高中生物实验设计原则和方法

生物实验设计原则和方法,一、实验设计的原则,实验设计的原则有：科学性原则、对照原则、单一变量原则和平行重复原则等。从做题的角度出发，在设计实验时，应着重注意单一变量原则和对照原则。,单一变量原则即一个实验中只能有一个自变量，即实验过程中欲处理的实验因素，其他实验条件各组应当一致，以避免或减少无关变量和额外变量的干扰。,1.单一变量原则,.,例如“探究海藻糖是否可以保护组织细胞免受低温损伤”实验中，“是否添加海藻糖”为自变量，其余的条件如温度（低温）、组织细胞的量等都是无关变量，甲、乙两组应保持相同。又如“验证活细胞细胞膜具有选择透过性”实验中，“A、B两烧杯中的不同pH值”为自变量，烧杯大小、花瓣多少等是无关变量。,除了自变量外：实验材料要相同，包括数量、大小、生理状况等；实验器具要相同，包括材质、大小等；实验试剂要相同，包括种类、成分、浓度、体积等；环境条件要相同且适宜，例如温度、光照、pH等。,怎样在实验中体现单一变量原则？,对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照对比，排除无关变量的影响，增加实验结果的可信度和说服力。通常，一个实验总是分为实验组和对照组。实验组，是接受实验变量处理的对象组；对照组，是不接受实验变量处理的对象组。,2.对照原则,.,至于哪个作为实验组，哪个作为对照组，一般是随机决定的。按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：,（1）空白对照：指不做任何处理的对象组。,如“验证活细胞细胞膜具有选择透过性”实验中，A组烧杯中加了盐酸，B组加等量清水，B组相对A组而言不含HCl，B组就是空白对照。,（2）相互对照：指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照。在等组实验法中，大都是运用对照。例如“探究光照对植物生长的影响”实验。（3）自身对照：指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的状况为对照组，实验处理后的变化则为实验组。（4）条件对照：指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的。,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进行，因此在进行实验设计前首先要认真分析实验目的。通过分析实验目的一方面可确定实验变量，为实验条件的控制、对照实验的设置提供依据；另一方面可确定实验性质，即实验是“验证性实验”还是“探究性实验”，以便能正确地预期实验结果和结论。,二、实验设计程序,2、细心弄清实验要求。一种生物学现象的证实可通过不同的实验来证明，但究竟选用何种方案，则要根据题目要求和所给的材料及用具来确定，所以在把握实验目的后，要细心地弄清题目的要求和题中的条件，特别是不能随意增减材料，否则尽管实验设计得很完美，但若不合题意，还是会丢分甚至不得分。,3、精心策划方法步骤。实验方法步骤的策划是整个实验设计的精髓，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，设计中应注意遵循设计的原则。实验步骤一般为三步：第一步，取材，分组，编号；（有时需要先对部分材料进行加工）第二步，分组处理，设置对照，控制变量；（有时此步也可以分为几个步骤）第三步，观察实验现象。,4、准确预测实验结果和结论。实验结果即实验过程中观察到的实验现象或收集到的数据；结论则是通过对实验结果的分析得出的定性表述。结论应紧扣实验目的，回答实验目的提出的问题。实验目的的类型不一样，结果和结论的写法就不一样。,验证性实验：验证性实验的实验目的是“预料之中”的，因此结果和结论只有一种情况。结果即为由所学知识或实验原理推出的现象，结论即为实验目的。,探究性实验：探究性实验是对未知的生物学现象进行探索，因此预期的结果及结论是所有可能出现的情况，为多种情况。其书写格式一般为“如果则；如果则”。,.,例一：（探究型）请你根据相关知识，设计一个实验探究镁是植物生长发育过程所必需的元素，请写出简要步骤、预期结果及结论。实验材料和用具：若干株番茄幼苗、蒸馏水、各种元素、多个培养瓶等。,三、实验设计例题,实验步骤：1、配制完全营养液和缺镁营养液；2、取相同的培养瓶10个，等分成A、B两个组；3、向A组各瓶分别加入等量的完全营养液，向B组各瓶分别加入和A组各瓶等量的缺镁营养液；4、将长势基本相同的10棵番茄幼苗分别放入A、B组10个培养瓶中，置于相同、适宜的环境条件下培养；5、一段时间后观察结果；,.,预期结果及结论：1、若A组全部/大部分植株生长良好，B组全部/大部分生长异常，则说明镁是植物生长发育的必需元素；2、若A组和B组植株均生长良好，则说明镁不是植物生长发育过程的必需元素；,例二：（验证型）已知光照强度、温度和二氧化碳浓度均能影响植物生长，且“在一定的光照强度范围内,在其他条件适宜的情况下，光照越强，幼苗的质量增加越快”试设计一个实验验证之，并写出简要步骤、预期结果及结论。实验材料：花盆若干、玉米幼苗若干、来自同一处的土壤若干以及减弱或加强光照的设备若干,.,实验步骤：1、取相同的花盆15个，分成等量的甲乙丙三组；2、向各花盆加入等量的来自同一处的土壤适量，分别植入一株生长状况大致相同的玉米幼苗；3、对甲组幼苗施以弱光照，乙组适当遮荫（相当于全光照的1/25），