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实验设计范文1
一、重视基础——创新之源
创新之根源在于基础，而扎实的基础不仅来源于牢固的知识基础，更来源于知识所体现的基本研究方法和思考方法，这些都为我们创造性地进行实验设计提供了坚实的理论基础。抓好课本上基本的学生实验和演示实验的教学，是培养学生实验设计能力的重要基础。
例：有两杯不同的液体，现提供以下器材：（1）托盘天平；（2）弹簧测力计；（3）两个质量和形状完全相同的烧杯；（4）拴着细线的物块（密度大于这两种液体）；（5）刻度尺。请你用两种方法比较它们密度的大小，要求写出：所选用器材的序号，并简要说明比较的方法。
分析：本题涉及实验原理的确定、实验器材的选择、实验方法的设计与表达，注重学生的综合实验能力，有一定的开放性。本题可以从密度、浮力等知识入手进行解答。
用相同体积比质量的方法，来判断密度大小。相同体积的判断上，可用刻度尺测量，质量的比较用天平，此方法实质是探究密度概念的实验的迁移。
用浮力的知识比视重的方法，分别测出物体浸没在两种不同液体中时弹簧测力计的示数，因为液体密度越大，物体受到的浮力也越大，视重就越小，所以视重小的液体密度大。此种方法实质上是浮力中称重法的一个具体应用。
因此，我们必须重视基本实验的教学，教学中要特别引导学生认真领会各类实验的设计思想和认真掌握基本实验技能的运用，同时还要注意实验方法的拓展，培养实验中的发散性思维，达到举一反三，触类旁通的目的。
二、重视实验问题设计，有的放矢——创新之法
新教材在演示实验和学生实验中提出的让学生独立思考的问题更多，这些问题大多要亲自设计和动手实验才能解答。由于设计性实验具有相当的难度，学生在完成中由于认知水平的限制通常会卡壳。因此，教师不能把“充分发挥学生主观能动性”理解为“完全放纵”，而应充分理解学生有限的认知水平和知识迁移能力，有的放矢地给予必要的启发和点化。同时，要鼓励学生大胆实践，允许学生在实验中走弯路，犯错误，但老师要及时予以指出和纠正，只有这样，学生的实验设计能力才能稳步提高。
有的放矢作为一种创新思考方法是指思考一个较复杂的问题时，在掌握了一定的有关情况之后，首先应当弄清，需要紧紧盯住和瞄准的目标是什么？在设计实验中，这个目标就是实验目的。它可以引发我们的定向思维，在实验目的的引领下，根据题目的要求和给出的条件，运用储备知识和科学思维方法，分析相关物理情景，精心构思实验原理，确定需要测量的物理量，安排实验方案和实验操作程序，最后进行实验数据记录和处理实验数据。
例：探究不同物质的吸热能力是否相同的实验设计时，如果教师不给以恰当的引导，学生很难自主完成实验设计。实际教学中可设置以下几个问题逐层分析，化解难点。
（1）物质的吸热能力强弱通过哪些物理量的变化反映出来？
（2）物质吸热多少与哪些因素有关？
（3）物质的吸热能力与温度的变化及其质量的大小等因素都有关，因此要研究物质的吸热能力与物质的种类是否有关时，要采用什么方法？怎样实现这些方法？
通过以上问题的分析，使学生认识到比较物质的吸热能力强弱，实质上只需要用相同规格的加热器材，加热相同质量的不同物质，升高相同的温度，比较加热时间的长短即可比较吸热能力的强弱，根据这些条件学生即可自行选择实验器材，设计实验表格需要记录哪些数据，在此基础上设计并完成实验。
三、重视课外小实验、小制作和小发明活动
开展课外小实验、小制作、小发明活动，是培养和提高学生实验设计能力的延续和补充。要想真正提高设计性实验的教学效果，仅在课堂内是不够的，还必须辅之以生动活泼的课外小实验、小制作和小发明活动，才能达到最佳效果。如在学了“光的色散”一节知识后，可以增设“室内彩虹的形成”这一课外小实验。学了磁场后，可增设“指南针制作”这一课外小制作等。因为在这些活动中，学生的手脚充分解放，思维充分活跃，更有利于充分发挥学生的潜能，激发灵感，实验技能不知不觉中得到充分地开发和提高。
