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實驗設計范文1
一、重視基礎——創新之源
創新之根源在于基礎，而扎實的基礎不僅來源于牢固的知識基礎，更來源于知識所體現的基本研究方法和思考方法，這些都為我們創造性地進行實驗設計提供了堅實的理論基礎。抓好課本上基本的學生實驗和演示實驗的教學，是培養學生實驗設計能力的重要基礎。
例：有兩杯不同的液體，現提供以下器材：（1）托盤天平；（2）彈簧測力計；（3）兩個質量和形狀完全相同的燒杯；（4）拴著細線的物塊（密度大于這兩種液體）；（5）刻度尺。請你用兩種方法比較它們密度的大小，要求寫出：所選用器材的序號，并簡要說明比較的方法。
分析：本題涉及實驗原理的確定、實驗器材的選擇、實驗方法的設計與表達，注重學生的綜合實驗能力，有一定的開放性。本題可以從密度、浮力等知識入手進行解答。
用相同體積比質量的方法，來判斷密度大小。相同體積的判斷上，可用刻度尺測量，質量的比較用天平，此方法實質是探究密度概念的實驗的遷移。
用浮力的知識比視重的方法，分別測出物體浸沒在兩種不同液體中時彈簧測力計的示數，因為液體密度越大，物體受到的浮力也越大，視重就越小，所以視重小的液體密度大。此種方法實質上是浮力中稱重法的一個具體應用。
因此，我們必須重視基本實驗的教學，教學中要特別引導學生認真領會各類實驗的設計思想和認真掌握基本實驗技能的運用，同時還要注意實驗方法的拓展，培養實驗中的發散性思維，達到舉一反三，觸類旁通的目的。
二、重視實驗問題設計，有的放矢——創新之法
新教材在演示實驗和學生實驗中提出的讓學生獨立思考的問題更多，這些問題大多要親自設計和動手實驗才能解答。由于設計性實驗具有相當的難度，學生在完成中由于認知水平的限制通常會卡殼。因此，教師不能把“充分發揮學生主觀能動性”理解為“完全放縱”，而應充分理解學生有限的認知水平和知識遷移能力，有的放矢地給予必要的啟發和點化。同時，要鼓勵學生大膽實踐，允許學生在實驗中走彎路，犯錯誤，但老師要及時予以指出和糾正，只有這樣，學生的實驗設計能力才能穩步提高。
有的放矢作為一種創新思考方法是指思考一個較復雜的問題時，在掌握了一定的有關情況之后，首先應當弄清，需要緊緊盯住和瞄準的目標是什么？在設計實驗中，這個目標就是實驗目的。它可以引發我們的定向思維，在實驗目的的引領下，根據題目的要求和給出的條件，運用儲備知識和科學思維方法，分析相關物理情景，精心構思實驗原理，確定需要測量的物理量，安排實驗方案和實驗操作程序，最后進行實驗數據記錄和處理實驗數據。
例：探究不同物質的吸熱能力是否相同的實驗設計時，如果教師不給以恰當的引導，學生很難自主完成實驗設計。實際教學中可設置以下幾個問題逐層分析，化解難點。
（1）物質的吸熱能力強弱通過哪些物理量的變化反映出來？
（2）物質吸熱多少與哪些因素有關？
（3）物質的吸熱能力與溫度的變化及其質量的大小等因素都有關，因此要研究物質的吸熱能力與物質的種類是否有關時，要采用什么方法？怎樣實現這些方法？
通過以上問題的分析，使學生認識到比較物質的吸熱能力強弱，實質上只需要用相同規格的加熱器材，加熱相同質量的不同物質，升高相同的溫度，比較加熱時間的長短即可比較吸熱能力的強弱，根據這些條件學生即可自行選擇實驗器材，設計實驗表格需要記錄哪些數據，在此基礎上設計并完成實驗。
三、重視課外小實驗、小制作和小發明活動
開展課外小實驗、小制作、小發明活動，是培養和提高學生實驗設計能力的延續和補充。要想真正提高設計性實驗的教學效果，僅在課堂內是不夠的，還必須輔之以生動活潑的課外小實驗、小制作和小發明活動，才能達到最佳效果。如在學了“光的色散”一節知識后，可以增設“室內彩虹的形成”這一課外小實驗。學了磁場后，可增設“指南針制作”這一課外小制作等。因為在這些活動中，學生的手腳充分解放，思維充分活躍，更有利于充分發揮學生的潛能，激發靈感，實驗技能不知不覺中得到充分地開發和提高。
