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1.科学性的特点
具体体现在：实验原理、实验方法、实验材料的选取、实验结果的处理都应有充分的科学依据，不能随意臆造。高中生物实验科学性的特点是区别与其它学科的最重要的特点之一，生物实验一定要讲求其科学性，没有科学性作指导，生物实验的结果就会变得毫无意义，没有参考的价值，同时也违背了科学的指导原理。所以在进行生物实验之前，一定要有科学性的理论指导，对涉及生物实验的相关内容进行相关的研究分析，认真考证，这样实验的结果才有科学的依据，才有科学的价值。
2.相互对照的特点
一个完整的实验设计应包括两个方面：实验组和对照组。先对实验组加以处理，然后对照组不作处理。对照实验的设计常有如下4种：一是空白对照，设计一个不进行任何实验处理的对照组。二是自身对照，指实验组与对照组在同一对象上进行，前后观察，不另设对照组。三是条件对照，给实验组一种处理，给对照组另一不同条件处理。四是相互对照，指不另设对照组，而是利用几个实验相互对照，即每一组既是实验组，又是其他组别的对照组。只有通过对照实验，才能有效地排除无关变量对实验的干扰，使设计显得严密。因此对于大多数实验，尤其是生理类实验往往都应该设置相应的对照实验。
3.单一变量的特点
单一变量原则，即控制其他因素不变，只要改变其中某一变量，观察其对实验结果的作用。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，做到其他实验条件前后一致。这也是生物实验所独有的特点，采用单一变量的方法，往往能够使实验变得更加有说服力，使实验的结果更加直接了然，能解析更多的生物上的科学道理。
二、高中生物实验教学设计策略
1.明确实验教学目标，做好准备工作。明确目标能使学生产生积极的学习动机，思维才会有方向，操作才会认真。做好实验教学的准备工作，实验教学和一般的授课有不同的要求，而生物教材又往往受地方性的季节性的限制，有些实验还需较长的时间才能看到实验结果，因此，在实验课前做好实验教学的准备工作就显得尤为重要了。
2.加强实验教学的组织管理。多数学生把实验简单地理解为“看”，对实验现象缺乏分析和思考，实验完毕后往往答不上产生现象的原因和实验的结论。如果缺乏严格的训练，将会导致教师疲惫不堪，学生一无所获。因此，应加强实验教学的组织管理，注意维持实验纪律、规范实验习惯、合理指派实验大组长、小组长等，以确保实验教学质量。
3.分析实验程序和实验现象。一个较为复杂的实验过程是设计人员长期辛勤劳动的结晶，它往往是经过几十次甚至上百次的反复摸索。所以，学生在实验中，不能单纯地用实验指导进行“按方抓药”出现结果就行了。而要指导学生去分析实验中每一步骤的作用、每一个处理意义以及各步骤之间的联系。
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2．高三生物实验设计的复习策略
高中生物实验复习之所以效率较低，深究其原因皆因为教师心目中没有学生，考虑的中心还是教师自己的教学任务。高中生物实验设计复习重点应放在引导学生明确实验设计思路，学会实验设计上。实验设计绝不能脱离一定的知识和问题情境，离开高中生物学主干知识的实验设计必然是盲目的、误导的。对于实验设计的复习，我们可先分析挖掘课本经典实验，强化学生的实验基本素养，然后根据复习，的实际精心设计一两个典型的教学实验，让同学们在具体“做科学”的过程中掌握实验设计的步骤、一些原则和方法、关键点，并针对不同的实验设计题训练，让学生学会举一反三，提升实验能力，不再惧怕高考实验设计题。
2.1挖掘课本经典实验，提升学生实验科学素养
首先，使学生积累实验操作的经验。指导学生理解实验目的、原理、材料用具和步骤，在此基础上充分开放实验室，尽可能创造条件加强学生动手操作能力的训练。与此同时，引导每个学生归纳、总结高中生物学实验常用材料、药品的种类、用途等，形成表格，组织学生相互交流，然后完善自己的结果。
其次，使学生理解实验程序。指导学生分析课本实验中每一步骤的作用或必要性、每一步骤的意义及各步骤之间联系。
最后，使学生学会分析实验结果。在实验中，教师既要指导学生重视对实验最终结果的记录，又要求学生对实验的中间过程出现的现象进行记录。既要重视结果又重视对结果的分析，重视对成功实验的分析，也要重视查找实验失败的原因。
2.2 结合典例培养实验设计的一般思路
高中生物实验设计，不管是验证性还是探究性实验设计，不管是自主设计实验还是补全实验、修正改良实验，实验设计思路大体相同。实际教学中我们可以结合课本经典实验或某一高考实验题来概括实验设计的一般思路，便于学生领会掌握。
2.3 针对不同生物实验设计类型进行强化复习
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一、提出问题
人们对事物作缜密观察以后，常常由于好奇心或想作进一步的了解而提出问题，虽然任何人都能提出问题，但只有意义的问题才值得探讨，是实验要达到的具体目标。
二、假设
科学方法的第三步是假设。假设，也称假说或猜测，指用来说明某种现象但未经证实的论题，也就是对所提出的问题所做出的参考答案。例如， “食用激素水果会引起动物性早熟吗”，其假设是：“食用激素水果不会引起动物性早熟”；其预期结果是：“用适量激素水果饲喂幼龄动物，不会促使幼龄动物的生长发育加速”。实验预期是较具体的推断。一个问题常有多个可能的答案，但通常只有一个是正确的。因此，假设是对还是错，还需要加以验证，即依据假设或预期，设计实验方案，进行实验验证。
三、设计实验
实验是验证假设和解决问题的最终途径，指在人为控制的条件下研究事物的变化的一种方法。要想实验成功，在科学实验中，就要掌握或贯彻以下几点：
1.单一变量原则
（1）实验变量与反应变量。实验变量是实验中由实验者操纵的因素或条件，而反应变量是指由实验变量而引起的变化结果，二者之间是前因后果的关系。实验的目的就在于获得和解释前因与后果；
（2）无关变量与额外变量。无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。它们之间也是前因后果的关系。但它们的存在对实验与反应变量的获得起干扰作用。
2.对照性原则
对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除无关变量对实验结果的影响。实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照对比。既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。
通常，一个实验总分为实验组和对照组。实验组，是接受实验变量处理的对象组：对照组，也称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组。按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：
