论文部分内容阅读
摘要：科学的精髓是实践。实验对于生命科学发展的重要性是不容置疑，在生物学的发展过程中，每个研究者都需要根据自己的实验目的选择合适的实验手段，而且对于实验方法的掌握和实施设计性实验两者是相辅相成的。在实验的过程中我们的主观能动性是不可缺少的，通过亲手进行一定量的实验，对我们进一步提高实验技能、认识和体会实验的一般程序,理解、归纳和应用实验设计的主要方法，提高自主设计实验的能力都是重要的。
关键词：生物科学 探究性试验 大学生创新精神
在科学技术高速发展的今天，作为新时代的大学生，我们急切需要培养的是自身的勇于探索与创新精神，而在在生物学的发展过程中，更是需要我们通过具体实验观察与探究来提高自己的综合能力与创新精神。
生命科学和其他科学一样，对一个问题的科学思考模式是:对客观事物的观察或对前人研究成果的复习，并从中发现问题或提出新的问题，进而对问题进行分析和研究，提出假设，通过实验手段验证假设，最终得出科学正确的结论。
科学的精髓是实践。任何假设，无论在逻辑上多么完备和无懈可击，如果未经实验的检验都不能上升为真正的科学理论。实验对于生命科学发展的重要性是不容置疑。在生物学的发展过程中，每个研究者都需要根据自己的实验目的选择合适的实验手段，而掌握其中基本的实验要素是充分利用实验手段达到研究目的的前提。而且对于实验方法的掌握和实施设计性实验两者是相辅相成的。为达到实验的开放性和设计性的要求，作为大学生的我们应对基本实验方法和实验规范有基础的了解，能够按照需要自己设计实验和动手做实验。这其中我们的主观能动性都是不可缺少的，通过了亲手进行一定量的实验，对我们进一步提高实验技能、认识和体会实验的一般程序,理解、归纳和应用实验设计的主要方法，提高自主设计实验的能力都是重要的。
通过了大一大二实验课的学习，我们已经理解了基本的实验原理并掌握了主要的实验技术。在大一大二的实验基础之上，在大三的学习生活中就需要进行一些靠我们自己策划的开放性实验和设计实验，既可以巩固以前所学技术、验证实验原理，又可以培养自己的创造性综合实验的能力。在我们对生物学实验的特点和每个实验所能解决问题的范围有了一定认识，并对实验设计的原则有了一定了解后，就可以运用已理解和掌握的实验设计模式，实验原理和技术方法, 去解决实际问题。一方面巩固已有的实验技能和设计能力，一方面可以向更高的科学层次进军，即提高自己解决未知问题的能力。
建立正确的科学思考模式,是进行生物实验设计、制定实验方案的前提。在这方面，许多著名科学家给我们留下了许多很好的范例，如“细胞学说的发现”、“孟德尔的遗传学实验”、“肺炎双球菌的转化实验”等。我们在学習的过程中，这些都能给我们很好的启示，促进我们对生命的思考与探索。设计性试验对学生的实验技能和理论知识的综合应运是一次检验也是训练我们自己查阅资料拟订试验方案，选择实验材料，分析和处理数据的良好机会，而我们能否圆满的完成设计性试验，的确是一个不小的挑战。
实验设计的过程中，我们需要遵循以下的实验原则：
一、科学性原则，科学性是生物设计实验的首要原则，所谓科学性是指开放性实验和设计实验要依照科学实验原理，我们所使用的实验步骤、操作程序和方法必须与生物学理论和生物学方法论相一致。二、可行性原则，是指在实施生物实验和设计时必须可行，我们所选用的实验步骤和方法大部分必须运用已有的知识，可以开放使用有关仪器、设备和材料，并且已经掌握其操作程序。三、简约性原则，是指在不影响实验结果和培养自我综合实验能力的前提下，尽量采用能独立操作使用的仪器设备和方法，选用价格适宜且易获取的实验材料作为实验的对象。四、可重复性原则，重复、随机和对照是保证实验结果正确性的三大原则，任何实验都必须具有足够的实验次数，才能判断结果的可靠性。
依据以上的实验原则我们可以通过一个具体的实验方案来说明设计性试验：
如学习过了孟德尔的遗传定律之后，我们能不能自己亲自动手来验证一下分离定律，自由组合定律以及连锁交换定律呢，如此我们便可以设计一个探究性实验，通过自己查找资料，确定进行实验的模式生物以及实验用具与器材，开始实验前撰写设计性报告，以及在实验结束后认真对比最终结果与自己预定结果的偏差，从而得出最终结论。
孟德尔定律是G.J.孟德尔根据豌豆杂交实验的结果提出的遗传学中最基本的定律，他最早选用豌豆，根据从简单到复杂的原则，提出了分离定律和自由组合定律，对之后遗传学的发展奠定了基础。
分离定律（law of segregation）是指在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。