虽然教科书中课外小实验和小制作，丰富了学生的课外实验活动，但仅有书上的这些还不够，教师在教学中还应当适时的补充一些。如主要利用矿泉水瓶借助其他辅助材料，可自行设计完成哪些实验，说明了哪些物理原理。学生通过查阅资料，动脑思考，设计出几十种实验方案，涉及到力、热、光等的许多知识点。通过类似的训练，培养学生动手、动脑、勤于思考的好习惯，并且在实验中，还培养了学生观察、分析、整理、概括等能力。
四、重视科学调查
加强实验设计能力教学，是素质教育的一个方面。设计一些只知实验目的不知实验结论的设计性实验，让学生独立设计实验方案，独立实验和独立撰写实验报告并独立得出实验结论，将使学生克服对老师过分依赖的习惯，以及提高学生对物理规律的理解和运用能力，能提高学生独立创造能力和实际动手操作能力。不仅有利于物理思想和物理方法的形成，同时会养成科学而严谨的思维习惯，激发探索自然规律的热情。这可以通过分阶段、有组织、有计划、有目的地学生科学调查来得以实现。如在学习光的反射时，课后可布置学生对城市建设中的光污染现象进行调查，调查玻璃幕墙给居民的生活带来哪些不便或危害？如何预防光污染？提出哪些合理化建议？
科学调查活动要求做到以下几点：
（1）成立若干课外活动兴趣小组，小组中的每一个成员都有明确的分工。
（2）教师要经常性地指导和培养学生如何完成自己的任务。
（3）将教材中设置的和教师自己补充的小实验和小制作内容，按教材知识的编排特点分阶段以各小组为单位有计划地组织实施，要求学生在课外独立设计、独立操作、独立完成实验报告或产品更新换代制作。
实验设计范文2
关键词:操作系统;实验设计;教学实践
中图分类号:G642 文献标识码:B
“操作系统”课程内容丰富,既要讲授关于操作系统的基础理论,又要让学生了解实际操作系统的设计与实现。操作系统实验设计正是该课程实践环节的集中表现,不仅使学生巩固理论学习的概念和原理,同时培养学生 的工程实践能力。国内很多大学都非常重视操作系统实验设计,北京大学根据MIT课程,建立了自己的操作系统实验体系;清华大学专门设置了操作系统专题训练课程,以提高学生的工程实践能力;南开大学提倡使用系统仿真的实验环境加强学生理论联系实际的能力;浙江大学提出了“边学边干”的操作系统教学理念。
北京航空航天大学计算机学院在2006年将“操作系统”课程分成了两门课程:一门讲授“操作系统”原理,一门“操作系统课程设计”专门进行操作系统实验。本文将以MIT的操作系统课程设计为基础,介绍在操作系统课程设计中,让学生自主开发一个小型教学操作系统。由于开发一个实际的操作系统难度和工作量很多,为了保证教学效果,我们首先为学生提供一个基础系统,该系统实现操作系统中最基本的部分。在此基础上,学生可以再进一步扩充,实现一个完整的操作系统。将来可以与硬件课程进一步集成,将教学操作系统移植到学生自己开发的硬件平台中。我们试图通过操作系统作为纽带,将计算机硬件与软件结合起来,培养学生对计算机系统的整体认识。
1 目前存在的问题
在前几年的教学实践中,我们尝试过Nachos、Minix、Linux和Windows四种不同类型的实验,目前保留了Linux和Windows两组实验。每类实验包含4组实验,每个(组)同学选做一类实验,并完成该类中全部4组实验。Linux实验包括“Yalnix Shell”、“虚拟存储”、“作业控制系统”、“文件系统操作”或“模拟文件系统”(后面两个实验选做一个)。Windows2000/XP实验包括“生产者消费者问题”、“Windows虚拟存储器管理”、“NDIS协议驱动程序的分析与改进”、“虚拟磁盘的文件系统驱动程序设计”。