（1）空白对照 指不做任何实验处理的对象组；
（2）自身对照 指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。单组法和轮组法，一般都包含有自身对照；
（3）条件对照 指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的；
（4）相互对照 指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，在等组实验法中，大都是运用对照。
3.科学性原则
所谓科学性，是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则，都要具有可行性。
4.重复性原则
在实验设计中也必须注意实验的可重复性。任何实验部必须要有足够的实验次数，才能判断结果的可靠性，尤其是有数据计算的实验，设计的实验不能只能进行一次，在无法重复的情况下，作为正式结论，这样的结论易被。
四、完成实验
五、观察并记录结果
实验设计的观察内容、方法和次数进行如实记录。
六、分析结果（数据）并推导结论
观察、实验的目的在于获得验证性的结果。所以，在实验中要记录实验的事实、现象、数据，即捕捉、记录由实验变量带来的反应变量。据此论证、说明实验中的自变量与因变量的因果关系，进而得出实验结论。
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一、实验设计的原则
（一）对照性原则
所谓对照实验是指除人为控制因素外，其他条件与被对照实验完全相同的实验。因为实验中的无关实验因素很多，同一种实验结果可能是由多种不同的实验因素所引起的，因此必须严格控制无关因素，要平衡和消除无关因素对实验结果的影响。而设置对照实验，能有效地排除其他因素干扰实验结果的可能性，使实验设计更加严密，所以大多数实验尤其是生理类实验往往都要有相应的对照实验。如在“唾液淀粉酶促进淀粉水解”实验设计中，运用与唾液等量的清水作对照，排除了“淀粉本身就可以在水溶液中快速水解”这一非本质的特征。设计实验对照可以有多种方式，如空白对照（指不做任何实验处理的对照组）、相互对照（指不加设对照组，而是利用几个实验组相互对照）、自身对照（指实验和对照在同一对象上进行，即不另设对照组）、条件对照等（给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理，给对照组施以部分实验因素，但不是所要研究的实验因素）。
（二）单一变量原则
单一变量原则即单因子变量原则，指控制其他因素不变，而改变其中一个因素，观察其对实验结果的影响。如“探究pH值对酶活性的影响”时，只能改变反应的pH值，其它如温度、酶的浓度等条件均要求完全一样。设置单一变量即对照组和实验组只能有一项条件不同，其他条件都应相同，还应考虑是否有额外变量影响实验结果。
（三）平行重复原则
平行重复原则指控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。实验虽然要求随机抽取样本，这能够在相当大的程度上抵消非处理因素所造成的偏差，但不能消除它的全部影响。平行重复的原则就是为解决这个问题而提出的。在实验时，有些情况的出现是有偶然性的，多做几个对照实验，出现相同结果，更有说服力，更具科学性。让这几组实验装置在相同条件下同时进行，这就是平行重复原则。
二、实验设计的基本方法步骤
在明确了实验目的和实验原理、选准实验材料、遵循实验原则做出实验假设后，就应该编制一个严密、科学的实验程序进行实验。对于编制的实验程序，须要仔细推敲，形成一个最优化的程序，使实验科学、简捷、明了地进行设计。探究性实验一般可分为以下几步进行：（1）认真研读题干信息，分析题目类型属于验证型实验、探究型实验、完全设计型、实验评价型中的哪一种；（2）仔细审读，找准实验中所要控制的单一变量和因变量，并分析以什么指标表示或观察因变量；（3）运用对照实验思想合理设置对照组；（4）分析实验过程中需要平衡的无关变量，即避免（或排除）无关变量对实验结果（现象）的影响；（5）推敲精炼语言，准确表达实验步骤和实验结果及结论；（6）通读自己的实验设计。运用实验设计所遵循的原则进行对照，检查是否有遗漏。通过对实验目的和要求的分析，正确选择出实验的变量，按照正确的实验步骤去分析，即可形成一个科学的实验步骤。
三、实验的现象及结论
在设计实验步骤时，还应注意实验结果的预期、分析和讨论：要求运用实验原理和假设，推导分析出实验的结果或对实验组与对照组作出预期的分析讨论。
探究性实验的设计一般规律（预期结果）是：
（1）若条件A存在事件B能发生，条件A改变事件B不能发生（或发生程度改变），结论是__。
（2）若条件A存在事件B能发生，条件A改变事件B能发生（或发生程度改变），结论是___。
（3）若条件A存在事件B不能发生，条件A改变事件B能发生（或发生程度改变），结论是___。
例如:现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关。为探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料和用品设计实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。方法步骤：①____；②____。可能的结果及相应的结论：①____；②_____；③______。
解析：根据题目要求可知，光照则是变化的条件A，因此可作出理论假设：当水分、温度、氧气条件满足时，光照则是实验的变量，有光照，种子可能萌发，也可能不萌发；无光照，种子可能萌发，也可能不萌发。具体设计如下：①取A、B两组培养皿，倒入适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中(实验准备)；②将A组置于黑暗的环境中，B组置于有光环境中（做对照），③培养过程中使两组水分、温度、氧气的状况适宜且相同。A组实验组与B组对照，符合“单因子变量”“平行重复”原则。
实验结果及相应的结论：①A组萌发，B组不萌发(或A组发芽率高于B组)，光抑制该植物种子的萌发；②A组萌发，B组也萌发(或发芽率差异不显著)，该植物种子萌发不受光的影响；③A组不萌发，B组萌发（或A组发芽率低于B组），光是该植物种子萌发的必要条件之一。
四、结语
生物科学是以实验为基础的科学，科学概念、原理和规律都是由实验推导和论证的。教学过程中的实验有助于加深学生对生物科学概念、原理和规律的理解，实验能力也是学生将来从事科学研究的基础。高中生物实验要求学生了解实验目的、实验原理和实验步骤，会控制实验条件和使用实验仪器，会观察和分析实验现象，解释实验结果（数据），并得出实验结论，能够根据要求设计简单的实验方案。
参考文献
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一、审题做到三明确