雖然教科書中課外小實驗和小制作，豐富了學生的課外實驗活動，但僅有書上的這些還不夠，教師在教學中還應當適時的補充一些。如主要利用礦泉水瓶借助其他輔助材料，可自行設計完成哪些實驗，說明了哪些物理原理。學生通過查閱資料，動腦思考，設計出幾十種實驗方案，涉及到力、熱、光等的許多知識點。通過類似的訓練，培養學生動手、動腦、勤于思考的好習慣，并且在實驗中，還培養了學生觀察、分析、整理、概括等能力。
四、重視科學調查
加強實驗設計能力教學，是素質教育的一個方面。設計一些只知實驗目的不知實驗結論的設計性實驗，讓學生獨立設計實驗方案，獨立實驗和獨立撰寫實驗報告并獨立得出實驗結論，將使學生克服對老師過分依賴的習慣，以及提高學生對物理規律的理解和運用能力，能提高學生獨立創造能力和實際動手操作能力。不僅有利于物理思想和物理方法的形成，同時會養成科學而嚴謹的思維習慣，激發探索自然規律的熱情。這可以通過分階段、有組織、有計劃、有目的地學生科學調查來得以實現。如在學習光的反射時，課后可布置學生對城市建設中的光污染現象進行調查，調查玻璃幕墻給居民的生活帶來哪些不便或危害？如何預防光污染？提出哪些合理化建議？
科學調查活動要求做到以下幾點：
（1）成立若干課外活動興趣小組，小組中的每一個成員都有明確的分工。
（2）教師要經常性地指導和培養學生如何完成自己的任務。
（3）將教材中設置的和教師自己補充的小實驗和小制作內容，按教材知識的編排特點分階段以各小組為單位有計劃地組織實施，要求學生在課外獨立設計、獨立操作、獨立完成實驗報告或產品更新換代制作。
實驗設計范文2
關鍵詞:操作系統;實驗設計;教學實踐
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B
“操作系統”課程內容豐富,既要講授關于操作系統的基礎理論,又要讓學生了解實際操作系統的設計與實現。操作系統實驗設計正是該課程實踐環節的集中表現,不僅使學生鞏固理論學習的概念和原理,同時培養學生 的工程實踐能力。國內很多大學都非常重視操作系統實驗設計,北京大學根據MIT課程,建立了自己的操作系統實驗體系;清華大學專門設置了操作系統專題訓練課程,以提高學生的工程實踐能力;南開大學提倡使用系統仿真的實驗環境加強學生理論聯系實際的能力;浙江大學提出了“邊學邊干”的操作系統教學理念。
北京航空航天大學計算機學院在2006年將“操作系統”課程分成了兩門課程:一門講授“操作系統”原理,一門“操作系統課程設計”專門進行操作系統實驗。本文將以MIT的操作系統課程設計為基礎,介紹在操作系統課程設計中,讓學生自主開發一個小型教學操作系統。由于開發一個實際的操作系統難度和工作量很多,為了保證教學效果,我們首先為學生提供一個基礎系統,該系統實現操作系統中最基本的部分。在此基礎上,學生可以再進一步擴充,實現一個完整的操作系統。將來可以與硬件課程進一步集成,將教學操作系統移植到學生自己開發的硬件平臺中。我們試圖通過操作系統作為紐帶,將計算機硬件與軟件結合起來,培養學生對計算機系統的整體認識。
1 目前存在的問題
在前幾年的教學實踐中,我們嘗試過Nachos、Minix、Linux和Windows四種不同類型的實驗,目前保留了Linux和Windows兩組實驗。每類實驗包含4組實驗,每個(組)同學選做一類實驗,并完成該類中全部4組實驗。Linux實驗包括“Yalnix Shell”、“虛擬存儲”、“作業控制系統”、“文件系統操作”或“模擬文件系統”(后面兩個實驗選做一個)。Windows2000/XP實驗包括“生產者消費者問題”、“Windows虛擬存儲器管理”、“NDIS協議驅動程序的分析與改進”、“虛擬磁盤的文件系統驅動程序設計”。
