目前在高中生物课堂教学中强化学生实验设计能力的培养，不管从大的方面训练学生在学习生物课堂中的思维品质，培养学生的创新能力，还是从小的方面应对高考都有非常重要的现实意义。实验基本理论为实验教学提供理论依据，掌握它对提高实验教学质量是大有裨益的。实验的基本准则有：假设验证原则、单一变量原则、平衡控制原则、实验对照原则、真实客观原则。实验设计的原则有：科学性原则、可行性原则、简便性原则、可重复性原则。
　　一、发挥实验理论的指导作用
　　往年高考理科综合题中有一道“验证钙离子在血液凝固中的作用”的实验设计题，评卷教师反映，该题得分率很低，答案五花八门，例如：有的把兔子放在试管中；有的将兔子浸泡在氯化钙溶液或草酸钾溶液中；有的没做对照实验；有的无视题目要求，在兔子身上切开伤口，往伤口上直接滴药品或者直接向兔子体内注射药品等，这些都反应出了考生实验设计能力是何等的不尽人意！深究一下，就不难发现根本原因是这些学生的实验基本理论匮乏、实验原则意识淡薄。其实该题所考查的重点并不是生理卫生知识，而是实验素质，例如需要用到对照实验的原理和方法，在高中生物的“比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”、“探索淀粉和蔗糖水解的作用”等实验中已有介绍，考生只要将这一实验方法迁移到这一新情境中来，问题就迎刃而解了。
　　二、重视实验程序的分析
　　加强实验能力的培养，既要重视分析和解释实验现象和结果（数据），以及推导实验结论能力的培养，也要重视培养设计简单实验方案的能力。要提高学生解答实验设计题的能力，教师不仅要让学生明确实验的目的、步骤和仪器的使用方法，而且要让学生了解和掌握研究生物學的方法原理。学生实验，不能单纯地依实验指导按部就班，出现结果就大功告成。要指导学生理解实验程序，分析实验中每一步骤的作用，每一个处理的意义，以及各步骤之间的联系。比如，观察植物细胞有丝分裂实验，其实验程序“培养根尖-解离-漂洗-染色-制片”，首先应该分析每一环节安排的前后顺序的理由，然后分析每一步的必要性和原理。如为什么用质量分数为15%盐酸解离？其目的何在？染色前为什么要漂洗？为什么染色？用什么试剂染色？龙胆紫染色的原理是什么？只有这样才能逐步形成良好的科学素质，碰到新的实验才会从根本上把握住设计的思路或方案。
　　三、培养实验设计题的解题思路
　　一个完整的实验探究过程包括以下6个环节：发现问题、提出问题、实验设计、实验实施、推导结论和运用结论。实验设计是联系问题的结论的必经的桥梁。实验设计题的解题思路一般包括以下几点：
　　（1）准确把握实验目的。实验目的是整个实验设计的灵魂，所有实验步骤的设计都要围绕实验目的这个核心来进行。
　　（2）细心弄清设计要求。一个结论的证实，可通过许多不同的实验来证明，但空间应选用何种方案，则要根据题目的具体要求来确定。
　　（3）精心策划实验方法。实验方法的策划是整个设计的精髓，是一个好的实验设计最富有创意的闪光之处，也是搞好实验设计的关键所在。如化学物质的检测方法，实验结果的显示方法，实验条件的控制方法。
　　（4）合理设计操作过程。基本的实验方法选定以后，紧接着应酬设计具体的操作细节，这些操作细节的设计要合理规范、切实可行，否则也会造成很大的失分。
　　（5）严格设置对照实验。同一种实验结果可能是由于多种不同的实验因素所引起的，如果没有严格的对照实验，即使出现了某种预想的实验结果，也很难保证实验结果是由某因素所引起的。这样就使得所设计的实验缺乏应有的说明力。如何设置对照实验？对照实验是指除所控因素外其他条件与被对照实验完全对等的实验。对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其他条件的完全对等”。
　　（6）准确预测实验结果。实验设计方案完成后，根据理论知识和实验原理对实验可能出现的结果进行预测，分析实验的科学性和合理性。
　　（7）组织简明的语言文字。步骤设计一般不宜连续描述，往往需要分段叙说：试管（或烧杯、水槽等）要给予编号，如A 、B或甲、乙：叙说中尽量要用规范的实验术语，不能用含糊的口语。
　　四、加强实验设计题训练，培养学生科学思维品质
　　（1）将课本实验进行适当延伸、补充及重新设计。例如，教师可帮助学生设计探索性对比实验，验证酶的专一性，易受温度、酸碱度的影响。做“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验时，让学生设计测量洋葱细胞浓度的方法步骤。让学生设计实验证明对光合作用最有效的光是红光和蓝紫光。做“叶绿体中色素的提取与分离”实验时，先让学生按照课本上的要求操作，再请他们想想操作过程中哪些步骤可以改进？同学们提出许多改进方案：有的同学提出用自动铅笔代替毛细吸管；有的提出用盖玻片的一侧蘸取滤液再印在滤纸上；有的改用圆形滤纸，滤液滴在圆心上，并把层析液也滴在圆心上，进行扩散等等。这些方案的设计都体现了学生的创新精神，锻炼了学生的实验设计能力和实际操作能力。
　　（2）选择一些有研究意义的问题设计实验方案，让学生操作探索。如设计硝酸钾溶液的浓度与质壁分离及自动复原的研究；用放射性同位素示踪技术证明光合作用过程中氧气的来源、二氧化碳的去路，这种方法还可以用在哪些实验上？植物的茎背地性生长，到底是重力作用还是单侧光作用，或者是重力和单侧光共同作用的结果呢？植物学矿质元素缺乏症是怎样验证的？又如：为探究光的有无对种子萌发的影响，请你依据所给材料和用品（数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒不定期的种子等）设计出实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。即运用科学基础理论并针对社会背景中的生产、生活、科研等实际问题设计实验方案，进一步培养学生的实验设计能力。
　　实验设计的每一环节、每一手段的选择都要做到科学、严密，需要学生动用已学过的多种理论知识，结合实验操作的经验，经过周密的分析，必要的逻辑推理才能做出一个科学、合理的实验设计方案，否则目标就难以达到。可以这样说，实验设计的过程就是科学思维的过程。实验设计教学不仅为学生提供了生动鲜明的生物学图景，为学生创造积极思维和实践的机会，更重要的是培养了学生科学的思维能力。