1.明确实验目的是实验的核心
它是实验设计的核心，弄清是验证性实验还是探究性实验。在题目中往往以“验证……”、“证明……”、“探究……”、“观察……”、“调查……”、“鉴定……”等形式呈现出来。
2.明确实验原理是实验的依据
原理的来源有两个，其一是课本中的相关知识（题干较短），其二是来自题干（题干较长，学生要仔细研读、分析），可以可通过联想相关知识或解读题干来解题。
3.明确实验变量是实验的手段
明确如何操纵实验变量，设法给研究对象施加干扰，造成研究对象的变化，从而使研究对象在扰状态中反映出某些特征，暴露出某种现象和属性。如捕获反应变量，即观察测量数值；控制无关变量，如随机分组、设置对照、条件适宜、重复实验，等等。
二、解题要求三环节
1.选择实验材料用具
生物实验题中已提供实验材料和用具，主要分析“有什么用？”“怎么用？”一般应全部用上而且够用，不可遗漏也不需额外添加，除非这道实验题是让你“选择或增加”。
自行确定实验材料和用具,根据实验步骤，迁移运用教材相关实验中的实验用具。如：临时装片制作与观察就要用到载玻片、盖玻片、显微镜等。
2.书写实验设计步骤一般分成三步
（1）分组编号，即实验准备阶段，选取题干提供的实验材料（有时实验材料不能直接使用，需先经某种方式处理后才符合实验要求）用具，组装实验设备，平均分组，并作好编号。常用语言：选择长势相同、大小相似的同种植物随机等量分组，分别编号为A、B、C……；取两支试管，分别编号为甲、乙，各加入等量的某溶液；选择年龄、体重（性别）、健康状况相同的某种动物随机等量分组，分别编号为1、2、3……，等等。
（2）设置对照组，考虑单因子变量。要注意本实验所有组别“无关变量”要相同，相关描述要准确恰当，例如“等量”、“相同”、“适宜”。设置的对照组常有以下几种可能：
①空白对照，指不用实验变量处理的对照组。
不同情况下要合理地选用不同的水。如：清水、凉开水、蒸馏水、生理盐水。例如不同pH值酸雨对小麦种子发芽的影响，应用清水作对照。
②自身对照，实验与对照在同一对象上进行。
如：“质壁分离与复原”实验。自身对照简便，但关键要看清楚实验处理前后的现象及差异。
③相互对照，几个实验组相互之间形成的对照，不需另外设置对照组。
如：“探究温度对酶活性的影响”实验。
（3）观察记录，观察描述实验现象、收集记录实验数据。
下面就以一个具体的例子来介绍实验步骤的设计：
例题：请你利用刚萌发的玉米幼苗和植物无土栽培方法设计实验探究叶绿素的形成是否与镁元素相关。（提示：植物正常生长所需的全营养液配方中含硝酸钾、氯化钠、硫酸钙、磷酸钙和氯化镁等）
实验步骤：_______________________________________________
预期实验结果为：_______________________________________________
实验结论：_______________________________________________
实验设计思路分析：
参考答案：
实验步骤：①将萌发的玉米幼苗平均分成两组A、B。②A组幼苗用完全培养液培养，B组幼苗用等量的缺镁培养液培养；③给A、B组幼苗相同而且适宜的温度、光照，培养一段时间后，观察并记录两组幼苗叶片的颜色变化情况。
预期实验结果：A组的玉米幼苗叶片为绿色，B组的玉米幼苗叶片逐渐变为黄色。
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在最近几年理科综合测试中，都考查了学生生物实验设计能力，而且占分都比例大。而从阅卷的反馈情况来看，许多学生实验设计缺乏科学性，或实验步骤不合理，怎样提高学生的实验能力？高考复习中，我们主要从实验程序、实验设计的基本原理和解题思路等方面对学生进行了指导。生物实验的一般程序为：通过观察提出问题提出假设设计并完成实验分析数据得出结论，一个完整的生物学实验包括以下七个基本步骤：（1）实验名称、目的：提出是做什么实验，明确实验要解决什么问题。（2）假设：提出初步假设，并对可见现象提出一种可检测的解释。具体为：提出假设寻找证据a符号事实假设成立b符号事实假设不成立（3）预期：在检测提出的假设以前，先提出实验的预期结果（一个假定的结果），若预期结果没有实现，说明假设不成立；若预期结果实现，则假设成立。（4）实验：根据实验目的和提出的假设，来设计实验的具体方法步骤，并按设计的方案进行操作。（5）观察和收集数据：客观如实地观察记录实验现象、数据，得出实验结果，并通过一定方式将实验结果呈现出来。（6）分析、推论：对记录的数据（包括现象和结果）进行整理分析，并推导得出结论。（7）交流：写出实验报告。
1.生物实验设计的基本原则
1.1 科学性原则。科学性原则具有两个方面的含义：首先，必须保证实验的设计不出现科学性错误；其次，实验设计要具有科学思想和科学方法的因素。
1.2 单一变量原则。该原则可以使实验中的复杂关系简单化，使结果更准确。其含义是：不论一个实验有几个实验变量，都应该做到一个实验变量对应观察一个反应变量。（2）实验中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。如，在"探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用"实验中，加入淀粉和蔗糖是单一变量，而加入的淀粉酶的量、反应温度、PH则应控制成相同的条件、否则这些因素的差异将作为无关变量，干扰实验结果及对实验结果的分析。
1.3 对照原则。对照原则是中学实验设计中最常用的原则，如有关酶的高效性、专一性和影响酶活性的条件实验，观察植物细胞的质壁分离和复原实验等都采用了对照，通过对照实验，既可以排除无关变量的干扰，又可以增加实验结果的可信度和说服力。
对照实验，一个实验可包括实验组和对照组，实验组是接受自变量处理的对象组，对照组是不接受自变量处理的对照组。至于哪个作实验组，哪个作对照组，一般是随机决定的。常用的对照类型有以下几种：（1）空白对照：对照组为无任何处理的对象组，如"探索影响淀粉酶活性的条件"实验中，1号试管加1ml的蒸馏水，2号、3号试管分别加选择题的NaOH、HCl溶液。1号试管为典型的空白对照组，如"观察植物细胞质壁分离和复原"实验，即是典型的自身对照――实验处理前的对象状况设为对照组，实验处理后的对象变化为实验组。（3）条件对照：给实验某种处理，给对照组另一条件的处理，如在"验证甲状腺激素促进幼小动物发育"的实验中，存在以下实验组和对照组。甲组：饲喂甲状腺激素（实验组）乙组：饲喂甲状腺激素抑制剂（条件组）丙组：对蝌蚪不作任何处理（空白对照）
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解题先要认真审题，抓住关键的有效信息点，弄清该实验的性质是验证性还是探究性实验，其次要明确该实验的目的是什么？
二、分析原理，回顾实验设计的原则
实验原理是设计性实验的基础，只有明确实验的原理，才能掌握实验的关键，进而进行实验的设计。实验原理一方面可来源于题干，另一方面也可来源于书中的知识，即可通过阅读题干或联想书中知识来获取原理。