這兩組實驗與主流操作系統結合緊密,極大地提高了學生的專業技能。雖然這些實驗已經在國內一流院校中廣泛使用,但是仔細分析我們可以發現,這些實驗大部分還是停留在系統編程的水平。因此為提高操作系統教學水平,我們必須向國外研究型大學看齊,改進操作系統的課程設計。
2 國外主要研究性大學操作系統實驗
我們選擇了四所大學的操作系統實驗情況進行重點介紹。
Brown University
課程名稱cs167/cs169 operating system Fall 2006
cs167課程介紹操作系統的基本原理
cs169課程:學生每人用 C編寫一個簡單的、單內核操作系統。所寫的操作系統在技術上等價現代的操作系統
實習項目:Kernel 1,Kernel 2,虛擬文件系統,文件系統,虛擬存儲
基礎系統:Weenix
Princeton University
課程名稱:Operating Systems Fall 2006
實習項目:項目1:引導機制;項目2:非搶占式調度;項目3:搶占式調度;項目4:進程間通信與進程調度;項目5:虛存;項目6:文件系統
University of California at Berkeley
課程名稱:Operating Systems and System Programming Spring 2006
實習項目:工程為仿真MIPS平臺構造操作系統有4個工程。工程1:線程管理;工程2:多道程序設計;工程3:高速緩存和虛擬存儲;工程4:網絡和分布式系統
Harvard University
課程名稱:CS161: Operating Systems Spring 2006
實習項目:工程0:熟悉OS/161以及其運行環境System/161;工程1: 同步;工程2:系統調用和進程;工程3:虛擬內存;工程4:文件系統
MIT
課程名稱:6.828: Operating System Engineering - Fall 2003 (for graduate student)
實習項目:工程1:啟動裝載過程;工程2:內存管理;工程3:進程和上下文切換;工程4:Fork和進程間通信;工程5:簡單的文件系統;工程6:編寫一個Shell
從上面的分析可以看出,這幾所大學操作系統實驗內容豐富、難度大。這些大學都有同一個理念:要想學好操作系統,最好的辦法就是自己編寫一個操作系統。因此,我們希望借鑒這些大學的實驗內容,提高北航操作系統實驗難度。
3 操作系統實驗改進思路
隨著學校對課程建設的重視,很多課程,例如“程序設計”、“編譯原理”等課程的實驗有了很大改善,學生的動手能力也得到了進一步提高。在此基礎上,我們已經具備了嘗試難度更高的操作系統課程設計的條件。因此,在操作系統課程設計上,可以讓學生自主開發一個實際的小操作系統。
由于開發一個實際的操作系統難度和工作量很多,為了保證教學效果,我們準備采取循序漸進的、分層設計的方式,首先為學生提供一個基礎系統,該系統實現操作系統中最重要、最基本的部分。在此基礎上,學生可以再進一步擴充,實現一個完整的操作系統。這種新的實驗模式在保證教學效果的基礎上,有利于充分發揮學生創新潛能。
4 實驗設計
4.1 實驗內容
我們調研了MIT、CMU等幾所著名高校的課程設計,決定以MIT的課程設計為基礎,在操作系統課程設計上,讓學生自主開發一個實際的小操作系統。實驗包含6個部分,各個部分的相互關系如圖1所示,具體實驗內容如下。
(1) 啟動和系統初始化:通過PC啟動的實驗,掌握硬件的啟動過程,理解鏈接地址、加載地址和重定位的概念,學習如何編寫位置無關代碼;通過實現setjmp和longjmp兩個函數,掌握GCC的調用規范和硬件堆棧結構。
(2) 內存管理實驗:理解虛擬內存和物理內存的管理,實現操作系統對虛擬內存空間的管理。
(3) 進程管理:通過設置進程控制塊和編寫進程創建、進程中止和進程調度程序,實現進程管理;編寫通用中斷分派程序和時鐘中斷例程,實現中斷管理。