这两组实验与主流操作系统结合紧密,极大地提高了学生的专业技能。虽然这些实验已经在国内一流院校中广泛使用,但是仔细分析我们可以发现,这些实验大部分还是停留在系统编程的水平。因此为提高操作系统教学水平,我们必须向国外研究型大学看齐,改进操作系统的课程设计。
2 国外主要研究性大学操作系统实验
我们选择了四所大学的操作系统实验情况进行重点介绍。
Brown University
课程名称cs167/cs169 operating system Fall 2006
cs167课程介绍操作系统的基本原理
cs169课程:学生每人用 C编写一个简单的、单内核操作系统。所写的操作系统在技术上等价现代的操作系统
实习项目:Kernel 1,Kernel 2,虚拟文件系统,文件系统,虚拟存储
基础系统:Weenix
Princeton University
课程名称:Operating Systems Fall 2006
实习项目:项目1:引导机制;项目2:非抢占式调度;项目3:抢占式调度;项目4:进程间通信与进程调度;项目5:虚存;项目6:文件系统
University of California at Berkeley
课程名称:Operating Systems and System Programming Spring 2006
实习项目:工程为仿真MIPS平台构造操作系统有4个工程。工程1:线程管理;工程2:多道程序设计;工程3:高速缓存和虚拟存储;工程4:网络和分布式系统
Harvard University
课程名称:CS161: Operating Systems Spring 2006
实习项目:工程0:熟悉OS/161以及其运行环境System/161;工程1: 同步;工程2:系统调用和进程;工程3:虚拟内存;工程4:文件系统
MIT
课程名称:6.828: Operating System Engineering - Fall 2003 (for graduate student)
实习项目:工程1:启动装载过程;工程2:内存管理;工程3:进程和上下文切换;工程4:Fork和进程间通信;工程5:简单的文件系统;工程6:编写一个Shell
从上面的分析可以看出,这几所大学操作系统实验内容丰富、难度大。这些大学都有同一个理念:要想学好操作系统,最好的办法就是自己编写一个操作系统。因此,我们希望借鉴这些大学的实验内容,提高北航操作系统实验难度。
3 操作系统实验改进思路
随着学校对课程建设的重视,很多课程,例如“程序设计”、“编译原理”等课程的实验有了很大改善,学生的动手能力也得到了进一步提高。在此基础上,我们已经具备了尝试难度更高的操作系统课程设计的条件。因此,在操作系统课程设计上,可以让学生自主开发一个实际的小操作系统。
由于开发一个实际的操作系统难度和工作量很多,为了保证教学效果,我们准备采取循序渐进的、分层设计的方式,首先为学生提供一个基础系统,该系统实现操作系统中最重要、最基本的部分。在此基础上,学生可以再进一步扩充,实现一个完整的操作系统。这种新的实验模式在保证教学效果的基础上,有利于充分发挥学生创新潜能。
4 实验设计
4.1 实验内容
我们调研了MIT、CMU等几所著名高校的课程设计,决定以MIT的课程设计为基础,在操作系统课程设计上,让学生自主开发一个实际的小操作系统。实验包含6个部分,各个部分的相互关系如图1所示,具体实验内容如下。
(1) 启动和系统初始化:通过PC启动的实验,掌握硬件的启动过程,理解链接地址、加载地址和重定位的概念,学习如何编写位置无关代码;通过实现setjmp和longjmp两个函数,掌握GCC的调用规范和硬件堆栈结构。
(2) 内存管理实验:理解虚拟内存和物理内存的管理,实现操作系统对虚拟内存空间的管理。
(3) 进程管理:通过设置进程控制块和编写进程创建、进程中止和进程调度程序,实现进程管理;编写通用中断分派程序和时钟中断例程,实现中断管理。