三、明确实验变量，确定平衡无关变量的方法
变量是指实验中由实验者所操纵的因素或条件，据其在实验中的作用，可分为实验变量与反应变量、无关变量与干扰变量两类。
1.实验变量与反应变量
实验变量，也称为自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。反应变量，也称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如，在“探究温度对酶活性的实验”中，所给定的低温、适温、高温就是实验变量，而由于低温、适温、高温条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是反应变量，该实验即在于获得和解释温度变化（实验变量）与酶的活性（反应变量）的因果关系。
2.无关变量与干扰变量
无关变量，是指实验中除实验变量（即自变量）以外的影响实验结果的因素或条件。也称控制变量。 通常最有效、最简便的方法是设计对照实验来对其进行控制。如空白对照、条件对照、自身对照、相互对照等，干扰变量，指实验中由于无关变量而引起的变化和结果。显然，干扰变量会对实验变量（即自变量）有干扰作用。例如，上述实验中实验变量（低温、适温、高温）以外，试管的洁净程度、唾液的新鲜程度、可溶性淀粉的纯度、试剂溶液的剂量、实验操作程度、温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温三组实验是等同、均衡、稳定的。如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对三个实验组的给定条件不等同，不均衡，不稳定，则会在实验结果中产生干扰变量，对实验结果产生干扰，造成误差。
四、分析、选择实验材料用具，设计实验步骤
1.若题中已提供实验材料和用具
可认真分析题中所提供的器材在实验中的作用？如何使用？是否必须用到？通常题中给出的实验材料和试剂一般应充分利用，不能随意增加。如题中说明了从所提供的器材中选取所需的进行实验，就要准确地选取用具和材料。其实这也相当于隐含条件，只要你分析判断准确，就不会有所遗漏。若让学生自行确定实验材料和用具，这就需要根据实验步骤与要求等，联系相关的生物学原理，迁移运用教材相关实验中的实验用具，选择好器材才能准确地设计好实验。
2.设计实验步骤
不同的生物实验，其步骤不一，但大多数常规实验可按照下列步骤进行设计。
2.1第一步：选取材料，分组编号
即就是选取题干提供的实验材料用具，对实验对象进行平均分组并编号，注意相应的无关变量要保持一致。
2.2第二步：施加实验变量，平衡无关变量
对实验组与对照组进行不同处理，即对实验组要施加实验变量。
2.3第三步：认真观察，如实记录现象和数据
细心观察实验现象，如实记录数据。科学描述结果。
五、预测实验结果与结论
实验结果是由实验变量而引起的变化，实验结论是根据实验结果作出的一种推论。预测实验结果与结论又可分为两种情况来分析：
1.若为验证性实验 验证性实验是设计一个实验来验证、检测实验结果能否达到实验原理所描述的结论的一类实验。这类实验在实验前其实验结果是已知的，实验过程在于努力获取预期的结论，重在结果的获得，因而验证性实验的实验结果是唯一的，即实验原理所描述的结果，预期实验结果时的表述方式为“A组……”，“B组……”。
2.若为探究性实验 探究性实验是指在假设前提下，获取支持假说或推翻假说的一类实验。这类实验在实验前并不知道实验结果，实验过程在于努力探索实验结论。因而探究性实验的实验结果与结论是未知的，实验前需对实验结果进行预测，并分析出现该结果的原因，预测实验结果不唯一，大多有三种可能：变量促进结果，变量抑制结果，变量与结果无关。预期实验结果时的表述方式为“若……，则说明……
六、例题赏析
某科研单位研制出一种新型药物X，据说对某种肿瘤有较好的疗效，请你设计一个实验加以验证并简要写出实验步骤和结论。
答案：（1）在无菌条件下，将适宜的动物细胞培养液均分为两等份，注入两个洁净的试管中并分别编号为1号、2号。1号试管加入少量的X药物，2号试管加入等量的蒸馏水。
（2）将等量且少量的动物肿瘤细胞分别移入1号、2号试管中，在适宜的条件下培养。
（3）培养一段时间后，分别从1号、2号试管中取一滴培养液制成装片，观察肿瘤细胞的生长情况。结果加X药物的1号试管中肿瘤细胞数目少，增长慢。
若此实验为探究性实验，实验步骤一样，只是结果和结论要进行讨论：若1号试管中的肿瘤细胞数目比2号试管少，则说明X药物对肿瘤细胞有较好的疗效。
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当前，小学、初中、高中对于生物课堂的的实验教学都存在许多问题和弊端，尤其是高中生物教学。生物教学同其他科目一样都是教学的组成部分之一，其灵活性和操作性都比较强，因此，要加强生物教学中学生的实验设计能力。结合学生的学习特点、学习兴趣，以实验教学为出发点，把实验设计能力的培养作为教学课程的重点项目之一。这样不仅能完善教学机制，还能提高学生的综合能力，将知识和能力的培养结合起来。
一、实验教学的必要性及流程
实验教学与课堂教学最大的不同在于它的操作性。学习是理论联系实际的过程，因此，实验教学在学习过程中显得格外重要。对于学业繁重的高中生来说，实验教学一方面可以增强他们的学习积极性和学习兴趣，提高他们的自主学习能力，另一方面，在一定程度上也能减轻学习压力，使之在轻松的学习环境下学习。同时，在充分掌握科学知识原理的情况下进行科学实验，明确研究的目的和要求，实验者可以及时准备实验所需的材料，制定学习步骤。生物学实验设计主要从七个方面把握：明确实验目的、掌握实验原理、确定实验类型、设计实验步骤、准备实验材料、确认变量、设计实验装置。
二、学生实验设计能力训练的过程
学生实验设计能力的培养需要很长时间，这就要求学生要寻求适合自身的学习方法，一个好的方法可以使学习达到事半功倍的效果。因此，在教学过程中，教师的引导作用就显得尤为重要。教师要根据学生的认知能力和接受程度来制定教学方案，只有这样才能更好地提高学生的实验设计能力。
1.了解实验目的。了解实验目的是实验进行的前提，因此，要明确实验解决的问题，准确把握实验重点。在实验过程中，常常会出现许多变量，要准确地 把握这些变量，就必须了解实验的目的，以便正确地选择相关实验原理进行实验设计。由于不同的实验有不同的原理，所以还要求学生在课堂教学过程中熟练地掌握基本原理，以加强理论研究。
2.掌握实验原理。掌握实验原理是在明确实验目的后的工作，对于生物学的实验来讲，还要了解一些化学方面的知识，如水的形成原理、二氧化碳的形成原理等，实验原理是实验设计的理论基础，是实验操作的科学依据。实验步骤和方法都要依据实验的原理来制定，因此，掌握实验原理对于提高学生的实验设计能力非常必要。