(4) 系統調用:掌握系統調用的實現方法,理解系統調用的處理流程,實現本實驗所需的系統調用。
(5) 文件系統:通過實現一個簡單的基于磁盤的微內核方式的文件系統,掌握文件系統的實現方法和層次結構。
(6) 命令解釋程序:實現具有管道,重定向功能的shell,能夠執行一些簡單的命令。最后通過調試將六部分鏈接起來,使之成為一個能夠運轉的操作系統。
4.2 實驗環境
選擇一個完整硬件仿真環境。我們準備根據當前流行的主流硬件,選擇開放源代碼項目bochs和GXemul作為仿真環境。另外建立一個完善的實驗環境,將操作系統實驗用到的各種軟件安裝在一個服務器上,為每個學生建立一個獨立的帳戶,學生可以在任意機器上遠程登錄到我們的服務器,完成實驗任務。
另外,操作系統的實驗需要與硬件課程實驗和編譯實驗進一步集成,學生可以將教學操作系統移植到學生自己開發的硬件平臺,并且運行學生自己開發的編譯器所編譯的程序。圖2描述了操作系統實驗各個部分與硬件的關系(該硬件環境詳見參考文獻)。圖3描述了操作系統實驗與編譯實驗和硬件實驗的關系。
4.3 目前已完成工作
目前已完成的工作:
(1) 建立了一個以GXemul為基礎的仿真環境,可以運行操作系統,并實現操作系統的調試。
(2) 建立了一個以GCC為基礎的MIPS交叉編譯環境,可以用于編譯操作系統以及其他應用程序。
(3) 六個實驗已經可以在仿真器上運行(見圖4)。
5 經驗總結與下一步工作
2006年,我選了一個學生以這個操作系統實驗作為畢業設計題目,硬件平臺為x86,他當時完成了4個實驗。2007年在計算機學院組織下我們選了6名學生將該實驗在一學期內移植到了MIPS仿真平臺。通過這些實踐,我們發現對于本科生這些實驗難度還是太大,很難完成6個實驗。因此,我們下一步需要采取循序漸進、分層設計的方式,進一步簡化實驗,多給學生提供一些示例代碼,編寫詳細的實驗文檔和實驗指導手冊。
參考文獻:
[1] 陳向群. 操作系統實習教學經驗[R]. 全國第八屆操作系統課程教學研討會,2005.
實驗設計范文3
1.分析呼吸作用產生二氧化碳的實驗，并且釋放熱量的實驗。
2.分析呼吸作用需要氧氣的實驗。
教學難點
植物呼吸作用消耗氧氣、產生二氧化碳的實驗操作過程并不復雜，但是七年級的學生所做的生物實驗比較少，對于實驗中的一些設計原則、依據不是很理解；并且在沒有學過化學知識的情況下學習本節內容，因此，對于實驗現象及結果的分析有較大的難度。在教學中，教師要組織好學生的分組實驗，將實驗的原理適當講述，引導學生找出現象之間的差異并分析原因。
實驗原理
1.探究植物呼吸作用要消耗氧氣的實驗時，利用“沒有氧氣使帶小火的木條熄滅”，驗證植物呼吸作用需要氧氣。2.探究植物呼吸作用產生二氧化碳的實驗時，利用“二氧化碳使澄清石灰水變渾濁”進行驗證。3.探究植物呼吸作用釋放熱量的實驗，可以直接用溫度計進行測量來驗證。
教學過程
將學生預先進行分組，將全班學生分成6個小組，為下面的探究實驗做準備。1.提出問題植物呼吸作用過程中有哪些現象存在？2.作出假設植物呼吸作用要（或不要）消耗氧氣、產生（或不產生）二氧化碳、釋放（或不釋放）熱量。3.進行實驗實驗器材：萌發的種子(大豆、綠豆或蠶豆等)、新鮮的蘿卜根、新鮮的青菜莖、新鮮的月季花瓣、新鮮的小番茄、新鮮的青菜葉、沸水、澄清石灰水、紗布、飲料瓶（瓶口稍大的）、細線、溫度計、黑色塑料袋等。
實驗過程：6個小組各挑一種實驗的材料，根據實驗的3個假設，提前一天讓學生進行探究實驗。教師進行適當指導。根據實驗要設置對照組的原則，可以首先證明植物的呼吸作用能產生二氧化碳。（1）可以取兩個同樣大小的飲料瓶，在瓶中裝上等量的澄清石灰水。（2）將正在萌發和煮熟的種子均用紗布包住，用細線扎好，分別放入兩個飲料瓶的中央部位，細線置于瓶外，在瓶口繞圈，蓋緊瓶蓋。（3）將兩個飲料瓶放在溫暖的地方，24小時后觀察澄清石灰水的渾濁程度。通過實驗可以發現：飲料瓶中懸掛的是萌發種子，澄清石灰水會變渾濁；飲料瓶中懸掛的是煮熟的種子，則不會出現渾濁現象。
