例4．在人群中有耳垂和無耳垂是一對相對性狀，已知無耳垂是隱性性狀，有耳垂是顯性性狀。某小組計劃調(diào)查上海市50個家庭的父母與子女間這對相對性狀的遺傳（假設一對夫妻只生一個孩子），作為研究性學習活動。
（1）如果你是該小組中的一員，請你確定本次研究活動的主要目的：_________________。
（2）請設計一張表格（寫在下面），用于調(diào)查時統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并給表格起一個標題。
（3）該實驗的不足之處是________________。
參考答案：．（1）確定這一性狀是否為伴性遺傳（或驗證基因的分離定律，調(diào)查基因頻率等）
（2）上海市部分家庭耳垂性狀遺傳的調(diào)查統(tǒng)計表
父親性狀
母親性狀
兒子性狀
女兒性狀
有耳垂
無耳垂
有耳垂
無耳垂
有耳垂
有耳垂
有耳垂
無耳垂
無耳垂
有耳垂
無耳垂
無耳垂
（3）被調(diào)查的家庭數(shù)目太少
四、實驗設計
設計和完成實驗的能力也是高考“考試說明”要求學生掌握的一項基本能力。
1 實驗設計的基本內(nèi)容
1.1 實驗名稱是關于一個什么內(nèi)容的實驗。
1.2 實驗目的要探究或者驗證的某一事實。
1.3 實驗原理進行實驗依據(jù)的科學道理。
1.4 實驗對象進行實驗的主要對象。
1.5 實驗條件 根據(jù)實驗原理確定儀器和設備；要細心思考實驗的全過程。
1.6 實驗方法與步驟實驗采用的方法及必需（佳）操作程序。每一步驟都必須是科學的；能及時對儀器、步驟進行有效矯正。
1.7 實驗測量與記錄對實驗過程及結果應有科學的測量手段與準確客觀的記錄。
1.8 實驗結果預測及分析能夠預測可能出現(xiàn)的實驗結果并分析導致的原因。
1.9 實驗結論對實驗結果進行準確的描述并給出一個科學的結論。
注：關于“假設”“預期”“結果”與“結論”的辨析
(1）假設
“假設”，也稱假說或猜測，是指用來說明某種現(xiàn)象但未經(jīng)證實的論題，也是對所提出的問題作出的參考答案，即依據(jù)發(fā)現(xiàn)的事實材料或科學原理，通過創(chuàng)造性思維，提出初步假定。如“孟德爾分離現(xiàn)象解釋驗證”的測交實驗中，提出的假說是：“FI（Dd）產(chǎn)生配子時，因等位基因分離，使得 FI產(chǎn)生含基因D和基因d的兩種配子，且其數(shù)目相等。”再如“觀察植物細胞質壁分離和復原”實驗中，提出的假說應為：
當細胞外溶液濃度＞細胞液濃度→細胞失水
當細胞外溶液濃度＜細胞液濃度→細胞吸水
（2）預期
“預期”是在實驗設計方案確定以后，實驗正式實施之前，根據(jù)假說和原理，對實驗可能出現(xiàn)的結果的判斷，是依據(jù)提出的假說進行推理，得出假定性結果或推論，即“假如假設成立，則應有何種結果”，如“孟德爾分離現(xiàn)象驗證實驗，假如假說成立則有測交的后代應出現(xiàn)Dd與dd為1：1的結果，即高莖與矮莖數(shù)量比應為1：1”，而“觀察植物細胞質壁分離與復原實驗”中，假若假設成立，則應有處于高濃度（30％）蔗糖溶液中的洋蔥表皮細胞因不斷失水→質壁分離，而處于清水中的已分離細胞因細胞吸水→質壁分離復原
（3）結果：
結果應為實驗實際出現(xiàn)的情況，如“孟德爾分離現(xiàn)象解釋實驗”中出現(xiàn)的結果為“得到的64株后代中，30株高莖，34株矮莖，兩種性狀分離比為1：1”而“質壁分離復原實驗”中處于30％蔗糖溶液中的洋蔥表皮細胞果真發(fā)生了質壁分離，而處于清水中的已分離細胞果真發(fā)生了復原現(xiàn)象。
（4）結論：
結論的得出須依據(jù)實驗結果，即若出現(xiàn)的結果與預期結果一致則得出與先前的假說一致的結論或“假說成立”，若實驗出現(xiàn)的結果與預期結果不符，則得出的結論應為“假說不成立”。