3.实验材料的选择。掌握实验原理后就要选择适当的实验材料，在选择实验材料中应做到以下五点：符合实验的原理、便于取材、容易观察、符合实验的目的、便于操作。实验材料的选择看似简单其实非常有讲究，需要学生细心做好实验前的准备工作，这样就可以为实验减少出错率，提高效率。
4.分析变量。在实验进行过程中会遇到一些变量，它是随着实验的进行而产生的。根据变量在实验中的作用，可以将其分为两大类：自变量和因变量；无关变量和额外变量，在实验过程中一般使用的是自变量和因变量。因此，为了保证实验的稳定性就必须严格控制好变量，并及时做好数据的记录和分析，同时还要认真观察实验过程中所发生的变化，以便提高实验的准确度。
5.明确实验类型，设置实验装置，计划实验步骤。实验的方法有很多，种类也多种多样，在明确实验类型前，要把握实验的种类，再根据实验的目的、原理确定实验类型。确定好实验类型后，要设计实验步骤，这一环节是提高学生设计能力的有效途径，给学生提供了根据实验设计的原理设计实验步骤的创造平台，但同时也不能忽视设计遵循的原则，不能盲目设计。最后是设置实验装置，这个步骤有助于提高学生的设计能力，学生要选好器材进行正确的设计、装置，为实验做好前期准备。例如，一些实验器材的摆设和调整，这就要求学生要熟练掌握实验器材及其用途，为实验的实施减少不必要的技术错误。此外，在实践过程中，还要对可能出现的实验结果进行预测，做到全面分析。
三、提高学生实验设计能力的方法
1.树立正确的实验思想理念。在高中生物教学中，对课本知识的理解融汇才能作用于实践。随着新课标的实施，在开始实验之前，首先，教师要熟知各个实验方法和内容，通过讲解来引导学生探索实验研究所隐含的知识，并且使学生产生探索兴趣与求知欲望。高中生物课包含许多实验，学生必须实践参与，才能有所体会领悟，所以教师应起到抛砖引玉的作用。
2.锻炼学生的思维能力。在日常的生物教学过程中，教师应从生活现象举例说明引导学生，让枯燥理论与日常生活情景结合在一起，丰富教学内容，拉近学生与学科间的距离。激发学生的创造性思维，让学生从课本上的知识就能够举一反三，使学生全面发展。另一方面，为学生实验设计能力的开发提供了帮助。
3.增强实验设计的操作性。学生的实验设计能力不是一蹴而就的，需要长时间的训练培养锻炼才能逐步形成。所以，教师在日常教学过程中，需要布置符合学生某一发展阶段的适量难度的实验设计课题，让学生自主尝试不同的实验设计方法进行设计实验，有充分自由发挥的空间。同时，加强学生实验设计方法的实训。通过这种锻炼模式，在进行了一定数量的实训后，学生有了一定能力后，教师要适时予以指点，消除学生的疑虑，又必须引导他们互相交流、探讨彼此的想法和设计成果。之后，还需要教师指引学生，让学生自主总结，来提高学生的实验设计能力，从而加深对知识的理解和运用。
总之，学校既要为学生提供可供实验的器材和场地，也重视要对学生的实验设计能力的培养，尽量增加教师人数，为学生的生物教学实验设计予以指导。还要求教师要与时俱进，学会运用网络的力量，实现教学相长。同时，教师要有高度的责任感，要认真做好本职工作。在日常教学活动中，应注意因材施教，培养学生的实际实验设计能力，让他们树立正确的实验思想理念，锻炼其思维能力，由此，使学生实现全面发展。
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一、贯彻两个基本原则
1.单一变量原则
实验设计常用控制变量法。变量是实验中变化的因素或条件，是实验最关键的部分，无论是原理的确定、器材的选择、步骤的设计还是结果的讨论都是围绕变量进行的。变量主要分为自变量与因变量、无关变量。
如，“探究温度对酶促反应的影响”这个实验中有很多变量。其中温度是要探究的因素，称自变量（原因）。而酶促反应的速度会因温度这个自变量而变化，是因变量（结果）。其他的条件如pH、底物等也可以引起酶促反应的速度变化，因此在对照实验中应保持一致，保证这些条件不会导致实验结果的变化，所以称无关变量（其他原因）。这就是单一变量原则。
2.对照原则
对照实验是指除所控因素外其他条件与被对照实验完全相等的实验。通过对照的建立，达到对变量的控制。通常，实验会分为实验组和对照组。实验组，即通常说的接受自变量处理的组。对照组，是不接受自变量处理的组。例如，“探究H2O2酶高效性”的实验，加入H2O2酶的组就是实验组，而加入FeCl3的组就是对照组。这样，从理论上说，由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的，故实验组与对照组两者之间的差异，则可认定为是来自自变量的影响，这样的实验结果是可信的。对照通常有以下类型：空白对照、条件对照、自身对照、相互对照。
二、实验设计程序及解题思路
实验设计（特别是探究实验）的程序可归纳为提出课题作出假设确定原理设计步骤预期结果观察收集数据得出结论等。解题时可按以下顺序进行分析讨论：
（1）根据实验目的找出各种变量。
（2）运用所学知识或题目信息确定实验原理，明确自变量如何操纵、无关变量如何控制、因变量如何检测等。
（3）根据实验原理，对照实验目的，初步形成大致方案。
（4）结合实验所给的条件，选取适当的方法，设计具体步骤。
（5）分析实验结果得出结论。
下面通过举例来说明。
如，血液中钙离子在血液凝固过程中起重要作用，钙离子缺乏则血液不能凝固，草酸钾溶液能与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，起抗凝作用。请根据提供的实验材料和用具，简要写出第二步及以后的实验步骤和实验结果，以验证钙离子在血液凝固中的作用，并回答问题：
（1）实验材料和用具：家兔、生理盐水、酒精棉、适宜浓度的草酸钾溶液、适宜浓度的氯化钙溶液、试管、注射器
（2）提出实验课题
（3）写出实验原理
（4）实验步骤和实验结果
第一步：在A、B试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水
第二步：
第三步： ；结果
第四步： ；结果
让我们以上面提到的顺序来解答这道试题。
①分析这个实验的目的：即本实验要验证的生物学事实是什么？（验证钙离子在血液凝固中的作用）
②确定变量：这个实验的自变量是钙离子的有无，因变量是血液凝固与否，无关变量是影响血液凝固的其他因素，如温度、草酸钾溶液的浓度、试管的干净程度等。
③确定实验原理：从题干所给信息获得（草酸钾能与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，起抗凝作用）。
④该实验的实验组为哪支试管？对照组为哪只试管？该实验为何种对照？
加草酸钾的A试管为实验组，加生理盐水的B试管为对照组。本实验既有空白对照（A与B），又有自身对照（A试管先加了草酸钾形成了沉淀，后又加入CaCl2溶液）。
⑤该实验采用哪种方法排除无关变量的干扰？（主要采用对照原则和单一变量原则）
通过以上分析，我们基本上就掌握了该实验设计程序要求的各要素，之后再将以上分析内容形成文字，这个实验的主要问题就解决了。
三、实验步骤的书写
书写实验步骤一般采取“三部曲”模式：