(4) 系统调用:掌握系统调用的实现方法,理解系统调用的处理流程,实现本实验所需的系统调用。
(5) 文件系统:通过实现一个简单的基于磁盘的微内核方式的文件系统,掌握文件系统的实现方法和层次结构。
(6) 命令解释程序:实现具有管道,重定向功能的shell,能够执行一些简单的命令。最后通过调试将六部分链接起来,使之成为一个能够运转的操作系统。
4.2 实验环境
选择一个完整硬件仿真环境。我们准备根据当前流行的主流硬件,选择开放源代码项目bochs和GXemul作为仿真环境。另外建立一个完善的实验环境,将操作系统实验用到的各种软件安装在一个服务器上,为每个学生建立一个独立的帐户,学生可以在任意机器上远程登录到我们的服务器,完成实验任务。
另外,操作系统的实验需要与硬件课程实验和编译实验进一步集成,学生可以将教学操作系统移植到学生自己开发的硬件平台,并且运行学生自己开发的编译器所编译的程序。图2描述了操作系统实验各个部分与硬件的关系(该硬件环境详见参考文献)。图3描述了操作系统实验与编译实验和硬件实验的关系。
4.3 目前已完成工作
目前已完成的工作:
(1) 建立了一个以GXemul为基础的仿真环境,可以运行操作系统,并实现操作系统的调试。
(2) 建立了一个以GCC为基础的MIPS交叉编译环境,可以用于编译操作系统以及其他应用程序。
(3) 六个实验已经可以在仿真器上运行(见图4)。
5 经验总结与下一步工作
2006年,我选了一个学生以这个操作系统实验作为毕业设计题目,硬件平台为x86,他当时完成了4个实验。2007年在计算机学院组织下我们选了6名学生将该实验在一学期内移植到了MIPS仿真平台。通过这些实践,我们发现对于本科生这些实验难度还是太大,很难完成6个实验。因此,我们下一步需要采取循序渐进、分层设计的方式,进一步简化实验,多给学生提供一些示例代码,编写详细的实验文档和实验指导手册。
参考文献:
[1] 陈向群. 操作系统实习教学经验[R]. 全国第八届操作系统课程教学研讨会,2005.
实验设计范文3
1.分析呼吸作用产生二氧化碳的实验，并且释放热量的实验。
2.分析呼吸作用需要氧气的实验。
教学难点
植物呼吸作用消耗氧气、产生二氧化碳的实验操作过程并不复杂，但是七年级的学生所做的生物实验比较少，对于实验中的一些设计原则、依据不是很理解；并且在没有学过化学知识的情况下学习本节内容，因此，对于实验现象及结果的分析有较大的难度。在教学中，教师要组织好学生的分组实验，将实验的原理适当讲述，引导学生找出现象之间的差异并分析原因。
实验原理
1.探究植物呼吸作用要消耗氧气的实验时，利用“没有氧气使带小火的木条熄灭”，验证植物呼吸作用需要氧气。2.探究植物呼吸作用产生二氧化碳的实验时，利用“二氧化碳使澄清石灰水变浑浊”进行验证。3.探究植物呼吸作用释放热量的实验，可以直接用温度计进行测量来验证。
教学过程
将学生预先进行分组，将全班学生分成6个小组，为下面的探究实验做准备。1.提出问题植物呼吸作用过程中有哪些现象存在？2.作出假设植物呼吸作用要（或不要）消耗氧气、产生（或不产生）二氧化碳、释放（或不释放）热量。3.进行实验实验器材：萌发的种子(大豆、绿豆或蚕豆等)、新鲜的萝卜根、新鲜的青菜茎、新鲜的月季花瓣、新鲜的小番茄、新鲜的青菜叶、沸水、澄清石灰水、纱布、饮料瓶（瓶口稍大的）、细线、温度计、黑色塑料袋等。
实验过程：6个小组各挑一种实验的材料，根据实验的3个假设，提前一天让学生进行探究实验。教师进行适当指导。根据实验要设置对照组的原则，可以首先证明植物的呼吸作用能产生二氧化碳。（1）可以取两个同样大小的饮料瓶，在瓶中装上等量的澄清石灰水。（2）将正在萌发和煮熟的种子均用纱布包住，用细线扎好，分别放入两个饮料瓶的中央部位，细线置于瓶外，在瓶口绕圈，盖紧瓶盖。（3）将两个饮料瓶放在温暖的地方，24小时后观察澄清石灰水的浑浊程度。通过实验可以发现：饮料瓶中悬挂的是萌发种子，澄清石灰水会变浑浊；饮料瓶中悬挂的是煮熟的种子，则不会出现浑浊现象。
