高中生物實驗設(shè)計原則和方法

生物實驗設(shè)計原那么和方法一、實驗設(shè)計的原那么實驗設(shè)計的原那么有：科學(xué)性原那么、對照原那么、單一變量原那么和平行重復(fù)原那么等。從做題的角度出發(fā)，在設(shè)計實驗時，應(yīng)著重注意單一變量原那么和對照原那么。單一變量原那么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(yīng)當(dāng)一致，以防止或減少無關(guān)變量和額外變量的干擾。1.單一變量原那么例如“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(guān)變量，甲、乙兩組應(yīng)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(guān)變量。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(zhì)、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。

怎樣在實驗中表達單一變量原那么？對照原那么是設(shè)計和實施實驗的準那么之一。通過設(shè)置實驗對照比照，排除無關(guān)變量的影響，增加實驗結(jié)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.對照原那么

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。〔2〕相互對照：指不另設(shè)對照組，而是幾個實驗組相互比照對照。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?！?〕自身對照：指實驗與對照在同一對象上進行，即不另設(shè)對照組。自身對照，方法簡便，關(guān)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，實驗處理后的變化那么為實驗組?！?〕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。

1、準確把握實驗?zāi)康?。實驗?zāi)康氖钦麄€實驗設(shè)計的靈魂，所有實驗步驟的設(shè)計都要圍繞實驗?zāi)康倪@個核心進行，因此在進行實驗設(shè)計前首先要認真分析實驗?zāi)康?。通過分析實驗?zāi)康囊环矫婵纱_定實驗變量，為實驗條件的控制、對照實驗的設(shè)置提供依據(jù)；另一方面可確定實驗性質(zhì)，即實驗是“驗證性實驗”還是“探究性實驗”，以便能正確地預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論。二、實驗設(shè)計程序

2、細心弄清實驗要求。一種生物學(xué)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，那么要根據(jù)題目要求和所給的材料及用具來確定，所以在把握實驗?zāi)康暮螅毿牡嘏孱}目的要求和題中的條件，特別是不能隨意增減材料，否那么盡管實驗設(shè)計得很完美，但假設(shè)不合題意，還是會丟分甚至不得分。

3、精心籌劃方法步驟。實驗方法步驟的籌劃是整個實驗設(shè)計的精髓，是一個好的實驗設(shè)計最富有創(chuàng)意的閃光之處，也是搞好實驗設(shè)計的關(guān)鍵所在，設(shè)計中應(yīng)注意遵循設(shè)計的原那么。實驗步驟一般為三步：

第一步，取材，分組，編號；〔有時需要先對局部材料進行加工〕

第二步，分組處理，設(shè)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。

4、準確預(yù)測實驗結(jié)果和結(jié)論。實驗結(jié)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(jié)論那么是通過對實驗結(jié)果的分析得出的定性表述。結(jié)論應(yīng)緊扣實驗?zāi)康?，答?fù)實驗?zāi)康奶岢龅膯栴}。實驗?zāi)康牡念愋筒灰粯?，結(jié)果和結(jié)論的寫法就不一樣。

⑴驗證性實驗：驗證性實驗的實驗?zāi)康氖恰邦A(yù)料之中”的，因此結(jié)果和結(jié)論只有一種情況。結(jié)果即為由所學(xué)知識或?qū)嶒炘硗瞥龅默F(xiàn)象，結(jié)論即為實驗?zāi)康摹?/p>

⑵探究性實驗：探究性實驗是對未知的生物學(xué)現(xiàn)象進行探索，因此預(yù)期的結(jié)果及結(jié)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……那么……；如果……那么……”。

例一：〔探究型〕請你根據(jù)相關(guān)知識，設(shè)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(yù)期結(jié)果及結(jié)論。

實驗材料和用具：假設(shè)干株番茄幼苗、蒸餾水、各種元素、多個培養(yǎng)瓶等。三、實驗設(shè)計例題

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組各瓶分別參加等量的完全營養(yǎng)液，向B組各瓶分別參加和A組各瓶等量的缺鎂營養(yǎng)液；

4、將長勢根本相同的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(jié)果；

預(yù)期結(jié)果及結(jié)論：1、假設(shè)A組全部/大局部植株生長良好，B組全部/大局部生長異常，那么說明鎂是植物生長發(fā)育的必需元素；

2、假設(shè)A組和B組植株均生長良好，那么說明鎂不是植物生長發(fā)育過程的必需元素；

例二：〔驗證型〕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(zhì)量增加越快”試設(shè)計一個實驗驗證之，并寫出簡要步驟、預(yù)期結(jié)果及結(jié)論。實驗材料：花盆假設(shè)干、玉米幼苗假設(shè)干、來自同一處的土壤假設(shè)干以及減弱或加強光照的設(shè)備假設(shè)干

實驗步驟：1、取相同的花盆15個，分成等量的甲乙丙三組；

2、向各花盆參加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；3、對甲組幼苗施以弱光照，乙組適當(dāng)遮蔭〔相當(dāng)于全光照的1/25〕，丙組全光照〔