设计性实验

导言

实验设计，就是要求学生设计实验方案，选择实验器材，安排实验步骤，进行数据处理及分析实验现象。它包括设计实验方案，设计实验步骤、设计实验改进方法等。实验设计，主要考察学生是否理解实验原理，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情境下迁移知识的能力。学生通过完成设计性实验，可以了解科学研究的思路、方法和步骤，使之具有严肃的科学态度、严密的科学思想和严谨的工作作风，培养学生的创新意识和创新精神，提高学生分析问题和解决问题的能力，提高学生综合素质，能有效地推动学生科研立项活动的开展，为将来从事科学研究打下良好的基础。

一、 实验设计的目的

学生应在已掌握生理学基础知识、基本理论和基本实验技能的基础上，运用多种实验方法，自己从网络上获取相关资料，设计出综合性的、探索性的实验，在学生讨论、修改实验设计方案。因此实验中学生参与完成选题、设计实验和实验论文撰写等全过程。这种“理论-综合实践”的过程能使学生深刻理解实验技术与原理，能熟练运用已经学习的多种技术，将自己的想法付诸于实践。学生自主设计实验将技术性、综合性、探索创新性的实验融合在一起，通过学生的独立实验设计和实践，培养了学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。

二、实验设计的四个原则

1. 对照性原则

在实验设计中，通常设置对照组，通过干预或控制研究对象以消除或减少实验误差，鉴别实验中的处理因素同非处理因素的差异。实验设计中可采用的对照方法很多，除了有阳性对照、标准对照、自身对照、相互对照之外，通常采用空白对照的原则，即不给对照组以任何处理因素，值得强调的是，不给对照组任何处理因素是相对实验组而言的，实际上对对照组还是要做一定的处理，只是不加实验组的处理因素。

2. 随机性原则

实验设计中的随机化原则，是指被研究的样本是从总体中任意抽取的，这样做的意义在于：一是可以消除或减少系统误差，使显著性测验有意义；二是平衡各种条件，避免实验结果中的偏差。

3. 平行重复原则

平行重复原则，即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。上述随机性原则虽然要求随机抽取样本，这能够在相当大的程度上抵消非处理因素所造成的偏差，但不能消除它的全部影响。平行重复的原则就是为解决这个2问题而提出的。

4. 单因子变量原则

单因子变量原则，即控制其他因素不变，只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响。除了整个过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要求做到前后一致。

三、实验设计的基本方法

1. 了解题目要求

选题首先要明确题意，只有明确题意才能方向明确，少走弯路。看清题意是要求设计实验方案、步骤还是分析实验结果。

2. 明确实验目的原理

明确实验到底要解决什么问题，要用到生理学的什么原理。

3. 确定实验思路

根据原理对实验做出假设，并对可能产生的现象做出预期估计，并充分利用实验材料设计实验思路。

4. 设计实验步骤

根据上述实验目的、原理和思路，设计出合理的实验操作步骤。要思考所给出的实验材料和试剂分别起什么作用？怎样运用？由于实验设计是一种开放性层面，可能存在多种实验步骤，但一般应遵循以下几个要求：简便性、可行性、安全性和精确性。

5. 预计实验现象和数据

预计实验中将观察到的现象，除了用文字进行记录外，还可以用数据、符号或影像进行记录。

6. 预计分析得出的结论

根据预计实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，归纳出一般概括性判断，并用文字、图表、绘图等方法作一个简明的总结。

四、实验设计阶段的考核

1.实验设计过程设计方案是设计性实验的前提和基础。设计实验时要按实验要求与要点提示将传统信息检索与现代网络信息检索相结合，多渠道、多方位进行文献检索，拟定实验方案。

首先每组写一份实验设计书，要求包括确定实验目的、阐明实验原理；标明实验所用仪器、使用方法；确定、标出实验所用试剂和名称、状态、浓度、数量、颜色、有无毒性；材料的选择和处理过程；详细列出操作步骤并标明每步的注意事项；写出对于结果的处理方法；标注参考文献的出处；预计大约的费用等。

然后在学生中自己分组讨论修改实验方案，准备小组实验方案的答辩（做PPT）。答辩时每组各派1 名学生简要概括本组实验的目的、原理、注意事项及本实验课题的研究意义等，要求突出本实验课题的特色和关键性问题，随后回答教师和同学们的提问。

