高中生物实验设计题解题技巧

实验设计题解题技巧

一、实验类型

二、变量

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。

②无关变量与额外变量

无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。它们之间也是前因后果的关系。但它们的存在对实验与反应变量的获得起干扰作用。例如：“唾液淀粉酶实验”中，除实验变量(温度)外，试管的

洁净程度、唾液的新鲜程度、淀粉浓度、温度处理的时间长短等等就属于无关变量。如无关变量中的任何一个或几个对三组实验不等同、不均衡，就会产生额外变量，影响实验的真实结果。因此，要控制无关变量以减少实验误差，无关变量控制一般常说：“相同且适宜”

【例】为验证甲状腺激素能促进蝌蚪发育，将90只同种、同时孵化且大小相同的蝌蚪，随机均分为三组，饲养的水、饲料和温度等培养条件相同且适宜。甲组加入甲状腺激素、乙组加入甲状腺激素抑制剂、丙组不加入药剂。饲养一段时间后，观察生长情况。

根据实验“单一变量”原则回答下列问题

（1）本实验中同种蝌蚪和相同饲养条件属于？

（2）甲组加入的甲状腺激素是？

（3）甲组的变化和结果是？

A．自变量 B．因变量 C．额外变量 D．无关变量

（4）实验中选同种、同时孵化的大小相同的蝌蚪来做实验，其目的是

三、实验原则

（1）对照原则

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,未知结果的组别，对照组是不接受实验变量处理的、一般已知结果的组别。

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。如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的实验中，实验组滴加了唾液淀粉酶液，而对照组只加了等量的蒸馏水，起空白对照。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。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，关键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”的实验中，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。该实验既设置了条件对照，又设置了空白对照，通过比较、对照、更能充分说明自变量——甲状腺激素有促进动物的生长发育的作用。

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，如“植物激素与向光性向重力性实验”和“温

度对唾液淀粉酶活性的影响的实验”中,所采用的都是相

互对照,较好地平衡和抵消了无关变量的影响,使实验结

果具有说服力。

例：“验证pH 值对淀粉酶活性的影响”，设置pH 值

分别为5.0、6.2、6.8、7.4、8.0的5支试管，这5支试管间相互对照。

（2）单一变量原则

即只设计一个自变量，其余的都定为无关变量，都应注意保持一致且适宜性。故在具体的步骤中，应体现这一点。用词时应注意生长状况相同,等量，适宜等字眼。 某兴趣小组为了研究阳光对大豆发芽的影响，而在两个花盆里种了大豆，并设计如下实验：在这

一实验设计中，应该改正的错误是( ) A.两个花盆应该放在向阳的地方 B.两个花盆都应放在暗处 C.两个花盆的温度不应该一样高 D.两个花盆都应该浇给充足的水

（3）等量原则

对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其它条件的完全相等”。具体来说有如下四个方面：

①所用生物材料要相同 即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。

②所用实验器具要相同 即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。 ③所用实验试剂要相同 即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题。

④所用处理方法要相同 如：保温或冷却：光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。

（4）平行重复原则

即实验组和对照组往往应设计多个组，予以综合得出结论或多做几次，综合得出结论。如饲养的小鼠，不应各为一只，而应各为多只。培养的植株每组不应为一株而是数量相等的多株，且生长状况相同的植株。

（5）科学性原则

花盆 阳光 温度 水 I 光照 20℃

充足

Ⅱ 暗室 20℃ 不充足

四、实验设计时的一般步骤

⑴审题、明确实验目的，是探究性实验还是验证性实验（直接关系到实验预期和结论）

⑵分析实验材料、仪器、试剂，明确不做要求的操作，思考所提供材料、仪器、试剂的用途、使用方法；

⑶根据预期结果确定实验组和对照组，确定是否需要条件对照；

⑷施加自变量，即实验组和对照组处理的差异，这种差异是唯一的。通常如果只需一个实验组的，考虑用“加法“或”减法”，（如激素相关实验中的注射法、饲喂法、手术切除法等方法），如果需要多个实验组的，考虑高中低的设置，或（浓度、温度、pH、CO2浓度、光照强度等）梯度设置、或不同种类设置。