（1）选材、分组、编号。
（2）对照实验的处理。
（3）观察记录实验结果。
下面通过例题说明如何训练学生书写实验方法步骤。
例：已知2H2O2=2H2O+O2，可以通过观察反应过程中O2的生成速度（即气泡从溶液中释放的速度）来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。
实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。实验步骤：
（1） （2）（3）略
分析：本实验目的是要同时验证酶具有催化作用和高效性，因此需要设置A组“在H2O2溶液中滴加0.01%过氧化氢酶”、B组滴加“蒸馏水”、C组滴加“3.5%FeCl3溶液”。通过比较A组和B组、A组和C组实验现象得出结论。再完善实验步骤，这里要提醒学生注意遵循单一变量、对照等原则。最后用文字表达：
①取3支试管，分别编号A、B、C，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37℃恒温水浴锅中保温适当时间。
②分别向上述3支试管加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液。
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在我国第8次课程改革中，科学探究在生物课程教学中受到了广泛重视。实验设计能力是科学探究能力的重要环节，在高中生物教学中有意识地对学生进行实验设计能力的训练，有利于发展学生的科学探究能力，提高学生的科学素养。
一、实验设计及其流程
实验设计是指在正式进行科学实验之前，实验者根据一定的目的和要求，运用有关的科学知识原理对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案的制定。一个完整的生物学实验设计一般包括以下七个方面：把握实验目的、明确实验原理、选择合适的实验材料、确认变量、确定实验类型、设计合理的实验装置和实验步骤、预期实验结果。
二、高中生物教学中对学生进行实验设计能力训练的过程和方法
实验设计能力不是短时间内能达到的，需要较长时间的学习。在教学中，教师应遵循学生学习的认知规律来教学，才能更快、更好地提高学生实验设计的能力。现以人教版必修一第五章中《比较过氧化氢在不同条件下的分解速率》实验为例，阐述教师对学生进行实验设计能力训练的过程。
1.把握实验目的。准确把握实验目的，明确实验要解决的问题。把握实验目的才能确定实验设计中的自变量，才能明确运用相关原理进行实验设计。本实验的目的是比较过氧化氢在不同条件下的分解速率。
2.明确实验原理。实验原理是实验设计中的灵魂，是实验方法、实验手段、实验操作过程和实验结果分析等所依据的科学理论。本实验的实验原理是：新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶。经计算，质量分数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。
3.选择合适的实验材料。实验材料的选择要符合如下要求：一是易于实现实验的目的，二是符合实验原理，三是容易获取，四是便于观察，五是利于操作。本实验选取猪肝作为实验材料，是根据实验目的和实验原理，同时考虑了猪肝在当地容易获得，又比较便宜。
4.确认变量。变量，是指实验过程中可以变化的因素或条件。根据其在实验中的作用，通常可分为两类：一类是自变量与因变量，另一类是无关变量与额外变量。实验的关键在于严格地操纵自变量以获取因变量，同时要严格地均衡无关变量以减少额外变量。本实验中变量的确认主要包括自变量、无关变量和因变量三个方面，具体阐述如下：自变量是反应条件（即本实验研究的对象），操纵方法是2号试管水浴加热（即高温），3号试管加入质量分数为3.5%的FeCl3溶液（即无机催化剂），4号试管加入过氧化氢酶（即生物催化剂）。本实验探究的是在这三种条件下，过氧化氢分解速率的问题。所以因变量是过氧化氢的分解速率，通过观察试管中气泡产生量的多少及卫生香燃烧的情况来检测，无关变量是过氧化氢的量及浓度等，控制方法是每组实验都保持一样。
5.确定实验类型。实验方法有多种多样，如按实验在科学认识中的作用可分为析因实验、对照实验、模拟实验等，其中对照实验是高中生物实验的常见类型。处理一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。对照实验一般要设置对照组和实验组，从理论上说，由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的，被平衡了的，故实验组与对照组两者之差异，则可认定为是来自自变量的效果。因此，对照的目的在于进一步消除无关变量对实验结果的影响，以增加实验结果的可信度。按对照的内容和形式上的不同，对照实验分为空白对照、自身对照、条件对照和相互对照。本实验中1号试管属于就是空白对照组，因此本实验属于空白对照。
6.设计合理的实验装置和实验步骤。设计具体的实验装置和实验步骤时，要注重引导学生依据实验设计的原则来设计。实验设计的原则有平衡控制原则、对照性原则、随机性原则、重复性原则等，每一个原则的制定都有其科学理论的依据，都是在严密的科学思维的指导下制定的。因此，实验设计的原则为实验过程和实验结果的准确性提供了可靠保证，是实验设计必须遵循的理论准绳，同时也是评价实验设计正确与否的基本准则。根据本实验的目的、原理及实验设计的原则确定实验装置和实验步骤（略）。
7.预期实验结果。所谓预期，就是在实验设计方案确定之后，在实验正式实施之前，根据假设和原理，对实验可能出现的结果的判断。如果预期在实验结果中出现，则假设成立；否则假设被否定或可能是实验设计中或操作过程中出现了一些失误，这就需要寻找原因，修改设计方案，或重新进行实验操作。根据实验目的及原理，预期本实验的结果是：4号试管产生的气泡最多，卫生香燃烧最猛烈，3号试管次之，第三是2号试管，而1号试管几乎不产生气泡。
三、教师对学生进行实验设计能力训练的要点
1.研究经典实验寻找实验设计思想。生命科学史中的经典实验蕴涵着丰富的生物学知识，科学思维方法以及艰难的科学探究历程。经典实验在高中生物教材中列举了很多，如酶的发现、遗传定律的发现等。教师在教学过程中注意引导学生挖掘其中隐含的科学思维，领会科学研究的一般方法，并从这些经典实验中学习设计实验的方法。
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1 实验题目的拟定
一个实验题目中应该体现出该实验的性质是验证性实验还是探究性实验。所以验证性实验的题目应写成“验证……”;探究性实验应写成“探究……”。
探究性实验的题目中的格式一般为“探究自变量对因变量的影响”
【例1】在用生长素促进某植物枝条生根的实践过程中,发现枝条生根情况不一,分析其原因,认为可能与生长素的浓度有关。请据此拟定一个相关研究的课题,要求写出课题名称及相关研究中的观察指标和影响这一指标的因素。