探究植物呼吸作用过程中释放热能，可以对上一个实验装置进行改装。只要在上一实验的饮料瓶的瓶盖上打孔插入温度计，即将温度计的水银球分别插入萌发种子和煮熟种子中，一段时间后可以观察温度计的度数，即可证明。因此可以将以上两个探究实验进行合并，设计的装置如图1所示。探究植物呼吸作用消耗氧气的实验，实验设计如下：在密闭的饮料瓶中分别放入一些萌发种子和煮熟种子，24小时后，用带小火的木条进行实验验证。实验装置如图2所示：图2根据实验，学生很容易发现，在萌发种子的饮料瓶中小木条熄灭，在煮熟种子饮料瓶中的小木条仍旧带着小火，实验证明：植物呼吸作用消耗氧气。
实验分析
学生根据实验的现象进行分析、讨论。5.得出结论根据实验的现象、证据，探讨合理的现象原因，得出结论。
实验效果
1.实验材料的改进
课本实验材料为蔬菜，学生的实验一般以大叶菜作为实验的对象，而植物呼吸作用不仅仅局限于植物的叶子，因此，教师可以引导学生在实验材料方面进行多种尝试。凡是具有活细胞的器官都能进行呼吸作用（如：根、茎、花、果实、种子等），通过6个小组的实验，学生对植物的呼吸作用有了更进一步的了解。同时通过对这6种材料的实验，学生还可以发现并确定做此实验哪一种实验材料更为有效。
2.实验装置的改进
课本实验采用塑料袋、软管、锥形瓶、止水夹等材料，证明植物呼吸作用产生了二氧化碳。教师准备工作比较繁琐，制作也不方便。课本实验的装置图如图3：在本实验中采用的是生活中随手可得的饮料瓶，代替了锥形瓶、塑料袋，整套装置整体性强，制作携带方便，在检验二氧化碳是否产生时，不需要软管将气体导出，在饮料瓶中可以直接完成。在用植物的叶片作为实验材料时，需要对上述装置进行改进，必须对两个饮料瓶的外面包上黑色纸袋（叶片在透明的饮料瓶中既会呼吸作用又会光合作用，光合作用消耗二氧化碳产生氧气，会影响实验的结果）。
3.实验试剂的改进
在本实验的设计中，验证二氧化碳采用的是澄清石灰水，其实还可以用溴麝香草酚蓝进行鉴定。植物呼吸作用不断放出二氧化碳，溶液中的碳酸逐渐增多，溶液变成了酸性，使溴麝香草酚蓝水溶液的颜色由蓝变绿再变黄；至于对照组，由于瓶内的植物已死亡，不能进行呼吸作用，溶液内的二氧化碳都不会增多，因此其颜色不变。
4.实验形式的改变
实验设计范文4
一、实验设计要激发学生兴趣
实践出真知。小学科学教材中的内容，就是广泛应用于生活中各个方面的一些知识。学生容易理解，在日常生活中也经常遇到，自己亲手实践的经历却很少。在教学六年级上册《科学》第一单元《工具和机械》时，教师设计了实验，带着学生到实验室上课，教学地点的变化，可以给学生带来新鲜感。每当科学课我一走进教室，学生便雀跃欢呼。那场面，表现出学生对科学课的浓厚兴趣。我在每课的实验设计中，注重由易到难，由简单到复杂，由个别到全面，让大家都动手来做一做。在实践中让学生进一步体会科学的乐趣，轻易地掌握课文内容。在教学杠杆类工具的研究中，让每个小组在实验桌上装好杠杆尺，然后，向学生提出：“什么情况下杠杆省力？什么情况下杠杆费力？什么情况下杠杆不省力也不费力？”让每个小组的学生合作，由他们自己去探讨这些问题。通过实验，学生掌握了多种方法来解决这些问题，既强化了对杠杆原理的认识，又从中找到一些研究规律。使学生的感性认识上升到理性认识，再从理性认识应用到亲手操作，对知识的掌握更加牢固，从中也培养了他们对科学的兴趣。
二、实验设计要符合学生的认知水平