⑸书写实验步骤的关键词（化繁为简、应对有序）

第一步：取材、材料是否需要预处理、分组、编号等

第二步：实验组和对照组施加变量，控制变量

第三步：观察实验现象、进行测量、记录、数据处理和表达

（实验结果的呈现一般是文字叙述、坐标曲线和设计表格三种类型，另柱形图），注意校正数据、取平均值等减小实验误差

第四步：实验预期，得出结论：

如果是验证性实验：预期是肯定，结论是对假设的肯定或否定；

如果是探究性实验：预期是不确定的，有多种可能，一般有肯定、否定和中间预期，结论也是不确定的，一般使用“如果…，则…”或“若…，则…”句式

⑹书写（由简入细、关注细节）

①取材、编号

如果是动物材料：要说明“健康的、体重、年龄（月龄、日龄）、性别、生长发育状况（生理状况）相同”

如果是植物材料：要说明“长势相同、生理状况相同”

实验中涉及到两组或两组以上，所用器材需用1、2、3…或A、B、C……或甲、乙、丙……等加以编号便于区分

②注意材料是否需要预处理。如验证植物在光下进行光合作用实验中，植物的“饥饿处理”，叶片的“酒精煮沸处理”等，注意编号，减少文字量。

③消除控制平衡无关变量的影响：“等量、适量、随机分组、分成数量相等、适宜的条件”等

④在量上难以做到准确的量化描述，应尽可能用“定性”的语言表达。如：“一段时间”、“适宜的温度”、“适量的”、“一定量的”等。

⑤叙说中尽量要用规范的实验术语，不能用含糊的口语。

如：“等量的”不宜说成“一样多的”；“振荡”不宜说成“晃动”“摇动”等等。“不变蓝”不等于“无色”或“没有颜色变化”，“褪色”说成“无色”，另外“不变”也不能说成“无现象”等等。

⑥注意避免“词不达意”

五、实验方案的评价和修正型试题解答

（1）实验原理是否正确

（2）是否设置了对照组、是否需要条件对照和空白对照

（3）实验步骤是否正确，有无漏做或颠倒

（4）操作方法是否正确

（5）结果检测试剂的选择、使用方法是否正确

（6）是否遵循单一变量原则，特别关注干扰变量的消除或控制

（7）是否遵循重复原则，是否存在偶然性，如“一只”、“一片”等

第一步：取材、材料是否需要预处理、分组、编号等（实验中涉及到两组

或两组以上，所用器材需用1、2、3…或A、B、C……或甲、乙、丙……等加以编号便于区分。如果是动物材料：要说明“健康的、体重、年龄、性别、生长发育状况（生理状况）相同”如果是植物材料：要说明“长势相同、生理状况相同”）

第二步：实验组和对照组施加变量，控制变量（消除控制平衡无关变量的影响：“等量、适量、随机分组、分成数量相等、适宜的条件”等。在量上难以做到准确的量化描述，应尽可能用“定性”的语言表达，如：“一段时间”、“适宜的温度”、“适量的”、“一定量的”等。叙说中尽量要用规范的实验术语，不能用含糊的口语，如：“等量的”不宜说成“一样多的”；“振荡”不宜说成“晃动”“摇动”等等。）第三步：观察实验现象、进行测量、记录、数据处理和表达

（要用规范的实验术语，“不变蓝”不等于“无色”或“没有颜色变化”，“褪色”说成“无色”，另外“不变”也不能说成“无现象”等等。）

练习1：某科研单位研制出一种新型治癌药物X，但不知对此类肿瘤是否有疗效，现提供以下实验材料：培养瓶、CO2培养箱、含有肿瘤细胞的培养液、生理盐水、光学显微镜、药物X等。（1）请你完成相关实验步骤加以验证。

步骤一：取两只培养瓶，编号1号、2号，两瓶中装入_____。

步骤二：1号培养瓶中加入_____,2号培养瓶中加入_______。

步骤三：_________________________________________,。

步骤四：一段时间后取出用____观察并记录细胞分裂生长情况。

（2）写出预期实验结果及相应结论① ____②_____

答案：D A B 排除蝌蚪品种和大小对实验结果的影响

答案（1）①等量的含有肿瘤细胞的培养液②一定量的药物X 等量的生理盐水

③充分振荡摇匀后将培养瓶放入CO2培养箱中，在相同且适宜条件下培养

④光学显微镜

答案（2）

①若1号培养瓶细胞分裂生长停滞，2号瓶细胞分裂生长情况正常，则说明药物x

对此类肿瘤有疗效

②若1号培养瓶细胞分裂生长情况与2号瓶相似，无明显变化，则说明药物X对此

类肿瘤无疗效