解析:显然可以确定生长素的浓度为自变量,枝条生根情况为因变量。
答案:探究生长素浓度对该植物枝条生根的影响观察指标:生根数量(或长度)影响这一指标的因素:生长素浓度。
2 实验结论
实验结论是由实验结果推出自变量和因变量之间的关系
【例2】为了验证“植物主茎顶芽产生的生长素能够抑制侧芽生长”,某同学进行了以下实验:
①选取健壮、生长状态一致的幼小植株,分为甲、乙、丙、丁4组,甲组植株不做任何处理,其他三组植株均切除顶芽。然后乙组植株切口不做处理;丙组植株切口处放置不含生长素的琼脂块;丁组植株切口处放置含有适宜浓度生长素的琼脂块。
②将上述4组植株置于相同的适宜条件下培养。
回答下列问题:
(1)各组植株侧芽的预期生长情况分别为:甲组_____;乙组_____;丙组_____;丁组_____。
(2)比较甲组与乙组的预期结果,能够说明__________。
(3)比较乙组和丙组的预期结果,能够说明__________。
(4)比较丙组和丁组的预期结果,能够说明__________。
(5)顶芽产生的生长素抑制侧芽生长的原因是__________。
解析:如甲组和乙组之间的自变量是顶芽是否存在,因变量是侧芽是否受抑制,所以结论应该为顶芽可以抑制侧芽的生长。同理可以分析出乙组和丙组及丙组和丁组的结论。
答案:(1)生长受抑制 生长 生长 生长受抑制 (2)顶芽生长抑制侧芽的生长 (3)琼脂块对侧芽生长没有影响 (4)对侧芽生长起抑制作用的是生长素 (5)顶芽产生的生长素向下运输、在侧芽处积累较多,侧芽对生长素浓度比较敏感,使侧芽生长受到抑制
3 实验设计思路
实验设计思路是指实验设计的大致过程,通常包括如何控制自变量,怎样控制无关变量,怎样检测因变量等。在写实验设计思路时要“上看实验器具,下看实验步骤”。
值得提醒的是,有些实验思路中仅写3种变量的控制是不完善的,还要具体考虑题目的信息。总之,实验设计思路可以看成是实验步骤的浓缩。
4 实验假设
实验假设是指在探究性实验中对所要研究的问题提出的一种解释
例题:探究生长素是否具有延缓叶片衰老的作用。
实验假设就是:生长素具有延缓叶片衰老的作用(或生长素不具有延缓叶片衰老作用)。
5 实验原理
是整个实验的设计的依据,支持自己设计的实验结果出现的科学依据。也就是正因为该科学依据的存在才能导致设计的实验出现结果。
【例3】为了验证胰岛素具有降低血糖的作用,以小鼠活动状况为观察指标设计实验。
某同学的实验方案如下:
①将正常小鼠随机分成A、B两组,观察并记录其活动状况。
②A组小鼠注射适量胰岛素溶液,B组注射等量生理盐水。
一段时间后,A组小鼠会出现四肢无力,活动减少,甚至昏迷等低血糖症状,B组活动状况无变化。
③A组小鼠出现低血糖症状后,分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后,A组小鼠低血糖症状缓解,B组活动状况无变化。
该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。
请回答:
(1)该实验原理是什么?
(2)分析小鼠注射胰岛素溶液后出现低血糖症状的原因。
(3)胰岛素在血糖平衡调节中的作用是什么?
6 结果分析
6.1 验证性实验的结果分析是指解释该实验结果出现的原因
【例4】为了验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗,请用所提供的实验材料与用具,在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上,继续完成实验步骤的设计和预测实验结果,并对你的预测结果进行分析。
实验材料与用具:烟草幼苗、试管两支、NaHCO3稀溶液(为光合作用提供原料)、真空泵、暗培养箱、日光灯(实验过程中光照和温度等条件适宜,空气中O2和CO2在水中的溶解量及无氧呼吸忽略不计)。
实验步骤和预测实验结果:
(1)剪取两小块相同的烟草叶片,分别放入盛有等量蒸馏水和NaHCO3稀溶液的两支试管中。此时,叶片均浮在水面。
(2)用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体后,敞开试管口,可观察到叶片均下沉到试管底部。
(3)______________。
分析预测结果:__________。
分析预测的结果:__________。
(1)光照下,NaHCO3稀溶液中的叶片进行光合作用,释放出来的氧气多于消耗的氧气,叶肉细胞间隙的氧气增加,叶片上浮。而蒸馏水中缺乏二氧化碳和氧气,叶片不能进行光合作用和呼吸作用,叶肉细胞间隙缺乏气体,因此叶片仍位于试管底部。
(2)黑暗中,NaHCO3稀溶液中的叶片呼吸作用,消耗了叶肉细胞间隙中的氧气,放出二氧化碳溶于NaHCO3稀溶液中,叶肉细胞间隙缺乏气体,叶片下沉。蒸馏水中缺乏氧气,叶片不能进行呼吸作用,叶肉细胞间隙仍缺乏气体,因此叶片仍位于试管底部。
6.2 探究性实验的结果分析是指若……则……进行多种情况的的讨论
那么作为一个探究性实验的多种结果的讨论究竟讨论几种情况才最合适,教师可以根据实验的假设情况进行讨论。有几种假设就可以预测出几种相应的结果和结论。
【例5】探究性实验的结果分析
下图是一种可以测定呼吸速率的密闭系统装置
(1)关闭活塞,在适宜温度下,30 min后读取有
色液滴向______(左佑)移动的距离
(2)为了使测得的数据更准确,必须进行矫正。矫正装置的容器和小瓶中应分别放入
(3)生活中发现,受到机械损伤的樱桃易烂。有人推测易烂与机械损伤引起樱桃呼吸速率升高有关。请结合测定呼吸速率实验装置,设计实验探究机械损伤对樱桃呼吸速率的影响。
①实验假设
②实验步骤_______。
第一步:按装置图中所示进行操作,30分钟后,记录有色液滴移动距离a。
第二步:__________。
第三步:_________。
④结果分析:__________。
解析:该实验的可能会出现的假设
①一定程度的机械损伤对樱桃的呼吸速率无影响
②一定程度的机械损伤对樱桃的呼吸速率有促进性影响
③一定程度的机械损伤对樱桃的呼吸速率有抑制性影响。
因为可以出现三种实验假设所以就会预测出三种相应的实验结果和结论,所以该实验的结果分析应该分析三种情况。
答案:
(I)左 (2)等量的消毒死的樱桃:等量的20%NaOH 5 mL
(3)②机械损伤会引起樱桃的呼吸速率升高/机械损伤和樱桃的呼吸速率无关/机械损会使樱桃的呼吸速率降低。(书写任意一种情况)
③第二步:将装置中的樱桃进行机械损伤,放入该装置,30min后记录有色液滴的移动距离为b。
第三步:比较a,b的大小。
④结果及结论:如果a=b;则无影响。
如果a>b;则抑制。
如果a
8 写操作步骤
实验操作的表述从形式上看,应分步、分组。分组时要标号,同时注意单因子变量原则。分步原则上是三步:第一步实验准备(选材料分组编号),第二步实验进行(交代自变量是怎样控制的),第三步实验现象观察及记录(交代因变量是怎样测定的)。三步中要时刻交代清无关变量时怎样控制均衡的。
