【正文】 高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)專題一、高考生物實(shí)驗(yàn)考試大綱（1）能獨(dú)立完成所列生物實(shí)驗(yàn)， 包括理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、方法和操作步驟，掌握相關(guān)的操作技能，并能將這些實(shí)驗(yàn)涉及的方法和技能進(jìn)行綜合運(yùn)用。 （2）具備驗(yàn)證簡單生物學(xué)事實(shí)的能力，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理。（3）具備對(duì)一些生物學(xué)問題進(jìn)行初步探究的能力，包括運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)與調(diào)查、假說演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學(xué)研究方法。（4）能對(duì)一些簡單的實(shí)驗(yàn)方案做出恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)和修訂。二、生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性分析實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ恰敖虒W(xué)大綱”要求學(xué)生掌握的一項(xiàng)基本能力。就是能使用恰當(dāng)?shù)姆椒?yàn)證簡單的生物學(xué)事實(shí)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行解釋和分析。此能力要求包括兩方面的內(nèi)容：一是能夠設(shè)計(jì)簡單的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證簡單的生物學(xué)事實(shí)；二是能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出正確的解釋和分析。 實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ彩歉呖肌翱荚囌f明”要求學(xué)生掌握的一項(xiàng)基本能力（設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)的能力）。此能力要求也包括兩方面的內(nèi)容：一是獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的能力（大綱規(guī)定學(xué)生實(shí)驗(yàn)和教師演示實(shí)驗(yàn)），即理解實(shí)驗(yàn)原理、目的、要求、材料、用具；掌握實(shí)驗(yàn)的步驟、控制實(shí)驗(yàn)條件、使用有關(guān)儀器、安全問題處理；觀察現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論；常規(guī)實(shí)驗(yàn)非常規(guī)做法。二是能根據(jù)要求靈活運(yùn)用已學(xué)過的自然科學(xué)理論、實(shí)驗(yàn)方法和儀器，設(shè)計(jì)簡單的實(shí)驗(yàn)方案并處理相關(guān)的實(shí)驗(yàn)問題。用理、化、生三科實(shí)驗(yàn)中所學(xué)的知識(shí)去解決實(shí)際問題。實(shí)驗(yàn)所占比分為30%（基本不變，也可能在25%左右）。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是較高的能力要求，除要具備一定的知識(shí)基礎(chǔ)外，還需要具有一定的創(chuàng)造能力。所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上的，還應(yīng)具有一定的觀察和發(fā)現(xiàn)問題的能力。要提高這方面的能力，必須改變過去“背實(shí)驗(yàn)”的方法，親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，熟悉實(shí)驗(yàn)的操作步驟，弄清實(shí)驗(yàn)的原理，能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，以此來驗(yàn)證或探究某一結(jié)論。只有這樣，才能促進(jìn)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣?，促進(jìn)科學(xué)思維的形成和發(fā)展，才能真正對(duì)實(shí)驗(yàn)的知識(shí)、內(nèi)容進(jìn)行舉一反三。1．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)名稱 是關(guān)于一個(gè)什么內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 要探究或者驗(yàn)證的某一事實(shí)。 實(shí)驗(yàn)原理 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)依據(jù)的科學(xué)道理。 實(shí)驗(yàn)對(duì)象 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主要對(duì)象。 實(shí)驗(yàn)條件 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理確定儀器和設(shè)備；要細(xì)心思考實(shí)驗(yàn)的全過程。 實(shí)驗(yàn)方法與步驟 實(shí)驗(yàn)采用的方法及必需（最佳）操作程序。