由此可知，“假設”應對應“結論”，“預期”應對應“結果”，在實驗討論時應注意描述的科學性即“如果出現(xiàn)何種結果，則應有何種結論”，例如用檢測呼吸裝置的紅色液滴檢測酵母菌呼吸類型時，應為若液滴向左移動則推出什么結論，若液滴向右移動則推出什么結論，而不能描述為“若為有氧呼吸，則液滴向哪移動”，再如在驗證淀粉，碘液能否通過半透膜時應描述為“若袋內(nèi)外液體均變藍（結果或現(xiàn)象），則淀粉、碘液均能通過半透膜?！倍荒苊枋鰹椤叭舻矸邸⒌庖壕芡ㄟ^，則袋內(nèi)外液體均變藍”。
2實驗設計的三個原則
2.1 對照性原則——科學、合理的設置對照可以使實驗方案簡潔、明了，且使實驗結論更有說服力。
“實驗組”與“對照組”確認
一個實驗通常分為實驗組和對照組（控制組）。實驗組是施加實驗變量處理的被試組；對照組是不施加實驗變量處理的對象組，兩者對無關變量的影響是相等的，兩組之間的差別，被認為是來自實驗變量的結果，如 2005年春季高考 3題中為研究光對幼苗生長的影響時實驗變量應為撤掉光照，因而暗處生長的小麥幼苗應為實驗組，而自然狀態(tài)（即來接受實驗變量處理）的小麥幼苗應為對照組，通過對照組能增強實驗的信度。按照對照方式的不同可分為4種：
①空白對照：即不作任何實驗處理的對照組。例如，在還原糖鑒定實驗中留一部分樣液不加入斐林試劑，以作對照。
②相互對照：即不設控制組，只在幾個實驗組之間相互對比。例如，在植物激素與向性的設計實驗中，5個實驗組的相互比較。在實驗中要找出一個佳效果點，就要采取相互對照進行實驗。
③條件對照：即給對象施加某種實驗處理，雖不是檢驗假設需要的，但更能充分說明實驗變量的對照。例如，動物激素飼喂小動物的實驗方案中：飼喂甲狀腺激素的為實驗組；飼喂甲狀腺抑制劑的是條件對照組；不飼喂藥劑的是空白對照組。
④自身對照：即實驗與對照在同一對象上進行。例如，將過氧化氫酶加入過氧化氫溶液中證明酶是生物催化劑可催化過氧化氫水解，即自身對照，處理前的對象狀況為對照組，處理后的對象變化為實驗組。
再如: 在探究溫度(或pH)對酶催化活性影響實驗中溫度(或pH)(0度、50度,100度) 為條件對照。清水(軟水) 、河水(硬水) 對加酶洗衣粉影響中，清水(軟水) 、河水(硬水) 為相互對照。用缺素營養(yǎng)液培養(yǎng)的出現(xiàn)缺素癥狀的植株加入某元素后恢復正常為自身對照。
2.2 等量性原則——每次實驗所加試劑的量要相等。
2.3 單因子變量的原則。
實驗變量剖析
在實驗過程中變量是指可被操縱控制的在性質和數(shù)量上可以變化的特定因素或條件，具體分析如下
①實驗變量與反應變量：
a．實驗變量是研究者主動操縱的條件和因子，是作用于實驗對象的刺激變量（也稱自變量），自變量須以實驗目的和假設為依據(jù)，應具有可變性和可操作性。
b．反應變量（又稱因變量），是隨自變量變化而產(chǎn)生反應或發(fā)生變化的變量，反應變量是研究是否成功的證據(jù)，應具可測性和客觀性。
c.二者關系：實驗變量是原因，反應變量是結果，即具因果關系。
②無關變量（控制變量）是指與研究目標無關，但卻影響研究結果的變量，實驗者應嚴格控制無關變量，否則實驗結果的真實性無法得到認定、我們常在實驗過程中強調(diào)“選取生長狀況相同的幼苗”“數(shù)量大小相同的種子”“置于相同并適宜條件下培養(yǎng)”“加入等量的清水”等均是為了控制無關變量對實驗結果的干擾。
【案例剖析】例如，生物課本內(nèi)溫度對酶活性影響的實驗中：實驗變量是低溫（冰），適溫(60℃），高溫（沸水）；酶的活性變化即反應變量；試管的潔凈度，淀粉酶的稀釋度，可溶性淀粉的濃度，碘液的量和濃度，溫度處理時間，操作程序等是無關變量。實驗中不論有幾個實驗變量，都應做到每個自變量對應一個因變量，此外還要做到操作規(guī)范。在實驗設計、實施的全過程中，應嚴格操縱實驗變量，嚴格控制無關變量，盡可能消除誤差，獲取較為精確的反應變量
