高中生物实验设计的一般原则
高中生物实验设计的一般原则
高中生物实验设计的一般原则不论哪一种类型的实验设计，都必须遵循实验设计的一般原则：1．实验设计要遵循科学性原则实验设计的科学性，是指在设计实验时必须有充分的科学根据。
是指实验目的要科学，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，实验操作程序要规范，整个设计思路和实验方法不能偏离生物学基本知识、基本原理。
即：实验的原理要科学，实验材料的选择要科学，实验的方法步骤要科学，实验的结果、结论要科学。
生物学实验中，一种生命现象的发生往往有其复杂的前因后果，从不同角度、不同方面全面地分析问题就是科学性的基本原则。
如探究细胞衰老的原因时，要考虑到不同物种、不同性别、不同年龄、不同环境等多方面的因素，要综合考虑，全面分析。
要有充分的依据，科学地设计才能得出正确的实验结论。
2．实验设计要遵循对照性原则没有对比就没有鉴别，对照性原则是实验设计的最基本的原则。
对照有多种形式：有空白对照（对照组不加任何处理因素。
如研究甲状腺激素对蝌蚪个体发育的影响时，实验组的饲料添加甲状腺素，对照组的饲料不添加任何制剂）、条件对照（如探究唾液淀粉酶的活性需要有适宜的PH值，设立过酸、过碱、接近中性实验条件，进行相互对比）、自身对照（对照与实验在同一受试生物上进行。
如观察一条雄性鲫鱼对注射雄性激素前、后的活动变化情况）、相互对照（不独立设立对照组，而是几个实验组之间相互对照。
如比较过氧化氢酶和氯化铁对催化过氧化氢水解反应的催化活性。
）、标准对照（不设立对照组，实验结果与标准值或正常值对比。
如测试人体摄入500克葡萄糖80分钟后血糖浓度是否正常）。
设计实验时可根据实验研究的目的和内容加以合理选择。
3．实验设计要遵循变量唯一性原则变量唯一性原则也叫单一变量性原则，指的是在一组实验中实验组和对照组之间只能有一个反应变量。
任何一个生物学实验，影响其结果的变量都是多方面的，控制其他变量相同，只改变所要研究的某一变量，通过设立对照组，观察其对实验结果的影响。
高中生物实验设计的基本原则
(2017·全国Ⅰ，29)根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒①两种类型。
有些病毒对人类健康会造成很大危害。
通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基②之间的相互转换。
请利用放射性同位素标记③的方法，以体外培养的宿主细胞④等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。
简要写出(1)实验思路，(2)预期实验结果及结论即可。
(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组⑤)审题关键信息①：病毒营寄生生活，由蛋白质和核酸组成，核酸是DNA或RNA，只含有二者中的一种，DNA和RNA在化学组成上的区别如下：信息②：强调了碱基，二者碱基的区别：DNA特有T，RNA特有U。
信息③：放射性同位素标记法是指用放射性同位素替代某化合物中的特殊元素，来追踪该化合物的运行和变化规律。
回忆相关内容：信息④：联想T2噬菌体遗传物质的探究实验和病毒的寄生特点，标记病毒需要先用含有放射性元素的培养基培养宿主细胞，再让病毒去侵染标记的细胞，子代病毒就会被标记。
信息⑤：甲、乙两组要形成对比，结合信息①、②、③、④可判断出，应分别用放射性同位素标记DNA成分中的T和RNA成分中的U。
参考答案(1)实验思路甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记的尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。
培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记的胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。
培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
(2)结果及结论：若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。
错解例析错例：用含有放射性同位素标记的尿嘧啶和胸腺嘧啶的培养基培养病毒。
