实验设计的基本原则导与学

《实验设计的基本原则导与学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验设计的基本原则导与学（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、导与学 197 1实验设计的基本原则： (1)科学性原则(2)单因子变量原则(3)对照性原则 实验是人为 控制条件下研究事物(对象)的一种科学方法；是依据假设，在人为条件下对实验变量的变 化和结果进行捕获、解释的科学方法。 在实验设计中必须有充分的科学依据。 从不同角 度全面地分析问题就是科学性的基本原则。 分析问题、设计实验的全面性和科学性体现了 逻辑思维的严密性。(2)单因子变量原则 实验变量。或称自变量。指实验假设中涉及的给定的研究因素。 反应变量，或称囚变量，指实验变量所引起产生的结果或结论。而其他对反应变量有影响 的 因素称之为无关变量，观察其对实验结果的影响。 (3)对照性原则 实

2、验中的无关变量很多必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实 验结果的影响。对照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法， 设置对照组有 4 种方法：空白对照。即不给对照组做任何处理；条件对照，即虽给对 照组施以部分实验因素。但不是所研究的实验处理因素；自身对照。指对照组和实验组 都在同一研究对象上进行；相互对照不单独设置对照组。而是几个实验相互为对照。 根据实验目的要求，凡是涉及确定变化因素之间的因果关系的实验中，一般都需要设计对 照组实验。2实验设计的思路和方法(1)实验设计的思路 首先，应认真研究实验课题，依据科学的实验思维方法，找出 其中的实验变量和反应变量。理解题目已知条件所隐含的意义。其

3、次，充分利用所给器材和试剂，构思实验变量的控制方法和实验结果的捕获方法。 一般情况下，题目中所指定的器材、试剂，任何一种都应在实验的相关步骤中出现，避免 遗漏或自行增加某种器材或试剂。 其三，最后再选择适宜的实验材料(实验对象)，在注意实验步骤关联性的前提下表述 实验步骤，并从不同的角度分析实验结果。实验步骤的关联性需要考虑步骤排列的顺序性 和实验主体(生物个体、器官、组织、细胞等)活性的维持；更高层次的关联，是认识探究 过程的关联和递进，不断地淘汰、修正、检验假设，最终接近正确结论。这也是实验科学 最基本的原 则和要求。 (2)实验设计的方法 一份完整的实验设计方案，应该包括：实验课题，实验

4、目的。实验原理，实验对象， 实验条件，实验材料、用具和装置，实验步骤，实现现象，实验结果的假设和预期，实验 结果的分析和讨论。因此在实验设计中可以从以下几个方面去考虑：明确把握实验目的，即需要验证的 生物学事实；严格遵守实验原理，实验所依据的科学原理，涉及到的生物学及相关学科 的方 法和原理；恰当选择实验对象，选择最能体现此生物学事实的具体对象。如细胞、 组织、器官或生物个体；细心注意对实验条件、材料用具和装置的理化条件和生物学方 法处理后，认真研究实验装置设计的严密性和合理性；合理设计实验步骤，要注意实验 步骤的关联性和延续性实验操作的程序性；精心设置对照组实验，控制和消除无关变 量对实验结

5、果的影响；提出假设条件预测结果，假设是对可见现象作出可以检测的解 释，假设的成立与否依赖证据(预测结果符合事实或实现则假设成立；反之则假设不成立)； 仔细观察实验现象，详细记录实验结果，只考虑单一实验变量对结果的影响； 认真分 析原因，全面讨论结果，无论实验成功与否都要分析原因，对实验要进行多角度、全方位 的分析讨论。3实验分析的基本思路实验分析是以实验为背景，通过图、文、表等多种形式来表达实验情境要求学生通 过对实验现象的观察、实验结果的解读、实验过程和结果的分析，实验结果和现象的推测 和预期等，归纳实验结论，着重考查学生科学思维能力。要解决好这一类问题要注意以下 方面： (1)要理清实验的