探究植物呼吸作用過程中釋放熱能，可以對上一個實驗裝置進行改裝。只要在上一實驗的飲料瓶的瓶蓋上打孔插入溫度計，即將溫度計的水銀球分別插入萌發種子和煮熟種子中，一段時間后可以觀察溫度計的度數，即可證明。因此可以將以上兩個探究實驗進行合并，設計的裝置如圖1所示。探究植物呼吸作用消耗氧氣的實驗，實驗設計如下：在密閉的飲料瓶中分別放入一些萌發種子和煮熟種子，24小時后，用帶小火的木條進行實驗驗證。實驗裝置如圖2所示：圖2根據實驗，學生很容易發現，在萌發種子的飲料瓶中小木條熄滅，在煮熟種子飲料瓶中的小木條仍舊帶著小火，實驗證明：植物呼吸作用消耗氧氣。
實驗分析
學生根據實驗的現象進行分析、討論。5.得出結論根據實驗的現象、證據，探討合理的現象原因，得出結論。
實驗效果
1.實驗材料的改進
課本實驗材料為蔬菜，學生的實驗一般以大葉菜作為實驗的對象，而植物呼吸作用不僅僅局限于植物的葉子，因此，教師可以引導學生在實驗材料方面進行多種嘗試。凡是具有活細胞的器官都能進行呼吸作用（如：根、莖、花、果實、種子等），通過6個小組的實驗，學生對植物的呼吸作用有了更進一步的了解。同時通過對這6種材料的實驗，學生還可以發現并確定做此實驗哪一種實驗材料更為有效。
2.實驗裝置的改進
課本實驗采用塑料袋、軟管、錐形瓶、止水夾等材料，證明植物呼吸作用產生了二氧化碳。教師準備工作比較繁瑣，制作也不方便。課本實驗的裝置圖如圖3：在本實驗中采用的是生活中隨手可得的飲料瓶，代替了錐形瓶、塑料袋，整套裝置整體性強，制作攜帶方便，在檢驗二氧化碳是否產生時，不需要軟管將氣體導出，在飲料瓶中可以直接完成。在用植物的葉片作為實驗材料時，需要對上述裝置進行改進，必須對兩個飲料瓶的外面包上黑色紙袋（葉片在透明的飲料瓶中既會呼吸作用又會光合作用，光合作用消耗二氧化碳產生氧氣，會影響實驗的結果）。
3.實驗試劑的改進
在本實驗的設計中，驗證二氧化碳采用的是澄清石灰水，其實還可以用溴麝香草酚藍進行鑒定。植物呼吸作用不斷放出二氧化碳，溶液中的碳酸逐漸增多，溶液變成了酸性，使溴麝香草酚藍水溶液的顏色由藍變綠再變黃；至于對照組，由于瓶內的植物已死亡，不能進行呼吸作用，溶液內的二氧化碳都不會增多，因此其顏色不變。
4.實驗形式的改變
實驗設計范文4
一、實驗設計要激發學生興趣
實踐出真知。小學科學教材中的內容，就是廣泛應用于生活中各個方面的一些知識。學生容易理解，在日常生活中也經常遇到，自己親手實踐的經歷卻很少。在教學六年級上冊《科學》第一單元《工具和機械》時，教師設計了實驗，帶著學生到實驗室上課，教學地點的變化，可以給學生帶來新鮮感。每當科學課我一走進教室，學生便雀躍歡呼。那場面，表現出學生對科學課的濃厚興趣。我在每課的實驗設計中，注重由易到難，由簡單到復雜，由個別到全面，讓大家都動手來做一做。在實踐中讓學生進一步體會科學的樂趣，輕易地掌握課文內容。在教學杠桿類工具的研究中，讓每個小組在實驗桌上裝好杠桿尺，然后，向學生提出：“什么情況下杠桿省力？什么情況下杠桿費力？什么情況下杠桿不省力也不費力？”讓每個小組的學生合作，由他們自己去探討這些問題。通過實驗，學生掌握了多種方法來解決這些問題，既強化了對杠桿原理的認識，又從中找到一些研究規律。使學生的感性認識上升到理性認識，再從理性認識應用到親手操作，對知識的掌握更加牢固，從中也培養了他們對科學的興趣。
二、實驗設計要符合學生的認知水平