学生才是学习的主人，教师在进行实验设计时要充分考虑学生的主体地位，让学生在实验过程中能够自己动手操作，仔细观察，认真思考，得出结论，达到认识和掌握课本内容的目的。高年级的学生知识面比较广，理解能力、思维能力都比较强，但他们对科学还只是停留在好奇的层面，往往抓不住事物的主要特征。因此，教师在设计实验时要采取多种形式，调动他们的各种感官，有意识地观察事物，并从中悟出道理，找出技巧与规律。在教学“滑轮”这组课文时，教师让学生以组为单位组装出一个定滑轮，向他们提问：“在我们的日常生活中，你在哪见过这样的滑轮？”再让学生在滑轮上的绳子一端挂上钩码，用手拉动另一端，让学生体会一下。然后用直筒测力计去拉，看看需多大的力，并说说能否省力。学生通过实验，发现用定滑轮提升物体，不能省力。在此基础上，教师再给每个小组一个滑轮：“你们可做出能省力的滑轮吗？”通过教师的启发指导，学生小组共同合作，结果，学生把滑轮、滑轮组的实验都自己做出来了，感到非常高兴。在教学“拱形的力量”时，教师让学生每个人用硬纸板做一个拱形放在桌上，在拱形上面放上笔等文具，让学生自己观察：“当拱塌下的时候，你发现了什么问题？为了使拱能承受较大的压力，你如何解决这个问题？学生有了开头的示范实验，他们开动脑筋，再次动手。结果，全班学生很快发现用课本把拱的两边抵住，拱顶能承受较大压力。我抓住这一机会，让学生得出结论，然后再延伸到日常生活中，并结合实际提问：哪些地方运用了拱形？使学生进一步明白拱形的力量。这样的实验设计，达到了事半功倍的效果，同时激发了学生求知与探索的欲望。
三、实验设计要充分发掘并利用本地的自然资源
实验设计范文5
题型一：相对性状显隐性关系确定的实验设计
例1（2005全国卷Ⅰ）已知牛的有角与无角为一对相对性状，由常染色体上的等位基因A与a控制.在自由放养多年的一群牛中（无角的基因频率与有角的基因频率相等），随机选出1头无角公牛和6头有角母牛，分别，每头母牛只产了1头小牛.在6头小牛中，3头有角，3头无角.
（1）根据上述结果能否确定这对相对性状中的显性性状？请简要说明推断过程.
（2）为了确定有角与无角这对相对性状的显隐性关系，用上述自由放养的牛群（假设无突变发生）为实验材料，再进行新的杂交实验，应该怎样进行？（简要写出杂交组合、预期结果并得出结论）.
解析这是一道考查综合分析、推理能力的开放性实验题目.根据题意分析可知，有角和无角是一对相对性状，是由一对等位基因控制的，遵循基因的分离定律，要鉴定有角与无角之间的显隐性关系，可通过杂交的后代是否发生性状分离来加以分析确定（植物还可以通过自交的方法）.
（1）假设无角为显性，则公的基因型为Aa，6头母牛的基因型都为aa，按每头母牛只产了1头小牛计算，每个组合的后代为有角或为无角，概率各占1/2，所以6个组合后代合计很可能会出现3头无角小牛，3头有角小牛的情况.假设有角为显性，则公牛的基因型为aa，6头母牛可能有两种基因型，即A A和Aa.A A的后代均为有角，Aa的后代或为无角或为有角，概率各占1/2，由于配子的随机结合及后代数量少，实际分离比例可能偏离1/2.所以，只要母牛中具有Aa基因型的头数大于或等于3头，那么6个组合后代合计也很可能会出现3头无角小牛，3头有角小牛的情况.综合上述分析，此杂交结果不能确定有角为显性，还是无角为显性.
（2）从牛群中选择多对有角牛与有角牛杂交（有角牛×有角牛），如果后代出现无角小牛，也就是说，杂交亲本中没有“无角性状”，而后代出现了“无角性状”，即无中生有，则可以确定有角（或亲本性状）为显性，无角（或新性状）为隐性；从牛群中选择多对有角牛与有角牛杂交（有角牛×有角牛），如果后代没有出现性状分离即全部为有角小牛，则有角为隐性，无角为显性.但如果从牛群中选择2对或几对有角牛与有角牛杂交，后代没有出现性状分离，能不能判断有角一定为隐性性状呢？答案是否定的，因为全部纯合显性的几对有角牛杂交或几对纯合显性有角牛与杂合子杂交，后代也没有出现性状分离.由此看来，许多考生解这类题型时由于没有特点注意“一对、几对”和“多对”的区别、“限制性群体”和“自由群体”的区别，造成此题失分的主要原因.