每一步驟都必須是科學(xué)的；能急時(shí)對(duì)儀器、步驟進(jìn)行有效矯正。 實(shí)驗(yàn)測量與記錄 對(duì)實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果應(yīng)有科學(xué)的測量手段與準(zhǔn)確客觀的記錄。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測及分析 能夠預(yù)測可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并分析導(dǎo)致的原因。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的描述并給出一個(gè)科學(xué)的結(jié)論。2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則 科學(xué)性原則 所謂科學(xué)性，是指實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊鞔_，實(shí)驗(yàn)原理要正確，實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)手段的選擇要恰當(dāng)，整個(gè)設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)方法的確定都不能偏離生物學(xué)基本知識(shí)和基本原理以及其他學(xué)科領(lǐng)域的基本原則。如：淀粉酶水解淀粉的順序問題。 單一變量原則（1）變量：或稱因子，是指實(shí)驗(yàn)過程中所被操作的特定因素或條件。按性質(zhì)不同，通?？煞譃閮深悾孩賹?shí)驗(yàn)變量與反應(yīng)變量實(shí)驗(yàn)變量，也稱為自變量，指實(shí)驗(yàn)中由實(shí)驗(yàn)者所操縱的因素或條件。反應(yīng)變量，亦稱因變量，指實(shí)驗(yàn)中由于實(shí)驗(yàn)變量而引起的變化和結(jié)果。通常，實(shí)驗(yàn)變量是原因，反應(yīng)變量是結(jié)果，二者具有因果關(guān)系。實(shí)驗(yàn)的目的在于獲得和解釋這種前因后果。例如，在“溫度對(duì)酶活性的影響”的實(shí)驗(yàn)中，所給定的低溫（冰塊）、適溫（37℃）、高溫（沸水?。┚褪菍?shí)驗(yàn)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(yīng)結(jié)果也隨之變化，這就是反應(yīng)變量，該實(shí)驗(yàn)即在于獲得和解釋溫度變化（實(shí)驗(yàn)變量）與酶的活性（反應(yīng)變量）的因果關(guān)系。②無關(guān)變量與額外變量　無關(guān)變量，也稱控制變量，指實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)變量以外的影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果的因素或條件。額外變量，也稱干擾變量，指實(shí)驗(yàn)中由于無關(guān)變量所引起的變化和結(jié)果。顯然，額外變量會(huì)對(duì)反應(yīng)變量有干擾作用，例如，上述實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)變量（低溫、適溫、高溫）以外，試管潔凈程度、唾液新鮮程度、可溶性淀粉濃度和純度、試劑溶液的劑量、濃度和純度，實(shí)驗(yàn)操作程度，溫度處理的時(shí)間長短等等，都屬于無關(guān)變量，要求對(duì)低溫、適溫、高溫3組實(shí)驗(yàn)是等同、均衡、穩(wěn)定的；如果無關(guān)變量中的任何一個(gè)或幾個(gè)因素或條件，對(duì)3個(gè)實(shí)驗(yàn)組的給定不等同、不均衡、不穩(wěn)定，則會(huì)在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中產(chǎn)生額外變量，出現(xiàn)干擾，造成誤差。實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵之一在于控制無關(guān)變量或減少額外變量，以減少誤差。（2）單一變量原則 在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中僅僅改變實(shí)驗(yàn)中的某一項(xiàng)變量，其它因子不變，在此條件下，觀察、研究該變量對(duì)實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。除了整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中欲處理的實(shí)驗(yàn)因素外，其他實(shí)驗(yàn)條件要做到前后一致。當(dāng)然還有多變量綜合研究的原則，這在高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中涉及的較少。 對(duì)照性原則對(duì)照是實(shí)驗(yàn)控制的手段之一，目的還是在于消除無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)對(duì)照原則是設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)則之一。通過設(shè)置實(shí)驗(yàn)對(duì)照對(duì)比，即可排除無關(guān)變量的影響，又可增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說服力。