學生才是學習的主人，教師在進行實驗設計時要充分考慮學生的主體地位，讓學生在實驗過程中能夠自己動手操作，仔細觀察，認真思考，得出結論，達到認識和掌握課本內容的目的。高年級的學生知識面比較廣，理解能力、思維能力都比較強，但他們對科學還只是停留在好奇的層面，往往抓不住事物的主要特征。因此，教師在設計實驗時要采取多種形式，調動他們的各種感官，有意識地觀察事物，并從中悟出道理，找出技巧與規律。在教學“滑輪”這組課文時，教師讓學生以組為單位組裝出一個定滑輪，向他們提問：“在我們的日常生活中，你在哪見過這樣的滑輪？”再讓學生在滑輪上的繩子一端掛上鉤碼，用手拉動另一端，讓學生體會一下。然后用直筒測力計去拉，看看需多大的力，并說說能否省力。學生通過實驗，發現用定滑輪提升物體，不能省力。在此基礎上，教師再給每個小組一個滑輪：“你們可做出能省力的滑輪嗎？”通過教師的啟發指導，學生小組共同合作，結果，學生把滑輪、滑輪組的實驗都自己做出來了，感到非常高興。在教學“拱形的力量”時，教師讓學生每個人用硬紙板做一個拱形放在桌上，在拱形上面放上筆等文具，讓學生自己觀察：“當拱塌下的時候，你發現了什么問題？為了使拱能承受較大的壓力，你如何解決這個問題？學生有了開頭的示范實驗，他們開動腦筋，再次動手。結果，全班學生很快發現用課本把拱的兩邊抵住，拱頂能承受較大壓力。我抓住這一機會，讓學生得出結論，然后再延伸到日常生活中，并結合實際提問：哪些地方運用了拱形？使學生進一步明白拱形的力量。這樣的實驗設計，達到了事半功倍的效果，同時激發了學生求知與探索的欲望。
三、實驗設計要充分發掘并利用本地的自然資源
實驗設計范文5
題型一：相對性狀顯隱性關系確定的實驗設計
例1（2005全國卷Ⅰ）已知牛的有角與無角為一對相對性狀，由常染色體上的等位基因A與a控制.在自由放養多年的一群牛中（無角的基因頻率與有角的基因頻率相等），隨機選出1頭無角公牛和6頭有角母牛，分別，每頭母牛只產了1頭小牛.在6頭小牛中，3頭有角，3頭無角.
（1）根據上述結果能否確定這對相對性狀中的顯性性狀？請簡要說明推斷過程.
（2）為了確定有角與無角這對相對性狀的顯隱性關系，用上述自由放養的牛群（假設無突變發生）為實驗材料，再進行新的雜交實驗，應該怎樣進行？（簡要寫出雜交組合、預期結果并得出結論）.
解析這是一道考查綜合分析、推理能力的開放性實驗題目.根據題意分析可知，有角和無角是一對相對性狀，是由一對等位基因控制的，遵循基因的分離定律，要鑒定有角與無角之間的顯隱性關系，可通過雜交的后代是否發生性狀分離來加以分析確定（植物還可以通過自交的方法）.
（1）假設無角為顯性，則公的基因型為Aa，6頭母牛的基因型都為aa，按每頭母牛只產了1頭小牛計算，每個組合的后代為有角或為無角，概率各占1/2，所以6個組合后代合計很可能會出現3頭無角小牛，3頭有角小牛的情況.假設有角為顯性，則公牛的基因型為aa，6頭母牛可能有兩種基因型，即A A和Aa.A A的后代均為有角，Aa的后代或為無角或為有角，概率各占1/2，由于配子的隨機結合及后代數量少，實際分離比例可能偏離1/2.所以，只要母牛中具有Aa基因型的頭數大于或等于3頭，那么6個組合后代合計也很可能會出現3頭無角小牛，3頭有角小牛的情況.綜合上述分析，此雜交結果不能確定有角為顯性，還是無角為顯性.
（2）從牛群中選擇多對有角牛與有角牛雜交（有角牛×有角牛），如果后代出現無角小牛，也就是說，雜交親本中沒有“無角性狀”，而后代出現了“無角性狀”，即無中生有，則可以確定有角（或親本性狀）為顯性，無角（或新性狀）為隱性；從牛群中選擇多對有角牛與有角牛雜交（有角牛×有角牛），如果后代沒有出現性狀分離即全部為有角小牛，則有角為隱性，無角為顯性.但如果從牛群中選擇2對或幾對有角牛與有角牛雜交，后代沒有出現性狀分離，能不能判斷有角一定為隱性性狀呢？答案是否定的，因為全部純合顯性的幾對有角牛雜交或幾對純合顯性有角牛與雜合子雜交，后代也沒有出現性狀分離.由此看來，許多考生解這類題型時由于沒有特點注意“一對、幾對”和“多對”的區別、“限制性群體”和“自由群體”的區別，造成此題失分的主要原因.