答案见上述分析，第2问还可以从牛群中选择“多对有角牛与有角牛杂交”得到另一答案.
题型二纯合体、杂合体鉴定的实验设计
例23支试管内分别装有红眼雄性和两种不同基因型的红眼雌性果蝇，还有1支试管内装有白眼果蝇.请利用实验室条件设计最佳方案，鉴别上述3支试管内果蝇的基因型（显性基因用B表示）.
解析
果蝇的红眼和白眼为一对相对性状，红眼为显性性状，白眼为隐性性状，控制这性状的基因位于X染色体上.雄果蝇的基因型有两种：XBY（红眼）、XbY（白眼）；雌果蝇的基因型有三种：XBXB（红眼）、XBXb（红眼）、XbXb（白眼），雌果蝇和雄果蝇可直接通过观察成体第二性征的差别来鉴定.通过以上分析可知，唯有红眼雌果蝇的基因型（有XBXB和XBXb两种基因型）需要鉴别.可以直接用红眼果蝇与白眼果蝇，若后代有白眼果蝇，说明该红眼雌果蝇是杂合体，基因型为XBXb；若后代全为红眼果蝇，说明该红眼果蝇是纯合体，基因型为XBXB.至此，的实验方案也就出来了.
答案：先根据第二性征鉴别四支试管内果蝇的性别，若为红眼雄性果蝇，则该试管内果蝇基因型为XBY，再用白眼雄性果蝇分别与另两管的红眼雌性果蝇，若后代中出现性状分离，则该管中果蝇的基因型为XBXb；若后代中不出现性状分离，则该管中果蝇的基因型为XBXB.
题型三根据某一性状辨别生物雌雄的实验设计
例3（2001年上海高考变式题）果蝇的红眼（B）对白眼（b）是一对相对性状，基因B、b位于X染色体上.请设计一个实验，单就颜色便能鉴别雏蝇的雌雄.
解析根据题意分析可知，雌果蝇含有两条同型的性染色体XX，雄果蝇含有两条异型的性染色体X、Y，控制眼色的基因位于X染色体上.很显然，雄果蝇的基因型有两种：XBY（红眼）、XbY（白眼）；雌果蝇的基因型有三种：XBXB（红眼）、XBXb（红眼）、XbXb（白眼）.要辨别雌雄唯有让某一性别表现出为单一的眼色.可以通过上述六组亲本杂交结果分析得到，只有杂交亲本组合“XBY×XbXb”的后代从眼色性状可以直接判断出性别：红眼为雌性，白眼为雄性.
答案：让白眼雌果蝇（XbXb）与红眼雄果蝇（XBY）杂交，后代中凡是红眼的都是雌果蝇，白眼的都是雄果蝇.
题型四：育种过程的实验设计例4（2003江苏）现在三个番茄品种，A品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为AabbDD，C品种的基因型为aaBBDD.三对等位基因分别位于三对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形三对相对性状.请回答：
（1）如何运用杂交育种方法利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程即可）
（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要几年？
（3）如果要缩短获得aabbdd植株的时间，可采用什么方法？（写出方法的名称即可）
解析根据题意可知，三对等位基因（A、a，B、b和D、d）遵循基因的自由组合定律，实验设计要求培育出纯合体（aabbdd），即培育出能够稳定遗传个体.由于a、b、d基因不在同一个个体上，因此先由两个亲本通过杂交，得到F1（含a、b或a、d或b、d）；再通过F1与第三个亲本杂交，得到含有a、b、d杂合体F2；最后通过F2自交可以得到aabbdd的基因型个体.从时间上来看，若A与B杂交得到杂交一代，杂交一代与C杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，可以得到基因型为aabbdd的种子，aabbdd的种子发育成为aabbdd基因型植株需要一年.共需4年.
