生物学实验设计的基本原则和注意事项.doc

生物学实验设计的基本原则和注意事项 科学是以实验为基础，实验是科学的生命源泉。对于生命科学而言，实验同样具有举足轻重的地位。实验不仅意味着某种精确的操作，而且更是一种思考和探索的方式，所以，生物实验题特别是探究试题，在近几年的高招试卷中，出题频率明显逐年加大。签于此，若能对高中生物实验方面的设计原则及要注意的事项等进行梳理和总结，对推行素质教育，培养学生探索能力和创新能力，提高实验教学质量，无疑是大有裨益的。 一、　实验设计的基本原则　1.1　科学性原则　是指实验的原理要符合科学原理,实验结果的预期要有科学依据,实验的各个环节都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。科学性原则具有两个方面的含义。首先，必须保证实验的设计不出现科学性错误；其次,实验设计要具有科学思想和科学方法的因素.具体来说,生物学实验设计的科学性原则体现在以下几个方面: 1.1.1 实验原理的科学性　　实验原理是实验设计的依据,也是用来检验和修正实验过程中失误的依据，因此它必须是经前人总结或经科学检验得出的科学理论。 1.1.2 实验材料选择的科学性　　根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料,是保证实验达到预期结果的关键因素之一。例如,孟德尔选用严格自花传粉的豌豆作为杂交实验的材料以及植物细胞的质壁分离和复原实验选用紫色洋葱鳞片叶表皮细胞作为实验材料都是经典的成功选材的范例。 1.1.3 实验方法的科学性　　巴甫洛夫有句名言,方法掌握着研究的命运。只有科学而严谨的实验方法,才能得出正确而可靠的实验结果。如证明植物细胞呼吸释放CO2的实验时作如下设计：通入的空气首先经过NａOH溶液除去其中的CO2，再经过Ca（OH）2溶液检验CO2是否除尽，最后才通入装有萌发种子的密封瓶中。只有经过这样的步骤，才能排除干扰因素（空气中的CO2），才能证明瓶中排出的CO2确实来源于种子。 1.1.4 处理实验结果的科学性，这是指对于实验得出的结论不能简单对待，而应该首先作出记录，然后整理，最后再经过仔细分析，找出它们所能够透露给我们的最大信息量。如下面这个实验：用含有各种必需矿质元素的溶液培养大麦，48小时后，测定种子的浓度占该离子开始浓度的百分比，实验结果如下： 实验条件 水分消耗（mL） Ca2+（%） K+（%） Mg2+（%） 光照 1090 135 27 179 黑暗 534 105 35 113 上面的结果因为经过了记录和整理，所以使人一目了然。观察这个实验结果，首先可分析出该实验中设计了哪些对照组。由上表可知，表中出现三组对照：一组是有光与无光，一组是水分的吸收与矿质元素的吸收，还有一组是不同的矿质元素的吸收情况比较。所以，我们分析结果时，也应从这三方面入手，得出如下实验结论：一是植物对水分和矿质元素的吸收，与光有一定的关系，一是植物对水分和矿质元素的吸收是相对独立的两个过程，三是植物对矿质元素的吸收具有选择性。 1.2 单一变量原则 1.2.1变量 实验过程中，变量是指可被操纵的特定因素或条件，根据在实验中的作用，可分为两大类。 1.2.1.1 实验变量与反应变量 实验变量，亦称自变量，指实验中由实验者所操纵、给定的因素或条件。反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的即在于获得和解释这种前因后果。例如, 在“温度对酶活性的影响”实验中，所给定的低温(冰块)、适温(37℃)、高温(沸水浴)就是实验变量。而由于低温、适温、高温的条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是反应变量，该实验的目的即在于获得和解释温度变化(实验变量)与酶的活性(反应变量)的因果关系。 1.2.1.2 无关变量与额外变量 无关变量，亦称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件。额外变量，亦称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对反应变量起干扰作用。例如，上述实验中除实验变量(低温、适温、高温)以外，试管洁净程度、唾液新鲜程度和稀释浓度、可溶性淀粉溶液浓度、试剂的剂量、浓度和纯度、实验操作程序、温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，就会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。实验的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量。在实验设计和操作中，要尽量减少无关变量，而且不同的实验组中的无关变量应完全相同，这样就会避免实验结果的差异是由于无关变量引起的可能性，便于清晰地研究实验变量与反应变量的关系。 1.2.2 单一变量原则 是处理实验中的