（1）如果你是該小組中的一員，請你確定本次研究活動的主要目的：_________________。
（2）請設計一張表格（寫在下面），用于調(diào)查時統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并給表格起一個標題。
（3）該實驗的不足之處是________________。
參考答案：．（1）確定這一性狀是否為伴性遺傳（或驗證基因的分離定律，調(diào)查基因頻率等）
（2）上海市部分家庭耳垂性狀遺傳的調(diào)查統(tǒng)計表
父親性狀
母親性狀
兒子性狀
女兒性狀
有耳垂
無耳垂
有耳垂
無耳垂
有耳垂
有耳垂
有耳垂
無耳垂
無耳垂
有耳垂
無耳垂
無耳垂
（3）被調(diào)查的家庭數(shù)目太少
四、實驗設計
設計和完成實驗的能力也是高考“考試說明”要求學生掌握的一項基本能力。
1 實驗設計的基本內(nèi)容
1.1 實驗名稱是關于一個什么內(nèi)容的實驗。
1.2 實驗目的要探究或者驗證的某一事實。
1.3 實驗原理進行實驗依據(jù)的科學道理。
1.4 實驗對象進行實驗的主要對象。
1.5 實驗條件 根據(jù)實驗原理確定儀器和設備；要細心思考實驗的全過程。
1.6 實驗方法與步驟實驗采用的方法及必需（佳）操作程序。每一步驟都必須是科學的；能及時對儀器、步驟進行有效矯正。
1.7 實驗測量與記錄對實驗過程及結果應有科學的測量手段與準確客觀的記錄。
1.8 實驗結果預測及分析能夠預測可能出現(xiàn)的實驗結果并分析導致的原因。
1.9 實驗結論對實驗結果進行準確的描述并給出一個科學的結論。
注：關于“假設”“預期”“結果”與“結論”的辨析
(1）假設
“假設”，也稱假說或猜測，是指用來說明某種現(xiàn)象但未經(jīng)證實的論題，也是對所提出的問題作出的參考答案，即依據(jù)發(fā)現(xiàn)的事實材料或科學原理，通過創(chuàng)造性思維，提出初步假定。如“孟德爾分離現(xiàn)象解釋驗證”的測交實驗中，提出的假說是：“FI（Dd）產(chǎn)生配子時，因等位基因分離，使得 FI產(chǎn)生含基因D和基因d的兩種配子，且其數(shù)目相等。”再如“觀察植物細胞質壁分離和復原”實驗中，提出的假說應為：
當細胞外溶液濃度＞細胞液濃度→細胞失水
當細胞外溶液濃度＜細胞液濃度→細胞吸水
（2）預期
“預期”是在實驗設計方案確定以后，實驗正式實施之前，根據(jù)假說和原理，對實驗可能出現(xiàn)的結果的判斷，是依據(jù)提出的假說進行推理，得出假定性結果或推論，即“假如假設成立，則應有何種結果”，如“孟德爾分離現(xiàn)象驗證實驗，假如假說成立則有測交的后代應出現(xiàn)Dd與dd為1：1的結果，即高莖與矮莖數(shù)量比應為1：1”，而“觀察植物細胞質壁分離與復原實驗”中，假若假設成立，則應有處于高濃度（30％）蔗糖溶液中的洋蔥表皮細胞因不斷失水→質壁分離，而處于清水中的已分離細胞因細胞吸水→質壁分離復原
（3）結果：
結果應為實驗實際出現(xiàn)的情況，如“孟德爾分離現(xiàn)象解釋實驗”中出現(xiàn)的結果為“得到的64株后代中，30株高莖，34株矮莖，兩種性狀分離比為1：1”而“質壁分離復原實驗”中處于30％蔗糖溶液中的洋蔥表皮細胞果真發(fā)生了質壁分離，而處于清水中的已分離細胞果真發(fā)生了復原現(xiàn)象。
（4）結論：
結論的得出須依據(jù)實驗結果，即若出現(xiàn)的結果與預期結果一致則得出與先前的假說一致的結論或“假說成立”，若實驗出現(xiàn)的結果與預期結果不符，則得出的結論應為“假說不成立”。