答案見上述分析，第2問還可以從牛群中選擇“多對有角牛與有角牛雜交”得到另一答案.
題型二純合體、雜合體鑒定的實驗設計
例23支試管內分別裝有紅眼雄性和兩種不同基因型的紅眼雌性果蠅，還有1支試管內裝有白眼果蠅.請利用實驗室條件設計最佳方案，鑒別上述3支試管內果蠅的基因型（顯性基因用B表示）.
解析
果蠅的紅眼和白眼為一對相對性狀，紅眼為顯性性狀，白眼為隱性性狀，控制這性狀的基因位于X染色體上.雄果蠅的基因型有兩種：XBY（紅眼）、XbY（白眼）；雌果蠅的基因型有三種：XBXB（紅眼）、XBXb（紅眼）、XbXb（白眼），雌果蠅和雄果蠅可直接通過觀察成體第二性征的差別來鑒定.通過以上分析可知，唯有紅眼雌果蠅的基因型（有XBXB和XBXb兩種基因型）需要鑒別.可以直接用紅眼果蠅與白眼果蠅，若后代有白眼果蠅，說明該紅眼雌果蠅是雜合體，基因型為XBXb；若后代全為紅眼果蠅，說明該紅眼果蠅是純合體，基因型為XBXB.至此，的實驗方案也就出來了.
答案：先根據第二性征鑒別四支試管內果蠅的性別，若為紅眼雄性果蠅，則該試管內果蠅基因型為XBY，再用白眼雄性果蠅分別與另兩管的紅眼雌性果蠅，若后代中出現性狀分離，則該管中果蠅的基因型為XBXb；若后代中不出現性狀分離，則該管中果蠅的基因型為XBXB.
題型三根據某一性狀辨別生物雌雄的實驗設計
例3（2001年上海高考變式題）果蠅的紅眼（B）對白眼（b）是一對相對性狀，基因B、b位于X染色體上.請設計一個實驗，單就顏色便能鑒別雛蠅的雌雄.
解析根據題意分析可知，雌果蠅含有兩條同型的性染色體XX，雄果蠅含有兩條異型的性染色體X、Y，控制眼色的基因位于X染色體上.很顯然，雄果蠅的基因型有兩種：XBY（紅眼）、XbY（白眼）；雌果蠅的基因型有三種：XBXB（紅眼）、XBXb（紅眼）、XbXb（白眼）.要辨別雌雄唯有讓某一性別表現出為單一的眼色.可以通過上述六組親本雜交結果分析得到，只有雜交親本組合“XBY×XbXb”的后代從眼色性狀可以直接判斷出性別：紅眼為雌性，白眼為雄性.
答案：讓白眼雌果蠅（XbXb）與紅眼雄果蠅（XBY）雜交，后代中凡是紅眼的都是雌果蠅，白眼的都是雄果蠅.
題型四：育種過程的實驗設計例4（2003江蘇）現在三個番茄品種，A品種的基因型為AABBdd，B品種的基因型為AabbDD，C品種的基因型為aaBBDD.三對等位基因分別位于三對同源染色體上，并且分別控制葉形、花色和果形三對相對性狀.請回答：
（1）如何運用雜交育種方法利用以上三個品種獲得基因型為aabbdd的植株？（用文字簡要描述獲得過程即可）
（2）如果從播種到獲得種子需要一年，獲得基因型為aabbdd的植株最少需要幾年？
（3）如果要縮短獲得aabbdd植株的時間，可采用什么方法？（寫出方法的名稱即可）
解析根據題意可知，三對等位基因（A、a，B、b和D、d）遵循基因的自由組合定律，實驗設計要求培育出純合體（aabbdd），即培育出能夠穩定遺傳個體.由于a、b、d基因不在同一個個體上，因此先由兩個親本通過雜交，得到F1（含a、b或a、d或b、d）；再通過F1與第三個親本雜交，得到含有a、b、d雜合體F2；最后通過F2自交可以得到aabbdd的基因型個體.從時間上來看，若A與B雜交得到雜交一代，雜交一代與C雜交，得到雜交二代，雜交二代自交，可以得到基因型為aabbdd的種子，aabbdd的種子發育成為aabbdd基因型植株需要一年.共需4年.
