高中生物实验设计基本原则

'高中生物实验设计基本原则一、实验设计的基本内容      1、实验名称：是关于一个什么内容的实验。      2、实验目的：要探究或者验证的某一事实。      3、实验原理：进行实验依据的科学道理。      4、实验对象：进行实验的主要对象。      5、实验条件：完成该实验必备的仪器、设备、药品条件。      6、实验方法与步骤：实验采用的方法及必需的操作程序。      7、实验测量与记录：对实验过程及结果应有科学的测量手段与正确的记录。      8、实验结果猜测及分析：能够猜测可能出现的实验结果并分析导致的原因。      9、实验结论：对实验结果进行正确的描述并给出一个科学的结论。二、实验设计的基本原则1、科学性原则      所谓科学性，是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定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。如：淀粉酶水解淀粉的顺序问题。2、单一变量原则      （1）变量：或称因子，是指实验过程中所被操作的特定因素或条件。按性质不同，通常可分为两类： ①实验变量与反应变量      实验变量，也称为自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。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”的实验中，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。②无关变量与额外变量      无关变量，也称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。额外变量，也称干扰变量，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有干扰作用，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、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯度，实验操作程度，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；假如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，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。实验的要害之一在于控制无关变量或减少额外变量，以减少误差。       （2）单一变量原则      在实验设计中仅仅改变实验中的某一项变量，其它因子不变，在此条件下，观察、研究该变量对实验材料和实验结果的影响。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要做到前后一致。当然还有多变量综合研究的原则，这在高中生物实验设计中涉及的较少。3、对照性原则      对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除无关变量对实验结果的影响。实验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，即可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。      通常，一个实验总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，也称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组，至于哪个作为实验组，哪个作为对照组，一般是随机决定的，这样，从理论上说，由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的，被平衡了的，故实验组与对照组两者之差异，则可认定为是来自实验变量的效果，这样的实验结果是可信的。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： 指不做任何实验处理的对象组。例如，在“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”的实验中，向甲试管溶液加入试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。②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。单组法和轮组法，一般都包含有自身对照。如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。自身对照，方法简便，要害是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。 ③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，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。例如。“动物激素饲喂小动物”的实习实验，采用等组实验法，其实验设计方案是：甲组：饲喂甲状腺激素（实验组）；乙组：饲喂甲状腺抑制剂（条件对照组）；丙组：不饲喂药剂（空白对照组）；虽然，乙组为条件对照。该实验即设置了条件对照，又设置了空白对照，通过比较、对照、更能充分说明实验变量——甲状腺激素有促进动物的生长发育。④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，大都是运用相互对照，如“植物的向性”的等组实验中，5个实验组采用的都是相互对照，较好的平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。4、可重复性原则       指的是控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。目的在于尽可能消除非处理因素所造成的实验误差，体现实验的科学性。5、简约性和可行性原则      是指实验材料轻易获得，实验装置简化，实验药品便宜，实验操作简便，实验效果明显并能在较短时间内完成。从实验目的、实验原理到材料用品的选择、实验操作等，都要符合实验者的一般认知水平，满足现有的条件，具有实验和完成实验的可能性。三、实验设计基本思路1、正确把握实验目的：看清题意是要求设计实验方案、步骤还是分析实验结果，是探究性实验还是验证性实验。2、明确实验原理：要解决题目所给的问题，要用到生物学上什么原理。3、确定实验思路：根据原理对实验作出假设，并充分利用实验材料设计实验思路。4、精心设计实验步骤：根据以上实验目的、原理和思路，设计合理的实验装置和实验步骤操作步骤。并设置好实验组和对照组，遵循单一变量原则。并将观察到的现象如实记录下来。      5、正确预期实验结果并分析      留意：在叙述实验步骤及预期结果时，语言文字要简明。实验步骤一般不宜连续描述，往往要分段叙说；试管、烧杯等要给予编号。 四、实验设计的题型      1、设计实验方案型      给出实验用具、材料、药品、实验目的，或只给实验目的，实验器材自选，设计实验方案。      2、改错型分析已有实验设计方案中不科学性，并提出改进。      3、补充完善型对已有的实验设计进行补充和完善。      4、析因型对已有的实验设计方案的某些步骤、结果等进行分析。'