6、设计思路，弄清实验研究的单一变量是什么及实验组和对照组的单一变的 不同所造成的实验结果的差别。 (2)要搞清图、文、表、曲线所表达的实验情境及所给出的实验条件和结果。 (3)要认真观察实验现象，正确读取实验结果。 (4)要对实验结果、过程做好正确的推测和预期。 中学生物学中学生物学 035035R 型肺炎双球菌菌体无多糖类的荚膜，是无毒性细胞；S 型肺炎双球菌菌 体有多糖类的荚膜，是有毒性细胞，可使人患肺炎或使小鼠患败血症。科学家艾弗里及其 同事利用肺炎双球菌来探究什么是遗传物质的问题。 实验材料、用具：S 型细菌、R 型细菌、DNA 水解酶、培养基、培养皿等。 艾弗里等人先做了以下三组实验：

7、 S 型细菌的蛋白质+R 型活细菌 R 型菌落 S 型细菌荚膜的多糖+R 型活细菌 R 型菌落 S 型细菌的 DNA+R 型活细菌 S 型菌落 (1)艾弗里等人后来发现上述实验步骤并不严密，于是又做了第四组实验，请按照中 表达式写出第四组实验方法和结果： 。 (2)从上述实验可以得出的结论是 (3)从组实验可知，S 型细菌的 DNA 或基因能否通过 R 型细菌的细胞膜? 。(4)有人认为，上述四组实验并不能说明蛋白质和多糖不是遗传物质，理由是 试题解答(1)DNA 水解酶+S 型细菌的 DNA+R 型活细菌 R 型菌落 (2)DNA 是遗传物质 (3)能(4)没有验证蛋白质、多糖已进入 R 型

8、细菌体内 2 被子植物花粉管的萌发及其效果，一般与温度(难度系数为 1) 促进物(难度系数 为 1) 氧气(难度系数为 15)等条件有关，请任意选择其中一项作为研究课题，并在提 供的实验器材中选取合理器材进行实验，完成下面的实验报告。(注：本题实际满分值二基 本分值 X 选项难度系数) (1)实验目的： 。 (2)实验原理： 。(3)实验器材：新鲜葱兰花、恒温箱、葡萄糖溶液、琼脂、硼酸溶液、稀盐酸、蒸馏水、滴 管、镊子、载玻片、显微镜等。 (4)实验步骤 l 。 (5)实验现象： 。 试题解答(1)探索在不同温度下花粉萌发情况；(2)不同温度下花粉管伸长的速度不等； (4)将采自同一朵花中花粉

9、撒落在三块玻片的琼脂(在熬制时加入葡萄糖和硼酸)上，然后将 玻片分别放在 5C、25C、 45C 恒温箱中培养 2h，在显微镜下观察、比较花粉管长度； (5)2512 中花粉管长度最长 (1)探索在不同促进物质中花粉萌发情况；(2)B 元素能促进 花粉萌发和花粉管伸长；(4)配制三种不同培养基：一种加入葡萄糖十硼酸、一种加入葡萄 糖十稀盐酸、一种加入葡萄糖十蒸馏水，将采自同一花朵的花粉撤落在三块玻片的上述三 种不同培养基上，在 2512 恒温箱中培养 2h，镜检比较花粉管长度；(5)加入硼酸的一组花 粉管长度最长(1)探索氧气对花粉萌发的影响；(2)氧气是花粉萌发的必要条件，若花粉沉降在液体

10、中会发生缺氧，而在固体培养基上花粉不会沉降，也不会出现缺氧；(4)配制液体培养基(葡 萄糖溶液+硼酸)和固体培养基 (琼脂+葡萄糖十硼酸)，将采自同一花朵花粉撤落在玻片的 这两种培养基上，然后放在 2515 恒温箱中培养 2h，镜检比较花粉管长度；(5)在琼脂上的 花粉萌发率高、花粉管最长。 4。人们常用鼠来研究生物体的功能，以下是两个典型的例子。 实验一： 目的：研究鼠在不同生活环境中，体内的渗透调节功能。 材料：来自不同环境下的 A 和 B 两种鼠、食物、铁笼等。 方法：从 A、B 中选择数量相 等，体重、年龄相似的鼠，在 相同环境条件下，喂等量食物 但不喂水。结果如下表： 实验二：目的：