若想缩短育种年限，可选用单倍体育种的方法：杂交二代AaBbDd可产生abd型的配子，将花药离体培养成单倍体幼苗，再用秋水仙素处理，用二年时间可得到aabbdd基因型植株.
答案：（1）A与B杂交得到杂交一代，杂交一代与C杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，可以得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成基因型为aabbdd植株
实验设计范文6
结合生物课程标准对教材中的一些实验进行进一步优化设计，注重学生的学习体验，展现探究教学的魅力。
关键词
实验设计；课程标准；探究教学
《义务教育生物学课程标准（2011年版）》（以下简称“新课标”）明确指出，生物学课程不仅要让学生获得基础的生物学知识，还期待学生主动地参与学习过程，养成理性思维的习惯，并高度重视对学生探究能力的评价。生物学是一门以实验为基础的科学，初中生物包含了近50个不同类型的实验。但对于一些不易操作或不够具体的实验设计，不少教师按部就班进行实验，导致实验效果不佳，或一些教师为了“挤时间”而变做实验为看录像，“练习”的效果或许不差，却达不到培养学生探究能力的目标。因此，根据新课标的要求，笔者结合实验实际操作的可行性和合理性原则，对教材中的一些实验进行了优化设计，让每一位学生都能真正获得学习体验。实践表明，学生学习积极性高，教学效果显著。
1改进实验装置，关注学生体验
瑞士教育心理学家皮亚杰曾说过：“知识来源于动作”。我国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”的著名理论。这些都说明动手实践和探究实践的重要性。同时，新课标大大增加了实验教学的份量，在实验操作过程中倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，突出了对学生探究能力的培养。笔者通过改进实验装置并实施，关注学生的学习体验，提高了学生的科学素养。案例1：以苏教版七年级上册第六章第四节中“植物呼吸作用产生二氧化碳”的实验为例。教材中选用分别装有新鲜和烫熟蔬菜的黑色塑料袋，验证植物的呼吸作用产生了二氧化碳。该实验中，新鲜植物经过一个昼夜的呼吸作用产生的气体量并不多，在塑料袋中不易将其完全挤压出来，经常使通入澄清石灰水中的气体量不足，而导致实验失败。针对以上问题，教师进行了实验装置的改进。用矿泉水瓶代替黑色塑料袋，瓶中气体受到挤压易排出，且排出量较大。改进后的实验装置十分便于操作，即使一名学生也能独立完成实验。另外，矿泉水瓶易得，携带方便，学生也可带回家进一步验证。经过这样的改进后，每一位学生都真正获得了学习体验，提高了学习兴趣，进而加深了对生物学知识的理解。
2提高实验材料可控性，化难为易
“培养学生具有一定的探索精神”是新课标倡导的基本目标之一。而初中生物实验范围较广，涉及到生物界的各个方面，在实验过程中实验材料的可控性将直接影响实验的效果和对学生探索精神的培养。教师通过提高实验材料的可控性来降低实验操作的难度，大大激发了学生的探究兴趣。案例2：以苏教版七年级上册第二章第二节中“蚯蚓在什么样的物体表面爬得快”的实验为例。教材中对探究假设蚯蚓在玻璃板（硬纸板）的物体表面爬得快只提供了简单的实验指导，而在实际的操作中往往会遇到许多难题：如蚯蚓在物体上不爬怎么办？爬得不是直线怎么办？怎么测量爬的直线距离呢？这些问题在实际的操作中均会出现，教师却难以控制。笔者对这个实验做了以下改进，效果良好。首先，实验前将蚯蚓浸泡在水中30s，制造缺氧环境。这样蚯蚓在脱离水后，便会产生应激反应而不断爬行，可解决蚯蚓不爬的问题。然后紧贴蚯蚓放置一把直尺，并记下蚯蚓爬行时的起点和终点刻度，以获得在特定时间段内的爬行距离，进而得知蚯蚓的爬行速度。这样便解决了蚯蚓爬的不是直线和如何测量爬的直线距离的问题，降低了实际操作的难度，化难为易，大大提高了学生的探究兴趣。
3改进实验方法，联系现实生活