2.评分标准

① 内容：是否贴近生活或生产；是否有一定的实用价值；是否解决了某个问题。

② 创造性：方法是否有创新。

③ 可操作性：实验方法是否可行；是否科学。

④ 设计书的书写：原理明确与否、过程是否详细、参考文献是否详实。

3.上交的材料：

（1）各组的设计性实验文件（打印版1份+电子版）

（2）每个同学的实验报告（对设计的实验结果进行预分析讨论，报告格式与之前操作的实验报告一致）。

 

第二篇：机能学设计性实验报告书模板 2

机能实验学实验设计报告

实验名称： 反射弧的完整性是反射的结构基础 

实验组成员：  ____________

年级、系 (部)： 12级  班 级： 49班  联系电话： *** 指导教师：

20xx年X月X日

实验内容：用蟾蜍分析屈肌反射以及反射弧的组成部分，探讨反射弧的完整性与反射活动的关系。

1．理论依据及研究现状（研究背景）。

屈膝反射是一种保护性反射，它使肢体从伤害性刺激上缩回，以保护肢体不受伤害性刺激所损伤。

反射弧分为感受器，传入神经，神经中枢，传出神经，效应器五个部分。

感受器（动物体表，体腔或组织内能接受内，外环境刺激，并将之转换成神经过程的结构。这里指的是手刺激的坐骨神经）

传入神经（具有从神经末梢向中枢传导冲动的神经称为传入神经。这里指的是传递信号的所有的感觉神经。）

神经中枢（神经中枢在灰质里，功能相同的神经元细胞汇集在一起，调节人体的某一项相应的生理活动，这些调节某一项相应的生理功能的神经元细胞群就叫做神经中枢，这里指的是脊髓神经中枢）

传出神经（把中枢神经系统的兴奋传到各个器官或外围部分的神经。这里是指动物神经中的感觉神经）

效应器（传出神经纤维末梢及其所支配的肌肉或腺体一起称为效应器。这里指的是肌肉和产生动作反应的肢体）

一些简单的机体反射只需通过中枢神经系统的低级部位就能完成，如本实验中将动物的高位中枢切除，而仅保留脊髓的动物所产生的各种反射活动即为单纯的脊髓反射。反射弧的任何部位受破坏，均不能实现完整的反射活动。反射的发生依赖于反射弧的完整性

换言之 反射弧中任何一个环节中断，反射即不能发生，必须保证反射弧结构的完整性。因为反射过程是这样自上而下发生的 任何一个部分缺失 都会产生不良的影响

2．主要研究内容及实验过程。

(1) 实验对象、性别、规格、数量及分组

实验对象：蟾蜍一只

（2）仪器与药品

仪器：蛙类手术器械，金属探针，铁夹，刺激器，纱布，BL-420E+生物机能实验系统，刺激输出线，刺激电极，铁架台，棉球，培养皿，小烧杯。

药品：0.5%硫酸，林格液。

（3）实验步骤1）取蟾蜍一只，用探针破坏脑

2)用硫酸侵足趾尖产生屈膝反射，再洗净。

3）去脚趾皮肤，然后用硫酸侵足趾尖产生屈膝反射，再洗净。

4)结扎坐骨神经

5)连续电刺激坐骨神经

6）破坏脊髓。连续电刺激坐骨神经

7）刺激坐骨神经外端及右侧腓肠肌

（4）观察指标

做以上步骤时观察是否有屈膝反射

3.预期实验结果。

1)结扎坐骨神经后，连续刺激坐骨神经没有有屈膝反射。

2)破坏脊髓后，再刺激坐骨神经没有屈膝反射。

3)刺激坐骨神经外端及右侧腓肠肌没有屈膝反射。

4.可能遇到的问题及解决方案

1.剪颅脑部位应适当，太高则部分脑组织保留，太低则伤及上部脊髓。

2.浸入硫酸的部位仅限于趾尖，勿浸入太多。

3.皮肤一定要剥除干净

指导教师意见(对设计性实验研究方案、实验过程等方面的意见)。

指导教师：

XXXX年X月X日