摘 要：为了确保实验的有效性，应明确实验目的，掌握实验原理，合理运用科学性原则、重复性原则、对照原则等，进行生物实验设计。
关键词：科学性原则；重复性原则；对照原则
中图分类号：G632.0 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）02-207-02
生物是以实验为基础的自然科学，实验不仅锻炼学生的动手能力，更是培养学生创新精神的切入点。在教学中充分发挥实验功能，教师要在设计上下功夫。高中生物实验设计有以下几个主要原则。
一、实验的科学性原则
1、概念解读
科学性原则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。分析问题、设计实验的全面性和科学性体现了逻辑思维的严密性。具体体现在以下几个方面：（1）原理的科学性：必须是经前人总结或检验得出的科学理论。（2）选材的科学性：要求既要保证实验达到预期的结果，又要保证容易操作。（3）方法的科学性：选择的变量要准确，对照要合理，条件的控制要到位，实验步骤要有一定的顺序，注意实验步骤的关联性和实验操作的程序性。（4）现象观察的科学性：有些实验发生的反应不可见，这就需要把不可见的反应转化为可见的现象，需要科学转化并使结果易于衡量，找到合适的衡量指标。（5）结果处理的科学性：对实验的现象首先记录，然后进行整理，以全面和便于分析的方式如表格、曲线、柱形图等表现出来。（6）结论表达的科学性：把实验结果进行分析得到结论，需要用准确恰当简明的语言表达出来，才能成为科学的结论。
2、典例分析
在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”的实验中遵循的科学性原则，分析如下：（1）染色体染色时必须用碱性颜料，如龙胆紫溶液或醋酸洋红液，因为染色体能被碱性染料着色，这体现了实验原理的科学性。（2）实验选择的材料是根尖分生区细胞，而不是叶的表皮细胞，因为根尖的分生区细胞不断进行有丝分裂，而表皮细胞不进行细胞分裂，这体现了选材的科学性。（3）装片制作的步骤必须是解离-漂洗-染色-制片，顺序颠倒或缺少，实验均不能得到正确的实验结果，这体现了实验方法的科学性。（4）观察装片时必须先用低倍显微镜观察，然后用高倍显微镜观察，这体现了实验现象观察的科学性。（5）要真实地画出细胞分裂图像，绝不能模仿教材中的模式图。要准确地数出各时期的细胞数目，并计算出各时期的细胞所占的比例，这体现了实验结果处理的科学性。（6）对细胞周期中各时期长短的分析，需要用准确的语言进行表述，这体现了结论表达的科学性。
二、实验的重复性原则
1、概念解读
（1）概念：控制某种因素的变化强度，在同样条件下充分实验，观察其对实验结果影响的程度
（2）具体方法：①单组实验法，即对一组（或一个）对象，既用A法，又用B法，顺序随机或轮流循环，这是生物实验常用的实验方法。如观察植物细胞的质壁分离与复原的实验。②等组实验法，即将状况相同的对象，分成两组或多组，一组用A法，另一组用B法，这也是生物实验常用的实验方法。如探究影响酶活性的实验。③循环实验法，即对两组或两组以上的对象，循环进行两个或两个以上的实验处理。如甲组——A法、B法；乙组——B法、A法等，这样能有效地平衡和抵消无关变量的影响。
2、典例分析
在探究培养液中酵母菌种群数量变化规律的实验中，就需要设置重复实验。
实验过程：（1）将500mL质量分数为5%的葡萄糖溶液注入錐形瓶中。（2）将0、1g活性干酵母投入锥形瓶的培养液中混合均匀，并置于适宜的条件下培养。（3）每天定时取样计数酵母菌数量，采用抽样检测方法测定1mL培养液中酵母菌个数的平均数。（4）将所得数值用曲线图表示出来，分析实验结果，得出酵母菌种群数量的变化规律。
3、分析
（1）在重复实验操作时可改变葡萄糖溶液的浓度或量，或者改变投入的干酵母的量，或改变培养的温度等条件，其他操作完全相同。（2）本实验最终目的是探究酵母菌数量变化规律，即在一定的实验条件下，酵母菌呈“J”型增长还是呈“S”型增长。不管怎样改变条件，重复实验中得到的种群增长曲线仍然是“S”型，只是个别数值与最初实验中有所不同。
三、实验的对照原则
1.自身对照
自身对照指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不另设对照。自身对照方法简便，关键是看清实验处理前后现象变化的差异。对照组：实验处理前对象的状态、现象；实验组：实验处理后对象的状态、现象。
2、相互对照
（1）概念：是指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，在等组实验中，大都是运用相互对照。（2）目的：通过对比实验的结果找到想要研究的因素对实验的影响作用，从而为科学的研究提供事实依据和直接证据。（3）相互对照的意义：多个实验组所采用的都是相互对照，较好地平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。如探究酵母菌细胞呼吸方式时，设置如下相互对照，进而排除了物理性因素对实验的影响。
3、条件对照
给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理。如在验证唾液淀粉酶发挥作用的最适温度的实验中的0℃和80℃下的对照。再如在“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（条件对照组）；
丙组：对蝌蚪不做任何处理（空白对照）。
4、空白对照
（1）概念：指的是不对实验对象做任何处理
（2）注意事项
①不给对照组任何处理是相对实验组而言，实际上对照组还是要做一定的处理，只是不加实验组的处理因素，或者说相对于实验组而言，除实验变量外，别的处理与实验组完全相同。
②通常未经实验变量处理的对象组为对照组，经实验变量处理的对象组为实验组；或处于正常情况下的对象组为对照组，未处于正常情况下的对象组为实验组。
③空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强说服力。