自由组合定律（the Law of Independent Assortment）是指非同源染色体上的决定不同对性状的基因在形成配子时等位基因分离，不同对基因（非等位基因）之间互不干扰，其实质是F1产生配子时，等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。最初由孟德尔在做两对相对性状（豌豆的子叶颜色黄色，绿色，圆粒和皱粒）的杂交实验时发现，基因分离比为9:3:3:1。
伴性遗传（sex－linked inheritance）是指性染色体上的基因所控制的性状的遗传方式。又称性连锁（遗传）或性环连。
本实验为自我设计性实验，需要我们依据设计性实验的基本原则进行实验设计。我们实验的目的是分别验证三种不同的遗传方式（自由组合，伴性遗传和基因的连锁交换），所以我们要选取不同的果蝇组合进行杂交。选用灰身长翅和檀黑体残翅来同时验证分离定律和自由组合定律，用既是白眼突变型，又是三隐性突变型的个体（小翅、焦刚毛、白眼），我们选用它和野生型(红眼，长翅，直刚毛)同时来验证伴性遗传和基因的连锁交换。
选择好了实验所用实验动物和实验器材之后，按照与上所述的亲本组合类型两对放入培养瓶，分别进行正反交实验，并贴上标签，写上杂交组合、实验时间、实验者的姓名等内容。将培养瓶置于25℃下培养一周。
第二周将培养瓶中所有亲本蝇清除，继续培养一周，并配置新的培养基，以备第三周用。
第三周,观察并记录正反交组合中F1的性状。从正反交组合中的F1中各挑选出两对果蝇，放入一个新的培养瓶，贴上标签，在25℃下继续培养。
第四周,将培养瓶中所有亲本蝇清除后，继续培养一周。
第五周当F2代果蝇数目足够时，将成蝇全数麻醉至死，倾倒在白色硬纸板上，用解剖镜观察果蝇的不同性状，分别统计并记录数据。
本次实验是自主设计型的实验，整个过程自主参与的方面占绝大部分。持续的时间长，有很强的连续性。但是通过这次实验，我们能把理论与实际更好的结合，将实验现象与数理统计更好的结合,提高了自己实验的能力,并且体会到前人实验的不易。
通过开展设计性实验，不仅充分发挥了自我的思维与想象能力,在学习过程中培养了创新意识和自我能动性，并且在此过程中我们也学会并掌握了一些较为复杂的实验方法，能够正确的使用一些复杂的精密仪器设备，并可以准确地采集实验数据，从而增强了自己对实验数据和结果的逻辑分析能力以及得出正确合理结论的能力。
大学生物学开放性实验和设计性实验的模式，对提高大学生的综合能力和培养我们科学探索精神有着重要的意义，也我们将来在科学道路上继续奋斗打下了基础。因此大学生物学开设创新性实验是十分必要和重要的。
关键词：生物科学 探究性试验 大学生创新精神
在科学技术高速发展的今天，作为新时代的大学生，我们急切需要培养的是自身的勇于探索与创新精神，而在在生物学的发展过程中，更是需要我们通过具体实验观察与探究来提高自己的综合能力与创新精神。
生命科学和其他科学一样，对一个问题的科学思考模式是:对客观事物的观察或对前人研究成果的复习，并从中发现问题或提出新的问题，进而对问题进行分析和研究，提出假设，通过实验手段验证假设，最终得出科学正确的结论。
科学的精髓是实践。任何假设，无论在逻辑上多么完备和无懈可击，如果未经实验的检验都不能上升为真正的科学理论。实验对于生命科学发展的重要性是不容置疑。在生物学的发展过程中，每个研究者都需要根据自己的实验目的选择合适的实验手段，而掌握其中基本的实验要素是充分利用实验手段达到研究目的的前提。而且对于实验方法的掌握和实施设计性实验两者是相辅相成的。为达到实验的开放性和设计性的要求，作为大学生的我们应对基本实验方法和实验规范有基础的了解，能够按照需要自己设计实验和动手做实验。这其中我们的主观能动性都是不可缺少的，通过了亲手进行一定量的实验，对我们进一步提高实验技能、认识和体会实验的一般程序,理解、归纳和应用实验设计的主要方法，提高自主设计实验的能力都是重要的。
通过了大一大二实验课的学习，我们已经理解了基本的实验原理并掌握了主要的实验技术。在大一大二的实验基础之上，在大三的学习生活中就需要进行一些靠我们自己策划的开放性实验和设计实验，既可以巩固以前所学技术、验证实验原理，又可以培养自己的创造性综合实验的能力。在我们对生物学实验的特点和每个实验所能解决问题的范围有了一定认识，并对实验设计的原则有了一定了解后，就可以运用已理解和掌握的实验设计模式，实验原理和技术方法, 去解决实际问题。一方面巩固已有的实验技能和设计能力，一方面可以向更高的科学层次进军，即提高自己解决未知问题的能力。