例:以下是验证某大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关的实验步骤。
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在做试验设计题时，首先应该知道实验设计的相关理论知识：
1.科学性原则 实验是人为控制条件下研究事物(对象)的一种科学方法；是依据假设，在人为条件下对实验变量的变化和结果进行捕获、解释的科学方法。因此，在实验设计中必须有充分的科学依据。科学性原则包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性。
2.平行重复原则 即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。任何实验必须有足够实验次数，才能避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学。采用平行重复的原则可消除无关变量与额外变量的干扰，可多次重复该实验，使得实验结果更加客观、科学。
3.可行性原则 可行性原则是指在设计生物学实验时，从实验原理、实验的实施到实验结果的产生，都要具有可行性。
4.随机性原则 随机性原则是指被研究的样本是从总体中任意抽取的。这样做的意义在于：一是可以消除或减少系统误差，使显著性测验有意义；二是平衡各种条件，避免实验结果中的偏差。
5.简便性原则 实验设计时，要考虑到实验材料要容易获得，实验装置简单，实验药品较便宜，实验操作较简便，实验步骤较少，实验时间较短。
6.单一变量原则和等量性原则 此两个原则都是在设计对照实验时必须坚持的原则。所谓单一变量原则，强调的是实验组和对照组相比只能有一个变量，只有这样，当实验组和对照组出现不同结果时，才能确定造成这种不同结果的原因肯定是这个变量造成的，从而证明实验组所给实验因素的作用。因此在设计对照组实验时首先要确定变量并加以正确设置，至于将谁作为变量则很容易确定，即要验证谁则把谁作为变量。如要探索pH值对淀粉酶活性的影响，则需把pH值作为变量；验证光合作用需要光则应将光作为变量等。等量性原则是指除了实验变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量必须严格控制等量即相同，以平衡和消除无关变量对结果的影响。
（1）实验变量与反应变量 实验变量是实验中由实验者操纵的因素或条件，是作用于实验对象的刺激变量（也称自变量）自变量须以实验目的和假设为依据，应具有可变性和可操作性。反应变量（又称因变量）是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量，是研究是否成功的证据，应具可测性和客观性。
二者关系：实验变量是原因，反应变量是结果，即具因果关系。例如：关于“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中，“低温(冰块)、适温(37℃)、高温(沸水)，就是实验变量，而这些变量引起的实验变化结果就是反应变量。该实验旨在获得和解释温度变化(实验变量)与酶的活性(反应变量)的因果关系。
（2）无关变量与额外变量 无关变量（控制变量）是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。即是指与研究目标无关，但却影响研究结果的变量。实验者应严格控制无关变量，否则实验结果的真实性无法得到认定。由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。
二者关系也是前因后果的关系，但它们的存在对实验与反应变量的获得起干扰作用。实验中的无关变量很多，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响。
如何尽量去保证“其它条件的完全相等”，具体来说有如下四个方面：
①所用生物材料要相同，即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。
②所用实验器具要相同，即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具大小型号要完全一样。
③所用实验试剂要相同，即试剂的成分、浓度、体积要相同，尤其要注意体积上等量的问题。
④所用处理方法要相同。
7.对照性原则 科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力。对照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法。设置对照实验，能有效地排除其它因素干扰结果的可能性，使设计显得比较严密。
如何设置对照实验呢？所谓对照实验是指除所控因素外其它条件与被对照实验完全相等的实验。设置对照组有4种方法：
(1)空白对照 即不给对照组做任何处理。例如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的实验中，实验组滴加了唾液淀粉酶液，而对照组只加了等量的蒸馏水，起空白对照。
(2)条件对照 即虽给对照组施以部分实验因素，但不是所研究的实验处理因素；这种对照方法是指不论实验组还是对照组的对象都作不同条件的处理，目的是通过得出两种相对立的结论，以验证实验结论的正确性。例如，在“动物激素饲喂小动物”的实验中，采用等组实验法，甲组为实验组(饲喂甲状腺激素)，乙组为条件对照(饲喂甲状腺抑制剂)，不饲喂药剂的是空白对照组。
(3)自身对照 指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不再另外设置对照组。例如，“质壁分离与复原”实验，处理前的对象状况为对照组，处理后的对象变化为实验组。
（4）相互对照 不单独设置对照组，而是几个实验相互为对照。即实验与对照在同一对象上进行，这种方法常用于等组实验中。“植物向光性”实验中，利用若干组燕麦胚芽的不同条件处理的实验组之间的对照，说明了生长素与植物生长弯曲的关系。
“实验组”与“对照组”确认，一个实验通常分为实验组和对照组（控制组）。实验组是施加实验变量处理的被试组；对照组是不施加实验变量处理的对象组，两者对无关变量的影响是相等的，两组之间的差别被认为是来自实验变量的结果，如为研究光对幼苗生长的影响时实验变量应为撤掉光照，因而暗处生长的小麦幼苗应为实验组，而自然状态（即来接受实验变量处理）的小麦幼苗应为对照组，通过对照组能增强实验的信度。
要注意的是，根据实验目的要求，凡是涉及确定变化因素之间的因果关系的实验中，一般都需要设计对照组实验。中学阶段所要求的实验设计一般多采用对照的原则，因为科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力。
篇13
一、让实验增加探究性
