例4．在人群中有耳垂和无耳垂是一对相对性状，已知无耳垂是隐性性状，有耳垂是显性性状。某小组计划调查上海市50个家庭的父母与子女间这对相对性状的遗传（假设一对夫妻只生一个孩子），作为一次研究性学习活动。
（1）如果你是该小组中的一员，请你确定本次研究活动的主要目的：_________________。
（2）请设计一张表格（写在下面），用于调查时统计数据，并给表格起一个标题。
（3）该实验的不足之处是________________。
参考答案：．（1）确定这一性状是否为伴性遗传（或验证基因的分离定律，调查基因频率等）
（2）上海市部分家庭耳垂性状遗传的调查统计表
父亲性状
母亲性状
儿子性状
女儿性状
有耳垂
无耳垂
有耳垂
无耳垂
有耳垂
有耳垂
有耳垂
无耳垂
无耳垂
有耳垂
无耳垂
无耳垂
（3）被调查的家庭数目太少
四、实验设计
设计和完成实验的能力也是高考“考试说明”要求学生掌握的一项基本能力。
1 实验设计的基本内容
1.1 实验名称是关于一个什么内容的实验。
1.2 实验目的要探究或者验证的某一事实。
1.3 实验原理进行实验依据的科学道理。
1.4 实验对象进行实验的主要对象。
1.5 实验条件 根据实验原理确定仪器和设备；要细心思考实验的全过程。
1.6 实验方法与步骤实验采用的方法及必需（）操作程序。每一步骤都必须是科学的；能及时对仪器、步骤进行有效矫正。
1.7 实验测量与记录对实验过程及结果应有科学的测量手段与准确客观的记录。
1.8 实验结果预测及分析能够预测可能出现的实验结果并分析导致的原因。
1.9 实验结论对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。
注：关于“假设”“预期”“结果”与“结论”的辨析
(1）假设
“假设”，也称假说或猜测，是指用来说明某种现象但未经证实的论题，也是对所提出的问题作出的参考答案，即依据发现的事实材料或科学原理，通过创造性思维，提出初步假定。如“孟德尔分离现象解释验证”的测交实验中，提出的假说是：“FI（Dd）产生配子时，因等位基因分离，使得 FI产生含基因D和基因d的两种配子，且其数目相等。”再如“观察植物细胞质壁分离和复原”实验中，提出的假说应为：
当细胞外溶液浓度＞细胞液浓度→细胞失水
当细胞外溶液浓度＜细胞液浓度→细胞吸水
（2）预期
“预期”是在实验设计方案确定以后，实验正式实施之前，根据假说和原理，对实验可能出现的结果的判断，是依据提出的假说进行推理，得出假定性结果或推论，即“假如假设成立，则应有何种结果”，如“孟德尔分离现象验证实验，假如假说成立则有测交的后代应出现Dd与dd为1：1的结果，即高茎与矮茎数量比应为1：1”，而“观察植物细胞质壁分离与复原实验”中，假若假设成立，则应有处于高浓度（30％）蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞因不断失水→质壁分离，而处于清水中的已分离细胞因细胞吸水→质壁分离复原
（3）结果：
结果应为实验实际出现的情况，如“孟德尔分离现象解释实验”中出现的结果为“得到的64株后代中，30株高茎，34株矮茎，两种性状分离比为1：1”而“质壁分离复原实验”中处于30％蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞果真发生了质壁分离，而处于清水中的已分离细胞果真发生了复原现象。
（4）结论：
结论的得出须依据实验结果，即若出现的结果与预期结果一致则得出与先前的假说一致的结论或“假说成立”，若实验出现的结果与预期结果不符，则得出的结论应为“假说不成立”。
由此可知，“假设”应对应“结论”，“预期”应对应“结果”，在实验讨论时应注意描述的科学性即“如果出现何种结果，则应有何种结论”，例如用检测呼吸装置的红色液滴检测酵母菌呼吸类型时，应为若液滴向左移动则推出什么结论，若液滴向右移动则推出什么结论，而不能描述为“若为有氧呼吸，则液滴向哪移动”，再如在验证淀粉，碘液能否通过半透膜时应描述为“若袋内外液体均变蓝（结果或现象），则淀粉、碘液均能通过半透膜。”而不能描述为“若淀粉、碘液均能通过，则袋内外液体均变蓝”。
2实验设计的三个原则
2.1 对照性原则——科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力。
“实验组”与“对照组”确认
一个实验通常分为实验组和对照组（控制组）。实验组是施加实验变量处理的被试组；对照组是不施加实验变量处理的对象组，两者对无关变量的影响是相等的，两组之间的差别，被认为是来自实验变量的结果，如 2005年春季高考 3题中为研究光对幼苗生长的影响时实验变量应为撤掉光照，因而暗处生长的小麦幼苗应为实验组，而自然状态（即来接受实验变量处理）的小麦幼苗应为对照组，通过对照组能增强实验的信度。按照对照方式的不同可分为4种：
①空白对照：即不作任何实验处理的对照组。例如，在还原糖鉴定实验中留一部分样液不加入斐林试剂，以作对照。
②相互对照：即不设控制组，只在几个实验组之间相互对比。例如，在植物激素与向性的设计实验中，5个实验组的相互比较。在实验中要找出一个效果点，就要采取相互对照进行实验。
③条件对照：即给对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量的对照。例如，动物激素饲喂小动物的实验方案中：饲喂甲状腺激素的为实验组；饲喂甲状腺抑制剂的是条件对照组；不饲喂药剂的是空白对照组。
④自身对照：即实验与对照在同一对象上进行。例如，将过氧化氢酶加入过氧化氢溶液中证明酶是生物催化剂可催化过氧化氢水解，即自身对照，处理前的对象状况为对照组，处理后的对象变化为实验组。
再如: 在探究温度(或pH)对酶催化活性影响实验中温度(或pH)(0度、50度,100度) 为条件对照。清水(软水) 、河水(硬水) 对加酶洗衣粉影响中，清水(软水) 、河水(硬水) 为相互对照。用缺素营养液培养的出现缺素症状的植株加入某元素后恢复正常为自身对照。
2.2 等量性原则——每次实验所加试剂的量要相等。
2.3 单因子变量的原则。
实验变量剖析
在实验过程中变量是指可被操纵控制的在性质和数量上可以变化的特定因素或条件，具体分析如下
①实验变量与反应变量：
a．实验变量是研究者主动操纵的条件和因子，是作用于实验对象的刺激变量（也称自变量），自变量须以实验目的和假设为依据，应具有可变性和可操作性。
b．反应变量（又称因变量），是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量，反应变量是研究是否成功的证据，应具可测性和客观性。
c.二者关系：实验变量是原因，反应变量是结果，即具因果关系。
②无关变量（控制变量）是指与研究目标无关，但却影响研究结果的变量，实验者应严格控制无关变量，否则实验结果的真实性无法得到认定、我们常在实验过程中强调“选取生长状况相同的幼苗”“数量大小相同的种子”“置于相同并适宜条件下培养”“加入等量的清水”等均是为了控制无关变量对实验结果的干扰。
【案例剖析】例如，生物课本内温度对酶活性影响的实验中：实验变量是低温（冰），适温(60℃），高温（沸水）；酶的活性变化即反应变量；试管的洁净度，淀粉酶的稀释度，可溶性淀粉的浓度，碘液的量和浓度，温度处理时间，操作程序等是无关变量。实验中不论有几个实验变量，都应做到每个自变量对应一个因变量，此外还要做到操作规范。在实验设计、实施的全过程中，应严格操纵实验变量，严格控制无关变量，尽可能消除误差，获取较为精确的反应变量