高中生物實驗設計原則和方法

關于高中生物實驗設計原則和方法一、實驗設計的原則

實驗設計的原則有：科學性原則、對照原則、單一變量原則和平行重復原則等。從做題的角度出發(fā)，在設計實驗時，應著重注意單一變量原則和對照原則。第2頁,共19頁，2024年2月25日，星期天

單一變量原則即一個實驗中只能有一個自變量，即實驗過程中欲處理的實驗因素，其他實驗條件各組應當一致，以避免或減少無關變量和額外變量的干擾。1.單一變量原則第3頁,共19頁，2024年2月25日，星期天

例如“探究海藻糖是否可以保護組織細胞免受低溫損傷”實驗中，“是否添加海藻糖”為自變量，其余的條件如溫度（低溫）、組織細胞的量等都是無關變量，甲、乙兩組應保持相同。又如“驗證活細胞細胞膜具有選擇透過性”實驗中，“A、B兩燒杯中的不同pH值”為自變量，燒杯大小、花瓣多少等是無關變量。第4頁,共19頁，2024年2月25日，星期天

除了自變量外：實驗材料要相同，包括數(shù)量、大小、生理狀況等；

實驗器具要相同，包括材質、大小等；實驗試劑要相同，包括種類、成分、濃度、體積等；

環(huán)境條件要相同且適宜，例如溫度、光照、pH等。

怎樣在實驗中體現(xiàn)單一變量原則？第5頁,共19頁，2024年2月25日，星期天

對照原則是設計和實施實驗的準則之一。通過設置實驗對照對比，排除無關變量的影響，增加實驗結果的可信度和說服力。通常，一個實驗總是分為實驗組和對照組。實驗組，是接受實驗變量處理的對象組；對照組，是不接受實驗變量處理的對象組。

2.對照原則第6頁,共19頁，2024年2月25日，星期天

至于哪個作為實驗組，哪個作為對照組，一般是隨機決定的。按對照的內(nèi)容和形式上的不同，通常有以下對照類型：（1）空白對照：指不做任何處理的對象組。

如“驗證活細胞細胞膜具有選擇透過性”實驗中，A組燒杯中加了鹽酸，B組加等量清水，B組相對A組而言不含HCl，B組就是空白對照。第7頁,共19頁，2024年2月25日，星期天（2）相互對照：指不另設對照組，而是幾個實驗組相互對比對照。在等組實驗法中，大都是運用對照。例如“探究光照對植物生長的影響”實驗。（3）自身對照：指實驗與對照在同一對象上進行，即不另設對照組。自身對照，方法簡便，關鍵是要看清楚實驗處理前后現(xiàn)象變化的差異，實驗處理前的狀況為對照組，實驗處理后的變化則為實驗組。（4）條件對照：指雖給對象施以某種實驗處理，但這種處理是作為對照意義的。

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1、準確把握實驗目的。實驗目的是整個實驗設計的靈魂，所有實驗步驟的設計都要圍繞實驗目的這個核心進行，因此在進行實驗設計前首先要認真分析實驗目的。通過分析實驗目的一方面可確定實驗變量，為實驗條件的控制、對照實驗的設置提供依據(jù)；另一方面可確定實驗性質，即實驗是“驗證性實驗”還是“探究性實驗”，以便能正確地預期實驗結果和結論。二、實驗設計程序

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2、細心弄清實驗要求。一種生物學現(xiàn)象的證實可通過不同的實驗來證明，但究竟選用何種方案，則要根據(jù)題目要求和所給的材料及用具來確定，所以在把握實驗目的后，要細心地弄清題目的要求和題中的條件，特別是不能隨意增減材料，否則盡管實驗設計得很完美，但若不合題意，還是會丟分甚至不得分。

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3、精心策劃方法步驟。實驗方法步驟的策劃是整個實驗設計的精髓，是一個好的實驗設計最富有創(chuàng)意的閃光之處，也是搞好實驗設計的關鍵所在，設計中應注意遵循設計的原則。實驗步驟一般為三步：

第一步，取材，分組，編號；（有時需要先對部分材料進行加工）

第二步，分組處理，設置對照，控制變量；（有時此步也可以分為幾個步驟）

第三步，觀察實驗現(xiàn)象。第11頁,共19頁，2024年2月25日，星期天

4、準確預測實驗結果和結論。實驗結果即實驗過程中觀察到的實驗現(xiàn)象或收集到的數(shù)據(jù)；結論則是通過對實驗結果的分析得出的定性表述。結論應緊扣實驗目的，回答實驗目的提出的問題。實驗目的的類型不一樣，結果和結論的寫法就不一樣。

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⑴驗證性實驗：驗證性實驗的實驗目的是“預料之中”的，因此結果和結論只有一種情況。結果即為由所學知識或實驗原理推出的現(xiàn)象，結論即為實驗目的。

⑵探究性實驗：探究性實驗是對未知的生物學現(xiàn)象進行探索，因此預期的結果及結論是所有可能出現(xiàn)的情況，為多種情況。其書寫格式一般為“如果……則……；如果……則……”。第13頁,共19頁，2024年2月25日，星期天

例一：（探究型）請你根據(jù)相關知識，設計一個實驗探究鎂是植物生長發(fā)育過程所必需的元素，請寫出簡要步驟、預期結果及結論。

實驗材料和用具：若干株番茄幼苗、蒸餾水、各種元素、多個培養(yǎng)瓶等。三、實驗設計例題第14頁,共19頁，2024年2月25日，星期天

實驗步驟：

1、配制完全營養(yǎng)液和缺鎂營養(yǎng)液；

2、取相同的培養(yǎng)瓶10個，等分成A、B兩個組；

3、向A組各瓶分別加入等量的完全營養(yǎng)液，向B組各瓶分別加入和A組各瓶等量的缺鎂營養(yǎng)液；

4、將長勢基本相同的10棵番茄幼苗分別放入A、B組10個培養(yǎng)瓶中，置于相同、適宜的環(huán)境條件下培養(yǎng)；

5、一段時間后觀察結果；第15頁,共19頁，2024年2月25日，星期天

預期結果及結論：

1、若A組全部/大部分植株生長良好，B組全部/大部分生長異常，則說明鎂是植物生長發(fā)育的必需元素；

2、若A組和B組植株均生長良好，則說明鎂不是植物生長發(fā)育過程的必需元素；第16頁,共19頁，2024年2月25日，星期天

例二：（驗證型）已知光照強度、溫度和二氧化碳濃度均能影響植物生長，且“在一定的光照強度范圍內(nèi),在其他條件適宜的情況下，光照越強，幼苗的質量增加越快”試設計一個實驗驗證之，并寫出簡要步驟、預期結果及結論。實驗材料：花盆若干、玉米幼苗若干、來自同一處的土壤若干以及減弱或加強光照的設備若干第17頁,共19頁，2024年2月25日，星期天

實驗步驟：

1、取相同的花盆15個，分成等量的甲乙丙三組；

2、向各花盆加入等量的來自同一處的土壤適量，分別植入一株生長狀況大致相同的玉米幼苗；