11、研究激素对子宫发育的影响 材料：正在发育、体重相等的 A 种群雌鼠若干方法：切除雌鼠的两个卵巢后，再施以某激 素，观察对雌鼠子宫的重量影响结果如下表： 请根据以上实验回答下列问题： (1)实验一中没有喂水，但 A 鼠和 B 鼠都可以代谢得到几乎相等的水分，请至少写出两种 它们得到水分的代谢方式。 (2)若实验一持续进行，哪一种鼠先死亡?为什么? (3)从实验二的结果可得出什么结论? (4)根据实验二，某激素最可能是 (写名称)指出该激素在本实验中没有 研究的其他功能。 (5)上述实验中，在实验方法上有何相同之处? 答：(1)呼吸作用；氨基酸缩合反应 (2)B。因为散失的水分多，可能导致缺水先死

12、亡(3) 某激素可以促进子宫重量增加 。 (4)雌性激素 维持正常的第二性征；促进生殖器官 发育；促进卵细胞的形成与成熟 (5)都用到对比实验，通过对照实验结果，得出结论 4植物的生长发育受很多环境因素的影响，如光、温度、水、矿质营养、土壤的理化特性 等。(1)若用完全培养液培养某高等植物，往往给培养液中通入空气，这一措施的目的是促进植物对矿质元素的吸收，请在右面坐标系中选出能反映根对矿 质的吸收与培养液中氧气浓度的曲线是 。 (2)请你利用下列实验仪器药品，设计一个简单实验证明植物根系对离子的吸收具有选择性。药品：精密 pH 试纸；移液管；200mL 广口瓶三个；001mgmL(NH4)2S

13、04溶液； 001mgmLNaN03溶液；蒸馏水；三株具完善根系的小麦。实验原理：利用植物对不同 盐类的阴阳离子吸收量不同，从而改变溶液的 pH。 第一步： 第二步： 结果分析： 答：(1)b (2)第一步：取三只广口瓶，用移液管分别加入适量的 (NH)2SO溶液、 NaNOa 溶液和蒸馏水；测定各广口瓶溶液 pH，并作记录 第二步：把三株小麦移人三只 广口瓶中；过一段 时间后，分别测出各只广口瓶溶液的 pH，并作记录结果分析；分别比 较放入小麦前后三只广口瓶溶液 pH 的变化，若 pH 明显上升，说明植物吸收了 N03 ；pH 明显下降植物吸收了 NH 广，pH 略有下降，说明植物呼吸作用放

14、出 C02 蒸馏使水中 pH 略有下降 5图 122 表示 4 株相同的蚕豆幼苗分别放在 4 个暗箱中一段时间，其中 2 号和 4 号暗箱 分别在顶部和右侧开孔，使光线能射人。如果要研究光与茎生长的关系，可选择的装置是 (B ) 请根据下列实验回答：(6 分) 实验一：把一盆栽的植物幼苗横放于硬纸盒内，几天后取掉硬纸盒，结果如图 617： 实验二：把两盆长势相同的植物幼苗，分别扣于硬纸盒内，几天后取掉硬纸盒，结果如图618： (1)从实验一得出：在无光照的情况下，植物的茎背地生长，是植物对发生的反 应。(2)从实验二得出：植物的茎向光生长，是由于(3)请根据实验 一、二设计一个实验方案，说明植物的向性生长可以是重力和 单侧光共同作 用的结果。答：(6 分) (1)重力 (2)单 侧光引起生长素分布不均匀造成的结果 (3)把两盆长势相同的植物幼苗横放于两个形 状大小相同的硬纸盒内，其中一个硬纸盒上方穿 一个小孔(与幼苗茎尖端齐平)，让光线射人。 几天后取掉硬纸盒，结果两盆植物幼苗的茎均背 地生长，且穿有小孔的硬纸盒内的幼苗的茎背