一段时间后收集病毒并检测其放射性。
错因分析：没有分成甲、乙两组，而是用同时含有放射性同位素标记的尿嘧啶和胸腺嘧啶的培养基来培养，不能形成对照。
病毒不能直接用培养基培养，这样设计不科学。
实验设计遵循的四大基本原则1．单一变量原则：即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜。
高中生物的实验原则
高中生物的实验原则1、对照原则阳性对照：给对照组施以已经被证明是一种有效的处理因素。
空白对照：指不做任何实验实验的对照组或不给对照组以任何处理因素。
值得注意的是，不给对照组任何处理因素是相对实验组来说的，实际上对照组还是要做一定的处理，仅仅不加实验组的处理因素，或者说相对于实验组来说，除实验变量外，别的处理与实验组完全相同。
空白对照能明白地对比和衬托实验组的变化和结果，增加说服力。
通常未经实验因素处理的对象组为对照组，经实验因素处理的对象组为实验组;或处于正常情况下的对象组为对照组，未处于正常情况下的对象组为实验组。
自身对照：指对照组和实验组都在同一研究对象上实行，不另设对照。
自身对照方法简便，关键是看清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。
相互对照：不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，其中每一组既是实验组也是其他级别的对照组。
在等组实验法中，若不设空白对照，则大都是使用相互对照。
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。
条件对照：指虽然给对象施以某种实验处理，但是这种处理是作为对照意义的，给定的处理因素正是为了保证实验中对照组与实验组相比仅仅少了实验变量的影响，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。
通常施以条件因素的对象组为对照组，施以实验因素的对象组为实验组。
标准对照：生物生理、生化的某些项目也都有相对应的标准，将观察测定的实验数值与规定的标准值相比较，以确定其正常与否的对照方法。
2、单一变量原则理解该原则，应弄清几组变量：即实验变量与反应变量，无关变量与额外变量。
①实验变量与反应变量：a.实验变量是研究者主动操纵的条件和因子，是作用于实验对象的刺激变量(也称自变量)，自变量须以实验目的和假设为依据，应具有可变性和可操作性。
b.反应变量(又称因变量或应变量)，是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量，反应变量是研究是否成功的证据，应具可测性和客观性。
实验设计的原则
生物实验设计的原则：1.科学性原则：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础知识和原理以及其他学科领域的基本原则。
2.可行性原则：指设计实验时，从实验原理，实验实施，到实验结果的产生，都具有可行性。
3.简便性原则：在实验设计时，要考虑到实验材料容易获得，实验装置简化，实验药品较便宜，实验操作较简便，实验量化简单，实验步骤少，时间短。
4.安全性原则：在使用一些实验器具，有毒药品，腐蚀性药品时，要严格执行实验的安全规章制度，实验室要有可靠的安全措施。
5.控制性原则：在分析的基础上找出影响现象产生的各种因素，从而以控制或干预某一需要研究的因素来达到认识事物的本质。
高中生物学实验一般遵循单一变量控制原则。
6.对照原则：对照比较是确定事物之间异同及其关系的过程，它是能否抽取和概括本质特征，舍弃非本质特征的重要前提。
通过对控制对象所表现出的特征的比较，才能发现事物之间的差异性和同一性，才能得出体现其本质特征的科学结论。
为消除或减少实验误差，在实验中通常要设置对照组，使实验具有说服力和严谨性。
7.重复性原则：在实验设计中为避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，尽可能消除非处理因素造成的误差。
扩大实验的样本是一种重复，将实验结果推广到同类事物中去再次实验也是一种重复。
8.等量性原则：指不同的实验组或实验组和对照组，除了实验变量可以不同外，其他实验条件应完全一样或相等。
如生物材料，处理方法，实验器具，实验试剂等都要相同。
9.随机性原则：是指在抽样时排除主观上有意识地抽取调查单位，每个受试单位以概率均等的原则，随机地分配到实验组与对照组，使每一个单位都有一定的机会被抽中。
