第3单元　素养提升1　实验设计的一般原则和基本方法

第三单元细胞的代谢素养提升1

实验设计的一般原则和基本方法1.

实验设计的一般原则(1)单一变量原则：即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜。如生物材料相同(大小、生理状况、年龄、性别等)、实验器具相同(型号、洁净程度等)、实验试剂相同(用量、浓度、使用方法等)和条件相同(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)。(2)对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其余因素都相同)，以便减小实验误差。常用的对照方法包括：空白对照、自身对照、条件对照、相互对照。(3)平行重复原则：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。(4)科学性原则：在设计实验时必须有充分的科学依据，即实验目的要明确，实验原理要正确，实验研究的材料和实验方法的选择要恰当，整个实验设计的思路和实验方法的确定都不能偏离实验原理、有关的生物学知识及其他学科领域的基本知识。2.实验设计中的变量分析和处理对自变量的处理方法：(1)“加”或“减”：例如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺。(2)“换”：例如探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。3.

实验设计的基本方法实验设计的程序：明确实验目的→选择实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期实验结果→得出实验结论。(1)实验目的①验证性实验：寻找题干信息，一般写有“验证……”即为该实验的实验目的。②探究性实验：首先分析实验的自变量和因变量。此类实验的实验目的一般书写为“探究自变量对因变量的影响”“探究自变量与因变量的关系”“探究自变量的作用”等等。(2)实验假设假设是指用来说明某种现象，但未经证实的论题，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。提出的假设可能正确，也可能错误，但必须能解释题目现象或与题干相符，一般情况下，若是实验中要求写出你的假设，我们应根据自己平常积累的知识，写出认为最可能的一种假设。(3)实验原理实验原理就是进行实验的理论依据，书写基本套路概括为“已知条件找变量→根据目的提结论→依据材料判结果→结论结果巧联系→组织语言写原理”。(4)实验思路思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。比如：用某种方法处理某种材料，观察其对某方面的影响效果。一般须体现“对照思想”，显示自变量和因变量，对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。(5)实验步骤步骤是“做法”，是更为“细节化”的操作流程，其要求“精确细致”。必须体现“自变量”如何设置，“因变量”如何获得，“无关变量”如何保证相同且适宜。实验步骤设计的一般程序：(6)实验结果和结论实验结果是通过观察或测量得到的实验现象，是实验实际出现的情况。实验结论是根据实验现象，对实验因变量与自变量关系进行分析，得出的具有普遍意义的理论性结论。实验结论的得出必须依据实验结果。

(2021·江苏卷节选)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦，实验方法是：取培养10～14d的大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，测定、计算光合放氧速率(单位为μmolO2·mg－1chl·h－1，chl为叶绿素)。请完成下表。实验步骤的目的简要操作过程配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，再用丙酮稀释成不同药物浓度，用于加入水中设置寡霉素为单一变量的对照组①_________________________________________②____________________________对照组和各实验组均测定多个大麦叶片光合放氧测定用氧电极测定叶片放氧③_________________称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮减少叶片差异产生的误差叶绿素含量测定

审

答

指

导本题考查线粒体对光合作用的影响，以表格的形式考查实验设计的思路。解题的关键是理清实验目的与操作过程之间的因果关系。设计实验遵循单一变