若想縮短育種年限，可選用單倍體育種的方法：雜交二代AaBbDd可產生abd型的配子，將花藥離體培養成單倍體幼苗，再用秋水仙素處理，用二年時間可得到aabbdd基因型植株.
答案：（1）A與B雜交得到雜交一代，雜交一代與C雜交，得到雜交二代，雜交二代自交，可以得到基因型為aabbdd的種子，該種子可長成基因型為aabbdd植株
實驗設計范文6
結合生物課程標準對教材中的一些實驗進行進一步優化設計，注重學生的學習體驗，展現探究教學的魅力。
關鍵詞
實驗設計；課程標準；探究教學
《義務教育生物學課程標準（2011年版）》（以下簡稱“新課標”）明確指出，生物學課程不僅要讓學生獲得基礎的生物學知識，還期待學生主動地參與學習過程，養成理性思維的習慣，并高度重視對學生探究能力的評價。生物學是一門以實驗為基礎的科學，初中生物包含了近50個不同類型的實驗。但對于一些不易操作或不夠具體的實驗設計，不少教師按部就班進行實驗，導致實驗效果不佳，或一些教師為了“擠時間”而變做實驗為看錄像，“練習”的效果或許不差，卻達不到培養學生探究能力的目標。因此，根據新課標的要求，筆者結合實驗實際操作的可行性和合理性原則，對教材中的一些實驗進行了優化設計，讓每一位學生都能真正獲得學習體驗。實踐表明，學生學習積極性高，教學效果顯著。
1改進實驗裝置，關注學生體驗
瑞士教育心理學家皮亞杰曾說過：“知識來源于動作”。我國著名教育家陶行知先生也早在1927年便提出“行是知之始，知是行之成”的著名理論。這些都說明動手實踐和探究實踐的重要性。同時，新課標大大增加了實驗教學的份量，在實驗操作過程中倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，突出了對學生探究能力的培養。筆者通過改進實驗裝置并實施，關注學生的學習體驗，提高了學生的科學素養。案例1：以蘇教版七年級上冊第六章第四節中“植物呼吸作用產生二氧化碳”的實驗為例。教材中選用分別裝有新鮮和燙熟蔬菜的黑色塑料袋，驗證植物的呼吸作用產生了二氧化碳。該實驗中，新鮮植物經過一個晝夜的呼吸作用產生的氣體量并不多，在塑料袋中不易將其完全擠壓出來，經常使通入澄清石灰水中的氣體量不足，而導致實驗失敗。針對以上問題，教師進行了實驗裝置的改進。用礦泉水瓶代替黑色塑料袋，瓶中氣體受到擠壓易排出，且排出量較大。改進后的實驗裝置十分便于操作，即使一名學生也能獨立完成實驗。另外，礦泉水瓶易得，攜帶方便，學生也可帶回家進一步驗證。經過這樣的改進后，每一位學生都真正獲得了學習體驗，提高了學習興趣，進而加深了對生物學知識的理解。
2提高實驗材料可控性，化難為易
“培養學生具有一定的探索精神”是新課標倡導的基本目標之一。而初中生物實驗范圍較廣，涉及到生物界的各個方面，在實驗過程中實驗材料的可控性將直接影響實驗的效果和對學生探索精神的培養。教師通過提高實驗材料的可控性來降低實驗操作的難度，大大激發了學生的探究興趣。案例2：以蘇教版七年級上冊第二章第二節中“蚯蚓在什么樣的物體表面爬得快”的實驗為例。教材中對探究假設蚯蚓在玻璃板（硬紙板）的物體表面爬得快只提供了簡單的實驗指導，而在實際的操作中往往會遇到許多難題：如蚯蚓在物體上不爬怎么辦？爬得不是直線怎么辦？怎么測量爬的直線距離呢？這些問題在實際的操作中均會出現，教師卻難以控制。筆者對這個實驗做了以下改進，效果良好。首先，實驗前將蚯蚓浸泡在水中30s，制造缺氧環境。這樣蚯蚓在脫離水后，便會產生應激反應而不斷爬行，可解決蚯蚓不爬的問題。然后緊貼蚯蚓放置一把直尺，并記下蚯蚓爬行時的起點和終點刻度，以獲得在特定時間段內的爬行距離，進而得知蚯蚓的爬行速度。這樣便解決了蚯蚓爬的不是直線和如何測量爬的直線距離的問題，降低了實際操作的難度，化難為易，大大提高了學生的探究興趣。
3改進實驗方法，聯系現實生活