在生物实验设计中，应以数学理论为依据，尽量消除或减少实验中的系统误差，从而避免实验结果的偶然性。
孟德尔开展的遗传学实验中遵循的原则：科学性原则：实验材料选自花传粉闭花授粉的豌豆，使得人工方法去雄和进行异花授粉很方便。
高中生物实验设计的原则和方法
验五“ 探索淀粉酶对淀粉和 蔗糖 的作用 ”这就是实验 目 ，
一
般有 以下几种对照。
ｌ 验证什 么”要 “ 明什 么”要 “ “ 、 证 、 探究什 么” “ 么” ，什 就是
（ ） 白对 照： １空 给对照组施 以对研究对象没有任何影 Ｉ 实验变量 。 无关变量的排除方法 主要是设置对照实验 ， 在
响的处理因素或不给对照组任何处理因素。所谓“ 空白”｛ 对照组和实验组中， 无关变量必须做到相同且适宜 ， 以抵 绝不是什么影响因素都不给予 ，而是针对实验组所要研 ｛ 消或排除无关变量对研究对象的干扰。实验方法的精心
（） ３ 自身对 照 ： 指实验组和对 照组在 同一研 究对 象上 定量实验 ， 而确定实验变量的操 纵方 法 、 从 无关变量的控
进行 ， 不另设对照。如“ 植物细胞质壁分离和复原” 实验， 制方法、 Ｉ 反应变量的检测方法等。 是典型的自 身对照。自身对照处理前的对象状况为对照 Ｊ ３ ． 严格设置对照实验， 正确书写实验步骤 组， 处理后的对象变化为实验组， 该方法较简便。 ｌ 基本的实验方法选定以后 ， 紧接着就要设计具体的 （） ４相互对照： 不另设对照组 ， 而是几个实验组相互 ： 操作细节， 这些操作细节的设计要合理规范、 切实可行 、
一
个 比较完整的实验设计方案 ， 一般包 括以下 内容 ： ：
在 实验 中“ 变量” 是一个非常重要 的要素 。
实验题 目、 实验目的、 实验原理 、 实验材料、 实验用具 、 Ｉ 实 （） １变量（ 因子 ）指实验过程 中被操纵的特定 因素或 ： 验假设、 实验预期、 设计实验步骤 、 观察和收集数据 、 Ｉ 分 。 ：温度对 酶活性 的影 响” 条件 如 “ 实验中的“ 温度” 就是变
高中生物实验设计原则和方法
实验步骤： 1、配制完全营养液和缺镁营养液； 2、取相同的培养瓶10个，等分成A、B 两个组；
3、向A组各瓶分别加入等量的完全营养 液，向B组各瓶分别加入和A组各瓶等量的 缺镁营养液；
4、将长势基本相同的10棵番茄幼苗分别 放入A、B组10个培养瓶中，置于相同、适 宜的环境条件下培养；
至于哪个作为实验组，哪个作为对照组，一 般是随机决定的。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：指不做任何处理的对象组。
如“验证活细胞细胞膜具有选择透过性” 实验中，A组烧杯中加了盐酸，B组加等量清 水，B组相对A组而言不含HCl，B组就是空 白对照。
（2）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 ，大都是运用对照。例如“探究光照对植物 生长的影响”实验。
例如“探究海藻糖是否可以保护组 织细胞免受低温损伤”实验中，“是否 添加海藻糖”为自变量，其余的条件如 温度（低温）、组织细胞的量等都是无 关变量，甲、乙两组应保持相同。
又如“验证活细胞细胞膜具有选择 透过性”实验中，“A、B两烧杯中的不 同pH值”为自变量，烧杯大小、花瓣多 少等是无关变量。
怎样在实验中体现单一变量原则？
生物实验设计 原则和方法
一、实验设计的原则
实验设计的原则有：科学性原则、 对照原则、单一变量原则和平行重复原 则等。
从做题的角度出发，在设计实验时， 应着重注意单一变量原则和对照原则。
1. 单一变量原则
单一变量原则即一个实验中只 能有一个自变量，即实验过程中欲 处理的实验因素，其他实验条件各 组应当一致，以避免或减少无关变 量和额外变量的干扰。
2020高考生物 实验素养提升1 实验设计的三大基本原则
[技能必备]1.实验设计遵循的三大基本原则（1）单一变量原则：即除自变量（实验变量）以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜。
如生物材料相同（大小、生理状况、年龄、性别等）、实验器具相同（型号、洁净程度等）、实验试剂相同（用量、浓度、使用方法等）和条件相同（保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等）。