通常，一個(gè)實(shí)驗(yàn)總分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)組，是接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組：對(duì)照組，也稱控制組，對(duì)實(shí)驗(yàn)假設(shè)而言，是不接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組，至于哪個(gè)作為實(shí)驗(yàn)組，哪個(gè)作為對(duì)照組，一般是隨機(jī)決定的，這樣，從理論上說，由于實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的無關(guān)變量的影響是相等的，被平衡了的，故實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組兩者之差異，則可認(rèn)定為是來自實(shí)驗(yàn)變量的效果，這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是可信的。設(shè)置對(duì)照組常有4種方法：(1)空白對(duì)照，即不給對(duì)照組做任何處理；例如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)組滴加了唾液淀粉酶液，而對(duì)照組只加了等量的蒸餾水，起空白對(duì)照；在還原糖鑒定實(shí)驗(yàn)中留一部分樣液不加入斐林試劑，以作對(duì)照。 (2)條件對(duì)照，即雖給對(duì)照組施以部分實(shí)驗(yàn)因素，但不是所研究的實(shí)驗(yàn)處理因素；這種對(duì)照方法是指不論實(shí)驗(yàn)組還是對(duì)照組的對(duì)象都作不同條件的處理，目的是通過得出兩種相對(duì)立的結(jié)論，以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性。例如，在“動(dòng)物激素飼喂小動(dòng)物”的實(shí)驗(yàn)中，采用等組實(shí)驗(yàn)法，甲組為實(shí)驗(yàn)組(飼喂甲狀激素)，乙組為條件對(duì)照(飼喂甲狀抑制劑)；不飼喂藥劑的是空白對(duì)照組。顯然，通過條件對(duì)照．實(shí)驗(yàn)說服力大大提高。(3)自身對(duì)照，指對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組都在同一研究對(duì)象上進(jìn)行，不再另外設(shè)置對(duì)照組；例如，“質(zhì)壁分離與復(fù)原”實(shí)驗(yàn)，自身對(duì)照簡便，但關(guān)鍵要看清楚實(shí)驗(yàn)處理前后的現(xiàn)象及變化差異。 處理前的對(duì)象狀況為對(duì)照組，處理后的對(duì)象變化為實(shí)驗(yàn)組。(4)相互對(duì)照，不單獨(dú)設(shè)置對(duì)照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)相互為對(duì)照?！爸参锵蚬庑浴睂?shí)驗(yàn)中，利用若干組燕麥胚芽的不同條件處理的實(shí)驗(yàn)組之間的對(duì)照，說明了生長素與植物生長彎曲的關(guān)系。證明玉米根的生長方向與地心引力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中不同方向放置的玉米種子之間則屬于相互對(duì)照。再如: 在探究溫度(或pH)對(duì)酶催化活性影響實(shí)驗(yàn)中溫度(或pH)(0度、50度,100度) 為相互對(duì)照。在實(shí)驗(yàn)中要找出一個(gè)最佳效果點(diǎn)，就要采取相互對(duì)照進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 “實(shí)驗(yàn)組”與“對(duì)照組”確認(rèn):一個(gè)實(shí)驗(yàn)通常分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組（控制組）。實(shí)驗(yàn)組是施加實(shí)驗(yàn)變量處理的被試組；對(duì)照組是不施加實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組，兩者對(duì)無關(guān)變量的影響是相等的，兩組之間的差別，被認(rèn)為是來自實(shí)驗(yàn)變量的結(jié)果，如為研究光對(duì)幼苗生長的影響時(shí)實(shí)驗(yàn)變量應(yīng)為撤掉光照，因而暗處生長的小麥幼苗應(yīng)為實(shí)驗(yàn)組，而自然狀態(tài)（即來接受實(shí)驗(yàn)變量處理）的小麥幼苗應(yīng)為對(duì)照組，通過對(duì)照組能增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的信度。 等量原則對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)置的正確與否，關(guān)鍵就在于如何盡量去保證“其它條件的完全相等”。具體來說有如下四個(gè)方面：①所用生物材料要相同 即所用生物材料的數(shù)量、質(zhì)量、長度、體積、來源和生理狀況等方面特點(diǎn)要盡量相同或至少大致相同。②所用實(shí)驗(yàn)器具要相同 即試管、燒杯、水槽、廣口瓶等器具的大小型號(hào)要完全一樣。③所用實(shí)驗(yàn)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 如：保溫或冷卻：光照或黑暗；攪拌或振蕩都要一致。有時(shí)盡管某種處理對(duì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)來說，看起來似乎是毫無意義的，但最好還是要作同樣的處理。 可重復(fù)性原則指的是控制某種因素的變化幅度，在同樣條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)，觀察其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的程度。