由此可知，“假設”應對應“結論”，“預期”應對應“結果”，在實驗討論時應注意描述的科學性即“如果出現(xiàn)何種結果，則應有何種結論”，例如用檢測呼吸裝置的紅色液滴檢測酵母菌呼吸類型時，應為若液滴向左移動則推出什么結論，若液滴向右移動則推出什么結論，而不能描述為“若為有氧呼吸，則液滴向哪移動”，再如在驗證淀粉，碘液能否通過半透膜時應描述為“若袋內(nèi)外液體均變藍（結果或現(xiàn)象），則淀粉、碘液均能通過半透膜?！倍荒苊枋鰹椤叭舻矸邸⒌庖壕芡ㄟ^，則袋內(nèi)外液體均變藍”。
2實驗設計的三個原則
2.1 對照性原則——科學、合理的設置對照可以使實驗方案簡潔、明了，且使實驗結論更有說服力。
“實驗組”與“對照組”確認
一個實驗通常分為實驗組和對照組（控制組）。實驗組是施加實驗變量處理的被試組；對照組是不施加實驗變量處理的對象組，兩者對無關變量的影響是相等的，兩組之間的差別，被認為是來自實驗變量的結果，如 2005年春季高考 3題中為研究光對幼苗生長的影響時實驗變量應為撤掉光照，因而暗處生長的小麥幼苗應為實驗組，而自然狀態(tài)（即來接受實驗變量處理）的小麥幼苗應為對照組，通過對照組能增強實驗的信度。按照對照方式的不同可分為4種：
①空白對照：即不作任何實驗處理的對照組。例如，在還原糖鑒定實驗中留一部分樣液不加入斐林試劑，以作對照。
②相互對照：即不設控制組，只在幾個實驗組之間相互對比。例如，在植物激素與向性的設計實驗中，5個實驗組的相互比較。在實驗中要找出一個佳效果點，就要采取相互對照進行實驗。
③條件對照：即給對象施加某種實驗處理，雖不是檢驗假設需要的，但更能充分說明實驗變量的對照。例如，動物激素飼喂小動物的實驗方案中：飼喂甲狀腺激素的為實驗組；飼喂甲狀腺抑制劑的是條件對照組；不飼喂藥劑的是空白對照組。
④自身對照：即實驗與對照在同一對象上進行。例如，將過氧化氫酶加入過氧化氫溶液中證明酶是生物催化劑可催化過氧化氫水解，即自身對照，處理前的對象狀況為對照組，處理后的對象變化為實驗組。
再如: 在探究溫度(或pH)對酶催化活性影響實驗中溫度(或pH)(0度、50度,100度) 為條件對照。清水(軟水) 、河水(硬水) 對加酶洗衣粉影響中，清水(軟水) 、河水(硬水) 為相互對照。用缺素營養(yǎng)液培養(yǎng)的出現(xiàn)缺素癥狀的植株加入某元素后恢復正常為自身對照。
2.2 等量性原則——每次實驗所加試劑的量要相等。
2.3 單因子變量的原則。
實驗變量剖析
在實驗過程中變量是指可被操縱控制的在性質和數(shù)量上可以變化的特定因素或條件，具體分析如下
①實驗變量與反應變量：
a．實驗變量是研究者主動操縱的條件和因子，是作用于實驗對象的刺激變量（也稱自變量），自變量須以實驗目的和假設為依據(jù)，應具有可變性和可操作性。
b．反應變量（又稱因變量），是隨自變量變化而產(chǎn)生反應或發(fā)生變化的變量，反應變量是研究是否成功的證據(jù)，應具可測性和客觀性。
c.二者關系：實驗變量是原因，反應變量是結果，即具因果關系。
②無關變量（控制變量）是指與研究目標無關，但卻影響研究結果的變量，實驗者應嚴格控制無關變量，否則實驗結果的真實性無法得到認定、我們常在實驗過程中強調(diào)“選取生長狀況相同的幼苗”“數(shù)量大小相同的種子”“置于相同并適宜條件下培養(yǎng)”“加入等量的清水”等均是為了控制無關變量對實驗結果的干擾。
【案例剖析】例如，生物課本內(nèi)溫度對酶活性影響的實驗中：實驗變量是低溫（冰），適溫(60℃），高溫（沸水）；酶的活性變化即反應變量；試管的潔凈度，淀粉酶的稀釋度，可溶性淀粉的濃度，碘液的量和濃度，溫度處理時間，操作程序等是無關變量。實驗中不論有幾個實驗變量，都應做到每個自變量對應一個因變量，此外還要做到操作規(guī)范。在實驗設計、實施的全過程中，應嚴格操縱實驗變量，嚴格控制無關變量，盡可能消除誤差，獲取較為精確的反應變量