高中生物实验设计范文

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一、高中生物实验设计的特点

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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随着教育改革的深入，在高中教育中推行改革创新工作成为了教育发展的必然趋势。高中生物是一门对实验比较依赖的学科，良好的实验效果对于学生牢固掌握生物知识具有重要作用。而在高中生物实验中，积极开展创新工作可以有效提高生物实验的质量，达到较好的教学效果。本文将对高中生物实验中的创新设计进行分析，希望为高中生物教育取得更好的教学成果提供帮助。

一、高中生物课实验对于创新能力培养的重要性

高中生物课实验主要是生物学科的基础实验，对基础实验的扎实掌握是实现学生创新能力的基础。为了保证生物课实验的教学效果，教师要加强学生的基础实验技能训练。具体包括实验设计技能训练，操作技能训练，观察技能训练以及报告技能训练[1]。通过良好的训练，为今后的实验创新打下坚实的基础。在学生对实验机能掌握后，教师可以通过设置情景模拟来对学生的掌握情况进行考查。

二、创新实验设计分析

在高中生物实验中培养学生的创新能力，可以有效提高学生的综合能力，对于学生今后的发展具有重大帮助。具体来说，高中生物实验创新主要包括实验材料创新，实验条件创新以及实验方法创新三方面内容。

1.实验材料创新分析。生物实验材料对于生物实验的最终效果具有决定性影响。在选择生物材料时，教师要强调选择材料的原则，具体包括稳定性，易操作性，来源简单容易获取，生长周期较短等[2]。在实际教学中，教师要对学生进行正确引导，培养学生依照生物材料的特点对生物材料进行创新，从而实现学生创新能力的提高。比如，在进行色素提取实验中，根据课本安排，选择菠菜作为实验材料。但在实际实验时，有的学生提出可不可以用其他材料进行代替，例如韭菜叶。学生提出问题后，教师要对学生进行适当引导，培养学生发现问题和解决问题能力，并最后通过学生的亲手操作来加深对问题的理解。在本实验中，教师可以鼓励学生查找资料并进行实验来进行验证。学生通过对相关资料的翻阅，发现在韭菜叶中有较多的叶绿素b和叶绿素a，然后在实验中通过验证证实了结果的准确性。在该实验中，学生不仅达到了课本规定的实验目的，同时了解了课本外的生物知识，另外加深了对于创新方法的理解，达到了良好的教学效果。

2.实验条件创新分析。实验条件通常对于实验效果具有较大的影响，通过实验条件的改变可以改变实验效果和实验效率。通过对实验条件进行适当创新可以提高实验效果，同时也是高中生物实验创新的重要内容。比如，在进行“酶的专一性”实验时，传统的实验要求是对学生唾液中的酶进行测试，这不仅会让学生觉得不雅观，同时也会造成不卫生情况。教师可以在市场上购买淀粉酶来作为唾液的替代材料进行实验。淀粉酶可以和水混合，制成溶液进行实验，通过这种实验条件的改变将实验转变成定量研究，从而增强了实验的科学性。在本试验中，要求实验的温度为50°，教师可以引导学生进行思考，如果温度发生改变会发生什么情况，温度改变多少酶的活性才会发生变化。带着这个问题指导学生设计实验，并进行论证。由于该实验的过程有些繁琐，教师可以对学生进行分组，让每组学生对特定的温度区段进行实验，从而在提高实验效率的情况下达到实验目的。最后由学生自己进行总结和分析，通过这一过程会大大提高学生的实验兴趣和成就感，并加深学生对于知识的理解[3]。

3.实验方法创新分析。在高中生物实验中，有的实验设计比较繁琐，导致学生在学习过程可能出现精力分散的情况，此时，教师可以根据学生的掌握情况进行适当创新，从而提高学生的实验兴趣。比如，在进行进行可溶性还原糖鉴定实验时，在实验中涉及到了研磨步骤。如果按照实验规定，学生自己进行研磨，研磨的时间较长，同时在研磨过程中可能出现挥发现象，导致实验结果的不准确。此时，教师可以向学校申请，在实验室中装备打浆机，通过机器方式进行研磨工作，从而提高学生的实验效率，保证学生的学习兴趣。

三、独立完成实验并做好实验报告

在进行实验时，教师要鼓励学生独立完成实验，并在实验后做后啊实验记录。根据统计发现，学生在进行实验时，意外情况的发生机率较高，各种意外因素可能对学生的实验结果造成影响。教师此时要对学生实验中出现的问题进行关注，引导学生独立找出实验失败的原因，一方面确保实验结果，另一方面也提高了学生对实验的认识，增加了学生克服困难的能力。在实验后要监督学生做好实验报告，在实验报告中教师要要求学生对实验体会进行重点描述，通过分析实验成功或失败的原因来加强对知识的掌握和理解。根据调查发现，学生在进行实验失败原因分析时，常常可以获得对知识新的领悟，由于实验失败的原因比较多，因此，学生间通过适当的交流可以加深对实验的理解，提高生物学习兴趣，从而使得生物教学获得更好的教学成果。