目的在于盡可能消除非處理因素所造成的實(shí)驗(yàn)誤差，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性。 簡約性和可行性原則是指實(shí)驗(yàn)材料容易獲得，實(shí)驗(yàn)裝置簡化，實(shí)驗(yàn)藥品便宜，實(shí)驗(yàn)操作簡便，實(shí)驗(yàn)效果明顯并能在較短時(shí)間內(nèi)完成（用藥少/步驟少/時(shí)間短）。從實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理到材料用品的選擇、實(shí)驗(yàn)操作等，都要符合實(shí)驗(yàn)者的一般認(rèn)知水平，滿足現(xiàn)有的條件，具有實(shí)驗(yàn)和完成實(shí)驗(yàn)的可能性。3. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本思路實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)往往是解答實(shí)驗(yàn)題的難點(diǎn)，但只要理清思路，找準(zhǔn)方法和突破口，也能化難為易。實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)可遵循以下思路和方法進(jìn)行。，并對(duì)其去粗取精，提煉要點(diǎn),確定是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還是探究性實(shí)驗(yàn)。，找準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)原理，并要做到對(duì)原理理解透徹是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)理解實(shí)驗(yàn)原理對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要作用，每一個(gè)生物實(shí)驗(yàn)材料的選擇、實(shí)驗(yàn)裝置的確定、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)方法的安排都不是隨意的、盲目的，而是有其實(shí)驗(yàn)原理作為依據(jù)的。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)期也是依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理而作出的。，對(duì)照實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄟ^初步分析，在頭腦中搜尋教材上或曾做過的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，初步形成大致方案，?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)大多與單因子變量和對(duì)照實(shí)驗(yàn)有關(guān)。，選取適當(dāng)?shù)姆椒ǎê啽阈栽瓌t），開始草擬具體步驟方案，設(shè)計(jì)具體步驟后，要順藤摸瓜，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果（現(xiàn)象）的判斷，分析綜合得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論?；貧w檢驗(yàn)?？纯醋约涸O(shè)的實(shí)驗(yàn)是否存在科學(xué)性原則，緊扣實(shí)驗(yàn)原理來進(jìn)行分析；是否有遺漏的地方；是否還有其它可能性存在，即檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)密性、科學(xué)性問題。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)過程最終應(yīng)該對(duì)照實(shí)驗(yàn)原理，回歸實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，反應(yīng)變量的確定非常重要，因?yàn)槿魏我粋€(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論都是從反應(yīng)變量所表現(xiàn)出的數(shù)量、質(zhì)量或狀態(tài)的事實(shí)中推導(dǎo)或分析出來的。生物實(shí)驗(yàn)中很多反應(yīng)變量就是實(shí)驗(yàn)條件。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理來確定對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響的反應(yīng)變量。同時(shí)，對(duì)其他無關(guān)變量或非研究變量應(yīng)進(jìn)行控制。對(duì)變量的控制所要遵循的原則是對(duì)照原則，即控制其他因素不變，而只改變其中一個(gè)因素（反應(yīng)變量），觀察其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。通過對(duì)照的建立，達(dá)到對(duì)變量的控制，這是生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的靈魂。 材料選擇的依據(jù)： 科學(xué)合理 ，簡便易行，有典型性和代表性。 數(shù)量足夠多（避免量少給實(shí)驗(yàn)帶來偶然性誤差）①材料等量（種類、數(shù)量、生理狀況等） ②處理方法等量（溫度、光照、時(shí)間等