（2）对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同（其他因素都相同），增强实验结果的可信度。
（3）平行重复原则：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。
2.三类变量（自变量、因变量、无关变量）分析3.教材中探究类实验的变量分析[技能展示]1.（2019·山西运城期中，10）下图是高中生物探究性实验设计的示意图，相关叙述正确的是（）A.图中A处应为“演绎推理”，比如孟德尔所做的测交实验就属于此过程B.图中B处应为“无关变量”，比如探究光照强度对光合速率的影响实验中，温度就是此变量C.图中C处应为“因变量”，比如探究酵母菌的呼吸方式实验中，有无氧气就是此变量D.图中D处应为“干扰因素”，比如叶肉细胞不适用于观察线粒体解析图中A处应为“作出假设”，A错误；图中B处应为“因变量”，如探究光照强度对光合速率的影响实验中，光合速率就是因变量，B错误；C处应为“无关变量”，而探究酵母菌的呼吸方式实验中，有无氧气是自变量，C错误；图中D处应为“干扰因素”，如叶肉细胞不适用于观察线粒体，D正确。
答案 D2.（2019·安徽皖南八校一模）下表是探究温度对纤维素酶活性的影响实验设计及结果，据表分析，以下说法错误的是（）试管①②③纤维素悬液/mL 2 2 2纤维素酶液/mL 1 1 1反应温度/℃30 40 50 本尼迪特试剂/mL 2 2 2砖红色深浅＋＋＋＋＋＋注：“＋”的多少代表颜色深浅。
A.该实验的自变量为温度B.该实验的因变量是还原糖的生成量C.纤维素被水解成了还原糖D.该纤维素酶的最适温度为40 ℃解析由表中数据可知，该实验中温度是自变量，A正确；还原糖生成量通过颜色深浅体现出来，这与温度不同有关，是因变量，B正确；溶液中出现砖红色沉淀是因为纤维素被水解成了还原糖，C正确；②组与①③组的温度相比，40 ℃较适宜，但温度梯度太大，故通过本实验不能说明该纤维素酶的最适温度为40 ℃，D错误。
高中生物实验设计的主要原则
（） ４ 由此得出结论 ： 生长激素是脑垂体分泌的， 能促进 幼小动物的生长。 该实验设计 ， Ｂ组为实验组 ， Ａ、 Ｃ组为典型的空 白对
—
鸹 Ｅｄｕ ａ ａ ａｃｉｅａｎ ｓ ｃｔ ｉ 、 ｏｎ Ｐｒ ｔ ｄ Ｒｅ ｅａｒｈ’舀 Ｉ ｃ ｃ 嚏
别为纵坐标和横坐标。
例 ４农民播种时 ， ： 不用把种子放正 ， 种子萌发的根在
重力作用的 影响下向地生长。 请你设计一个实验证明： 种
子萌发时， 根在重力作用的影响下向地生长。 （） １实验题 目： 植物根的向重力性实验。
（） ２ 目的要求 ： 了解植物根、 茎的生长具有向重力性的 特点。
行重复原则 、 单一 变量 原 则 、 学性 、 洁性 原 则 ， 行 生物 实验 设 计 。 科 简 进
关键词 ： 生物 实验 ； 设计原则 ； 对照性 ； 随机抽样 ； 平行重复 ； 单一 变量 ； 科学 简洁性
中 图 分 类 号 ： ３ ． 文 献 标 识 码 ： 文 章 编 号 ：０ ９ ０ ２ １ ９ ０ ５ — ３ Ｇ６ ３９ Ａ １０ — １ Ｘ（ ０ ｌ — ０ ９ ０ Ｏ ００
理 科 教 学 探 索
高 中 生 物 实 验 设 计 的 主 要 原 ５ ｉ ｝ Ｉ Ｊ
陈 慧云
（ 阳县第一 中学 ，江西 上铙 ３ ３０ ） 鄱 ３ １０
摘
要 ： 了确保 实验 的有 效性 ， 为 应明确 实验 目的， 掌握 实验 原理 ， 合理运 用对照性原 则、 随机抽 样原则 、 平
煞
堕
设置了空 白对照， 通过 比较 、 对照 ， 更能充分说明实验变
（）这一实验中 Ｍｋｅ将其中一个装置保持在黑暗 ３ ｉａｌ
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高中生物实验设计的一般原则
近几年全国理科综合考试,高中生物考题中经常会出现实验设计题,主要是考查学生设计实验方案、独立完成实验、分析实验结果,得出实验结论,验证生物学事实的能力。
对实验设计过程中应遵循的原则教材中并没有作专门具体的概括和总结,这就要在学习课本知识的过程中认真体会教材中的每个学生实验,思考实验者的设计思路,迁移知识技能。
要能明确掌握生物学实验设计的基本原则和方法,才能设计出一个完整、严谨的实验方案,也才能科学地分析解释实验结果、推导结论。
笔者就前人智慧的基础上,对高中生物实验设计的一般原则做一分析、归纳和总结。
