生命科学的许多概念、原理、规律都是通过实验推导和论证的。实验设计能力是中学生将来从事科学研究的基础，同时也是高考考查的重点内容之一。本人在教学中将其细分为五大能力，通过例题分别对学生进行训练和培养，以提高学生的实验设计能力。
一、针对问题提出假说的能力
培养学生能根据问题提出假说，尤其是对同一问题提出不同假说的能力。
例1.植物在单侧光照射下弯向光源生长，这种现象是由于光线使生长素在背光一侧比向光一侧分布多。针对问题“为什么生长素在背光一侧比向光一侧分布多”请作出两种假设：。
答案：假设l：向光侧的生长素在光的影响下被分解了；假设2：生长素由向光侧向背光侧转移了。
二、根据假说设计实验方案的能力
1.实验设计必须遵循的基本原则
（1）对照的原则(即有对照组和实验组)。对照组：不添加任何人为因素，即在自然状态下的过程观察，最简单的是“空白对照”；实验组：接受实验变量处理的对象组，所处理的变量就是我们要研究的内容。
（2）单一变量的原则。每一个实验都只能进行单因子对比研究，其余因子均保持不变且相同。例如，实验组与对照组所用器材、所处环境、起始和终止时间等均相同。
2．实验步骤设计的一般过程
（1）材料制取或处理。在有些实验设计中，题干中所给的材料与设计要求有一定的差距，如果我们直接利用题中所给的材料而不加以处理的话，则不能达到或不能很好地达到我们的实验目的，这就要求我们对材料进行适当的处理。
（2）分组、编号。这一步的目的就是要使自己的实验结果令人信服，这需要排除一些非实验因素造成的影响。但在实际操作中，我们无法在实验中创造一个理想的环境。分组对照是一个在设计实验时，用来抵消非实验因素对实验结果造成影响的常用方法。
（3）对不同(或同一)对象施以不同的处理。这是实验设计中关键的一步，基本上所有的实验设计题都要求学生完成这一步工作。其实这一步并不难，即对各组施加实验所要研究的变量。
（4）结果观察、记录，并根据结果(现象)进行分析。对结果进行观察记录，或对可能出现的结果进行预测，是进行实验设计不可缺少的能力表现，而对结果(或现象)进行必要的分析，则是能力检测的一个重要方面。
三、预测实验结果的能力
1.对“验证性实验”的预测
验证性实验不能做多方面的预测，只能做与已学知识点相符的预测。
例2.抗利尿激素具有促进肾小管、集合管重吸收水分的生理作用，与正常状态相比，对水分的重吸收增多将会导致尿量减少。请选择适宜的材料和用具，设计实验以验证抗利尿激素具有促进水分重吸收的生理作用。实验材料和用具：正常实验用的小白鼠两只，生理盐水，用生理盐水配制的适宜浓度的抗利尿激素溶液，注射器等。
答案：(1)实验步骤：①将两只实验用的小白鼠分别标记为甲与乙，并将它们都培养在温度、湿度等条件均适宜的环境中，给予二者等量的食物和水。②给甲注入适量的抗利尿激素溶液，乙注入等量的生理盐水。③一段时间后，适时分别收集甲、乙的尿液并计量。
(2)实验结果预测和结论：甲的尿量明显少于乙；说明抗利尿激素能促进对水分的重吸收从而减少尿量。
本实验为验证性实验，预测实验结果必须与“抗利尿激素具有促进水分重吸收的生理作用”这一观点相符。
2.对“探究性实验”的预测
课本上未出现过的实验、研究新问题的实验，需做正、反、中间状态等3个方面的预测。
例3.人们已经知道单侧光的照射能够使植物的茎弯向光源生长，即具有向光性，但不知根是否具有向光性。为探究这一问题，请你依据所给材料和用品设计实验，预测可能出现的结果，并得出相应的结论。
材料和用品：生长发育正常的大豆幼苗，完全营养液，不透光纸盒，开孔的不透光纸盒(在不透光的纸盒的一侧开孔)，锥形瓶，光源，棉花若干等。
(1）实验的方法步骤：
①取两个相同的锥形瓶，编为1号、2号，分别倒入适量且等量的完全培养液；
②取两株生长发育状况一致的大豆幼苗，分别栽种于两锥形瓶中，幼苗保持直立，根部悬浮于完全培养液中，瓶口用棉塞封好；
③将1号瓶置于开孔的不透光纸盒中，将2号瓶置于不透光纸盒中。
④将1号、2号瓶在温度适宜且相同的条件下培养一段时间后，观察幼苗根的生长趋势。
(2)可能的实验结果及相应的结论：。
答案：①若1号根弯向光源生长，2号直立生长，说明根的生长具有向光性；②若1号根背向光源生长，2号直立生长，说明根的生长具有背光性；③若两根均直立生长，说明根的生长与光照无关。
四、分析实验结果、得出合理结论的能力
1.能对实验现象做出科学的分析和解释，得出合理的结论，并用科学术语进行表述。
2.能对实验数据进行科学处理，并能用适当的数学形式或图表进行表达。
五、对他人的实验方法进行评价和修改的能力
要求：能指出原实验方法中的错误之处并能提出合理的修改意见，但不能推翻原方案重提全新方案。
（作者单位：江苏省睢宁高级中学）