建立正确的科学思考模式,是进行生物实验设计、制定实验方案的前提。在这方面，许多著名科学家给我们留下了许多很好的范例，如“细胞学说的发现”、“孟德尔的遗传学实验”、“肺炎双球菌的转化实验”等。我们在学習的过程中，这些都能给我们很好的启示，促进我们对生命的思考与探索。设计性试验对学生的实验技能和理论知识的综合应运是一次检验也是训练我们自己查阅资料拟订试验方案，选择实验材料，分析和处理数据的良好机会，而我们能否圆满的完成设计性试验，的确是一个不小的挑战。
实验设计的过程中，我们需要遵循以下的实验原则：
一、科学性原则，科学性是生物设计实验的首要原则，所谓科学性是指开放性实验和设计实验要依照科学实验原理，我们所使用的实验步骤、操作程序和方法必须与生物学理论和生物学方法论相一致。二、可行性原则，是指在实施生物实验和设计时必须可行，我们所选用的实验步骤和方法大部分必须运用已有的知识，可以开放使用有关仪器、设备和材料，并且已经掌握其操作程序。三、简约性原则，是指在不影响实验结果和培养自我综合实验能力的前提下，尽量采用能独立操作使用的仪器设备和方法，选用价格适宜且易获取的实验材料作为实验的对象。四、可重复性原则，重复、随机和对照是保证实验结果正确性的三大原则，任何实验都必须具有足够的实验次数，才能判断结果的可靠性。
依据以上的实验原则我们可以通过一个具体的实验方案来说明设计性试验：
如学习过了孟德尔的遗传定律之后，我们能不能自己亲自动手来验证一下分离定律，自由组合定律以及连锁交换定律呢，如此我们便可以设计一个探究性实验，通过自己查找资料，确定进行实验的模式生物以及实验用具与器材，开始实验前撰写设计性报告，以及在实验结束后认真对比最终结果与自己预定结果的偏差，从而得出最终结论。
孟德尔定律是G.J.孟德尔根据豌豆杂交实验的结果提出的遗传学中最基本的定律，他最早选用豌豆，根据从简单到复杂的原则，提出了分离定律和自由组合定律，对之后遗传学的发展奠定了基础。
分离定律（law of segregation）是指在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。
自由组合定律（the Law of Independent Assortment）是指非同源染色体上的决定不同对性状的基因在形成配子时等位基因分离，不同对基因（非等位基因）之间互不干扰，其实质是F1产生配子时，等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。最初由孟德尔在做两对相对性状（豌豆的子叶颜色黄色，绿色，圆粒和皱粒）的杂交实验时发现，基因分离比为9:3:3:1。
伴性遗传（sex－linked inheritance）是指性染色体上的基因所控制的性状的遗传方式。又称性连锁（遗传）或性环连。
本实验为自我设计性实验，需要我们依据设计性实验的基本原则进行实验设计。我们实验的目的是分别验证三种不同的遗传方式（自由组合，伴性遗传和基因的连锁交换），所以我们要选取不同的果蝇组合进行杂交。选用灰身长翅和檀黑体残翅来同时验证分离定律和自由组合定律，用既是白眼突变型，又是三隐性突变型的个体（小翅、焦刚毛、白眼），我们选用它和野生型(红眼，长翅，直刚毛)同时来验证伴性遗传和基因的连锁交换。
选择好了实验所用实验动物和实验器材之后，按照与上所述的亲本组合类型两对放入培养瓶，分别进行正反交实验，并贴上标签，写上杂交组合、实验时间、实验者的姓名等内容。将培养瓶置于25℃下培养一周。
第二周将培养瓶中所有亲本蝇清除，继续培养一周，并配置新的培养基，以备第三周用。
第三周,观察并记录正反交组合中F1的性状。从正反交组合中的F1中各挑选出两对果蝇，放入一个新的培养瓶，贴上标签，在25℃下继续培养。
第四周,将培养瓶中所有亲本蝇清除后，继续培养一周。
第五周当F2代果蝇数目足够时，将成蝇全数麻醉至死，倾倒在白色硬纸板上，用解剖镜观察果蝇的不同性状，分别统计并记录数据。
本次实验是自主设计型的实验，整个过程自主参与的方面占绝大部分。持续的时间长，有很强的连续性。但是通过这次实验，我们能把理论与实际更好的结合，将实验现象与数理统计更好的结合,提高了自己实验的能力,并且体会到前人实验的不易。
通过开展设计性实验，不仅充分发挥了自我的思维与想象能力,在学习过程中培养了创新意识和自我能动性，并且在此过程中我们也学会并掌握了一些较为复杂的实验方法，能够正确的使用一些复杂的精密仪器设备，并可以准确地采集实验数据，从而增强了自己对实验数据和结果的逻辑分析能力以及得出正确合理结论的能力。
大学生物学开放性实验和设计性实验的模式，对提高大学生的综合能力和培养我们科学探索精神有着重要的意义，也我们将来在科学道路上继续奋斗打下了基础。因此大学生物学开设创新性实验是十分必要和重要的。