初中生物实验设计

中学生物实验设计什么是实验设计实验设计是指实验者在正式进行科学实验之前，根据一定的目的和要求，采用科学相关知识原理，制定实验中的材料、方法、程序等所有方案。 也就是说，必须为一个研究课题提供可行的方案，通过该方案的实验得出一个生物学结论，对某种生物学现象进行科学解释。实验设计的基本内容相对完整的生物实验设计方案一般包括：1 .实验主题的确定2、提出假设，对可见现象提出推测或解释3、实验，即根据实验目的和提出的假设，设计具体的实验方法和程序4、在验证预测，即假设之前，提出实验预测结果5 .观察实验现象，收集实验数据6 .分析7 .推理8、交流、评价等。实验设计的基本原则和注意事项生物学实验必须实现严密的科学，必须遵循以下六个原则一、控制性原则生物学实验室通过控制和介入实验对象进行的探索活动与以下4种变量有关(1)实验变量和反应变量实验变量也称为自变量，是指实验中实验者操作并给出的要素和条件。 又称反应变量、应变变量，是指实验中实验变量的变化引起的变化和结果。 通常实验变量是原因，反应变量是结果，两者有因果关系。 实验的目的是得到并解释这个前因的结果。 例如，在“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中，给定的低温(冰)、适温(37C )、高温(沸水浴)是实验变量，唾液淀粉酶水解淀粉的反应速度也随着低温、适温、高温条件的变化而变化，这就是反应变量。 本实验的目的是获得并解释温度变化(实验变量)与酶活性(反应变量)之间的因果关系。(2)独立变量和追加变量无关变量也称为控制变量，是指影响实验中实验变量以外的实验变化结果的因素和条件。 附加变量也称为噪声变量，是指实验中无关变量引起的变化和结果。 显然，附加变量会干扰反应变量。 例如，在上述实验中，除了实验变量(例如低温、合适温度、高温)以外，试管清洁度、唾液的新鲜度和稀释度、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂溶液的PH值、给药量、浓度和纯度、实验操作顺序、温度处理的时间长度等是无关的变量，对低温、合适温度、高温这3组实验要求同等、均衡、稳定， 无论变量中的任何一个或某些因素或条件，如果三个实验组的处理不相等、不均匀或不稳定，则实验结果中会产生多馀的变量，产生噪声，导致误差。 实验的关键之一是控制无关变量，减少附加变量。二、对照原则对照是实验控制的手段之一，仍以消除无关变量对实验结果的影响为目的。 实验对照原则是实验设计和实施的标准之一。 通过设置实验对照，可以排除无关变量的影响，提高实验结果的可靠性和说服力。通常，一个实验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，对照组也称为控制组，对于实验假说来说，是不接受实验变量处理的对象组。 将哪个组作为实验组，哪个组作为对照组，一般是随机决定的。 因此，理论上实验组与对照组无关变量的影响相等、平衡，实验组与对照组的差异可以认定为来自实验变量的效果，这样的实验结果是可靠的。 根据对照的内容和形式，通常有以下对照类型(1)空白对照是指不进行实验处理的对象组。 例如，“在教材中观察淀粉酶对淀粉的催化作用的实验中，以蒸馏水为淀粉酶的对照为空白对照。(2)自我对照是指实验组和对照组以同一对象进行，即不另行设置对照。 单组法和轮组法一般包括自我对照，例如“植物细胞质壁分离和恢复”实验是典型的自我对照(细胞分离和恢复状态分别与生活状态对比)。 自我对照、方法简便、重要的是查明实验前后现象变化的差异，实验处理前对象情况为对照组，实验处理后对象变化为对照组。(3)所谓条件对照，是对对象实施某种实验处理，这个处理是对照的意思，或者这个处理不是实验假说给出的实验变量的意思。 例如，在“动物激素饲养小动物”的实验中，采用如下的实验方法甲组：给予甲状腺激素b组：给予甲状腺抑制剂(条件对照组)c组：不给药(空白对照组)很明显，乙组是条件对照。 该实验机设置条件对照，设置空白对照，通过比较和对照，能够充分说明实验变量甲状腺激素促进蝌蚪的生长发育。(4)相互对照不分别设置对照组，各实验组相互对照，等组实验法多采用相互对照。 例如，“植物激素与性实验”等组实验，5个实验组相互对照，均衡抵消无关变量的影响，实验结果令人信服。三、单一变量原则每个对照实验只设定一个变量。 也就是说，实验组和对照组只有一个要素(处理条件)不同，一次对照实验中两个以上要素不同，实验结果就没有说服力。四、随机化原则随机化的意义是消除或减少实验中的系统误差，避免实验结果的偶然性，例如受试者或调查对象的随机抽样。五、重复原则某些具体实验的结论不一定能概括同类的东西的本质。 例如，对于同一作物品种，在光、水分、土壤肥力等因素相同的条件下，通过控制不同温度，考察温度对该作物品种生长的影响，其实验结果差异不能及时得出其影响的结论，可能具有植物个体间差异的作用，具体操作可能有差错的影响这是为了证实实验结论的真实性，反复实验的方法是必要的。六、可行性原则实验材料、药品、器材比较容易得到的实验程序具体，操作简单，无所思考的实验现象如颜色变化、沉淀和气体的产生、动植物体的生理变化等都可以明显观察、记录、量化，可以尽量量量化。另外，在实验设计时应注意： (1)实验的结论是支持假设也不支持假设，或者与假设无关，根据情况肯定假设也可以再假设；(2)实际观察实验现象，记录实验数据，科学处理实验数据，例如取平均值、图形数据等实验方法和程序的设计举出具体例子，介绍实验步骤的设计例如，利用清晰的肉汤，探讨食物腐败的原因和控制方法。实验方案：预期的实验结果如下：实验设计思路分析：要求明确实验目的，寻找防止食物腐败的方法分析实验原理食物腐败是指生长大量微生物，抑制其生长寻找准实验变量的实验变量：隔绝空气或温度、水分等确定实验组数2组，实验组：无空气对照组：不隔绝选择实验材料和道具清楚的肉汤、酒精灯、试管等把澄清的肉汁平均平分。 首先加热杀菌，用保鲜膜复盖瓶口另一个实验步骤是确认其暴露在空气中，给予相同的适当温度，光照，培养一定时间后，观察结果并记录。实验结果预计实验组肉汁依然清晰，对照组会浑浊变质分析实验结果结论微生物是引起食物腐败的主要原因评估：1 .对于完整的实验，值得关注的环节是实验目的实验原理的实验方法和程序的实验现象和结果的实验结论(一般规律)。2、实验材料和试剂的使用应注意：一是问题所列材料和试剂一般应充分利用；二是只要主题条件允许，不能自由添加实验材料和试剂。3、由于实验设计是一个开放性问题，因此可能存在许多实验方案、步骤，但一般应遵循简便性、可行性、安全性和准确性等一些要求。练习：1、提供大小相近的蝌蚪20只、大培养皿2只(可培养蝌蚪)、标签2张、