激素飼喂小動物”的實驗中，采用等組實驗法，甲組為實驗組(飼喂甲狀腺激素)，乙組為條件對照(飼喂甲狀腺抑制劑)，不飼喂藥劑的是空白對照組。

(3)自身對照 指對照組和實驗組都在同一研究對象上進行，不再另外設置對照組。例如，“質壁分離與復原”實驗，處理前的對象狀況為對照組，處理后的對象變化為實驗組。

（4）相互對照 不單獨設置對照組，而是幾個實驗相互為對照。即實驗與對照在同一對象上進行，這種方法常用于等組實驗中。“植物向光性”實驗中，利用若干組燕麥胚芽的不同條件處理的實驗組之間的對照，說明了生長素與植物生長彎曲的關系。

“實驗組”與“對照組”確認，一個實驗通常分為實驗組和對照組（控制組）。實驗組是施加實驗變量處理的被試組；對照組是不施加實驗變量處理的對象組，兩者對無關變量的影響是相等的，兩組之間的差別被認為是來自實驗變量的結果，如為研究光對幼苗生長的影響時實驗變量應為撤掉光照，因而暗處生長的小麥幼苗應為實驗組，而自然狀態（即來接受實驗變量處理）的小麥幼苗應為對照組，通過對照組能增強實驗的信度。

要注意的是，根據實驗目的要求，凡是涉及確定變化因素之間的因果關系的實驗中，一般都需要設計對照組實驗。中學階段所要求的實驗設計一般多采用對照的原則，因為科學、合理的設置對照可以使實驗方案簡潔、明了，且使實驗結論更有說服力。

篇13

一、讓實驗增加探究性