结束语

随着我国教育改革的深入，对教学课程进行合理创新成为了教育事业发展的必然要求。在生物实验教学上，由于实验本身的包容性和可改变性较大，因此可以积极尝试教学方法和教学内容的创新，从而确保生物实验质量。教师要突破书本的限制，从学生的实际情况和学校教学条件进行考虑，进行探究方式教学试验，有效创新实验机制，从而促进学生今后更好的发展。

参考文献：

[1]程晓梅.高中生物实验技术改进与创新[J].生物技术世界,2015,02:91.

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（1）自变量对因变量的具体影响。

（2）观察或检测因变量的依据。实验原理一般表述为：某种因素（自变量或操作过程）会（可能）产生某种结果（因变量或操作结果），通过某种方式（或观察指标），可以观察到（达到实验目的）。

例1验证不同波长对黑藻光合作用强度的影响。

解析：该实验的目的是题干中的最后一句话。根据实验目的，得知该实验属于验证性实验，实验结果和结论是唯一的。分析实验装置可知：该实验的自变量是光的波长；因变量是黑藻的光合作用强度，可用单位时间内O2的产生量来检测；因题目中提供的实验材料有pH试纸，因变量的光合作用强度也可以用溶液中酸碱度的变化来体现；无关变量有光照强度、NaHCO3溶液浓度、温度、灯泡与装置的距离等，要保证这些条件相同且适宜。根据光合作用的影响因素确定其实验原理为：不同波长的光通过影响光反应影响黑藻的光合作用强度，如红光和蓝紫光有利于提高光合作用强度，而绿光不利于提高光合作用强度；通过比较单位时间内气泡（O2）产生量或溶液pH的变化，可以确定光质对黑藻光合作用强度的影响。

二、巧妙解题

1.选材

选材是操作实验方法和实施实验步骤的保证。实验材料的选择要分析“有什么用”“、怎么用”，如颜色反应的实验材料要求待测物质含量高，无色或接近无色。

2.书写实验设计步骤

（1）分组编号。选材并组装实验设备，将长势相同的植物或年龄、大小、体质相同的实验动物分为若干组，并作好编号。

（2）设置对照。根据实验变量设置对照，施加自变量为实验组，不施加自变量设为对照组；除自变量不同外，要控制好无关变量的条件。

（3）条件处理。将实验设置对照后的培养或反应放在相同且适宜的条件下培养或反应。

（4）观察并记录。观察实验现象（颜色变化，生理特征变化等），测定指标（光合速率，液滴移动距离等），记录实验数据。

例2探究下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素(TRH)减少的原因。

解析：例2的实验未提供实验材料，需要自行确定，选择日龄、大小、体重、健康状况相同的实验动物若干只，甲状腺切除手术需要相应的手术器械，还应提供一定浓度的促甲状腺激素溶液。高中生物设计实验步骤时需设置对照，实验组为切除甲状腺的实验动物，对照组为不切除甲状腺，但做相同手术的实验动物。根据上述分析，确定实验步骤为：取日龄、大小、体重、健康状况相同的实验动物若干只，平均分为两组，甲组为实验组，乙组为对照组。测量两组实验动物血液中的TRH含量。用手术器械将甲组动物的甲状腺切除，乙组不做切除，但做相同的手术。对甲、乙两组实验动物注射等量且适宜浓度的TSH。一段时间后，测定甲、乙两组实验动物血液中的TRH含量。

3.分析实验结果，得出实验结论。验证性实验是对实验目的的肯定，结果和结论只有一个。探究性实验，则结果往往有多种可能，要写出所有的可能。每个结果对应一个结论。

三、其他注意点

1.根据题干提供的实验材料选择正确的实验方法。如验证胰岛素的生理功能应该用注射法不宜用口服法。

2.实验步骤书写要规范。实验步骤书写要分步描述。

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生物科学是一门以实验为基础的科学，因此实验一直是生物学高考的热点和重点。从近几年的高考实验题题型变化来看，借助实验方法创设新情境，侧重考查学生对实验原理的理解和运用能力、对实验现象的解释和分析能力已成为命题趋向，其中设计型实验题更是热点。实验设计的内容一般有实验设计原则、方法步骤和观测实验现象及实验结论三部分，学生掌握了这三部分的内容，就可以设计出具有科学性的实验。本文旨在就如何进行生物实验的设计进行探究。

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