实验设计的类型主要分为开放型(只给出课题,自选材料、试剂、用具等,自行设计实验方案)、条件型(给出课题、原理、材料、试剂、用具等,设计实验方案)、改错型(提供实验器材、试剂、方案,对其中的不完善的地方提出改进方案)。
不论哪一种类型的实验设计,都必须遵循实验设计的一般原则:
1.实验设计要遵循科学性原则
实验设计的科学性,是指在设计实验时必须有充分的科学根据。
是指实验目的要科学,实验原理要正确,实验材料和实验手段的选择要恰当,实验操作程序要规范,整个设计思路和实验方法不能偏离生物学基本知识、基本原理。
即:实验的原理要科学,实验材料的选择要科学,实验的方法步骤要科学,实验的结果、结论要科学。
生物学实验中,一种生命现象的发生往往有其复杂的前因后果,从不同角度、不同方面全面地分析问题就是科学性的基本原则。
如探究细胞衰老的原因时,要考虑到不同物种、不同性别、不同年龄、不同环境等多方面的因素,要综合考虑,全面分析。
要有充分的依据,科学地设计才能得出正确的实验结论。
2.实验设计要遵循对照性原则
没有对比就没有鉴别,对照性原则是实验设计的最基本的原则。
对照有多种形式:有空白对照(对照组不加任何处理因素。
如研究甲状腺激素对蝌蚪个体发育的影响时,实验组的饲料添加甲状腺素,对照组的饲料不添加任何制剂)、条件对照(如探究唾液淀粉酶的活性需要有适宜的PH值,设立过酸、过碱、接近中性实验条件,进行相互对比)、自身对照(对照与实验在同一受试生物上进行。
如观察一条雄性鲫鱼对注射雄性激素前、后的活动变化情况)、相互对照(不独立设立对照组,而是几个实验组之间相互对照。
如比较过氧化氢酶和氯化铁对催化过氧化氢水解反应的催化活性。
)、标准对照(不设立对照组,实验结果与标准值或正常值对比。
如测试人体摄入500克葡萄糖80分钟后血糖浓度是否正常)。
设计实验时可根据实验研究的目的和内容加以合理选择。
3.实验设计要遵循变量唯一性原则
变量唯一性原则也叫单一变量性原则,指的是在一组实验中实验组和对照组之间只能有一个反应变量。
任何一个生物学实验,影响其结果的变量都是多方面的,控制其他变量相同,只改变所要研究的某一变量,通过设立对照组,观察其对实验结果的影响。
变量唯一能使复杂的问题简单化,变量唯一才能正确地找出实验组和对照组的差别,从而证明实验变量的作用。
如在验证唾液淀粉酶具有专一性的时候,对照组和实验组的温度、PH值、所采用的试管大小、试剂多少、反应条件、溶液量等均要一致,只有一个变量,即实验组为淀粉溶液,对照组为蔗糖溶液。
4.实验设计要遵循等量性原则
等量性原则是指实验组和对照组除一个实验变量不同外,其他无关变量要全部相同,以消除无关变量对实验结果的影响。
如探究PH值对酶活性的影响时,实验变量是PH值,除PH值不同外,其他无关变量(如温度、试管大小、添加的溶液量、试剂多少、实验时间等)在实验组和对照组中要完全相同、等量。
5.实验设计要遵循可操作性原则
可操作性原则是指设计生物学实验时要尽量做到实验材料容易获得,实验装置比较简单,实验药品比较便宜,实验步骤比较少,实验时间比较短,实验效果比较明显,而且在常态下可操作,具有可行性。
即原理正确、实验成本低、步骤简洁、现象明显、结果准确、具可行性。
6.实验设计要遵循重复性原则
重复是保证实验结果可靠性的重要措施。
由于实验对象的个体差异等原因,一次实验结果往往不够真实可靠,需要多次重复实验方能获得可靠的结果。
在实验设计中也必须注意实验的可重复性,任何实验都必须要有足够的实验次数,才能判断结果的可靠性。
7.实验设计要遵循随机性原则
随机是指实验样本的抽取是在实验对象的总体中随机抽取的,它们的机会是均等的。
如果在同一实验中存在许多个因素,则各因素作用顺序的机会也是均等的。
随机抽取的样本能够代表总体,减少抽样误差,从而使实验因素产生的效应更加客观,便于得出正确的实验结论。
例如用等量的黑白棋子代表一对同源染色体上的一对等位基因,随机抽取,看得到的分离比时,一是要随机,不能有人为因素,二是每次抽取后要将棋子放回并充分混合,使每次抽取到两种颜色棋子的机遇相等。
8.实验设计要遵循严整性原则
要使实验设计完整、无漏洞,必须要注意实验设计中的严整性。
实验设计的严整性是指实验目的明确、实验原理科学、实验操作严谨规范、实验步骤简洁明
了、实验现象明显、实验结果准确、实验推断科学合理。
总之,生物学的实验设计要做到科学、严密,必须遵循实验设计的每一个原则,要有科学的理论依据。
在解答实验题时,要注意审好题意,明确实验设计的思路,遵循实验设计的一般原则,运用生物学的基本知识和基本原理合理作答。
作者地址:河北省定兴县第三中学072650。