高中生物实验技能(实验设计的基本原则)
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。
生物学实验设计的基本原则和注意事项
生物学实验设计的基本原则和注意事项科学是以实验为基础，实验是科学的生命源泉。
对于生命科学而言，实验同样具有举足轻重的地位。
实验不仅意味着某种精确的操作，而且更是一种思考和探索的方式，所以，生物实验题特别是探究试题，在近几年的高招试卷中，出题频率明显逐年加大。
签于此，若能对高中生物实验方面的设计原则及要注意的事项等进行梳理和总结，对推行素质教育，培养学生探索能力和创新能力，提高实验教学质量，无疑是大有裨益的。
一、实验设计的基本原则1.1科学性原则是指实验的原理要符合科学原理,实验结果的预期要有科学依据,实验的各个环节都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。
科学性原则具有两个方面的含义。
首先，必须保证实验的设计不出现科学性错误；其次,实验设计要具有科学思想和科学方法的因素.具体来说,生物学实验设计的科学性原则体现在以下几个方面:1.1.1 实验原理的科学性实验原理是实验设计的依据,也是用来检验和修正实验过程中失误的依据，因此它必须是经前人总结或经科学检验得出的科学理论。
1.1.2 实验材料选择的科学性根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料,是保证实验达到预期结果的关键因素之一。
例如,孟德尔选用严格自花传粉的豌豆作为杂交实验的材料以及植物细胞的质壁分离和复原实验选用紫色洋葱鳞片叶表皮细胞作为实验材料都是经典的成功选材的范例。
1.1.3 实验方法的科学性巴甫洛夫有句名言,方法掌握着研究的命运。
只有科学而严谨的实验方法,才能得出正确而可靠的实验结果。
如证明植物细胞呼吸释放CO2的实验时作如下设计：通入的空气首先经过NａOH溶液除去其中的CO2，再经过Ca（OH）2溶液检验CO2是否除尽，最后才通入装有萌发种子的密封瓶中。
只有经过这样的步骤，才能排除干扰因素（空气中的CO2），才能证明瓶中排出的CO2确实来源于种子。
1.1.4 处理实验结果的科学性，这是指对于实验得出的结论不能简单对待，而应该首先作出记录，然后整理，最后再经过仔细分析，找出它们所能够透露给我们的最大信息量。
高中生物实验设计的三个原则
高中生物实验设计的三个原则实验设计的三个原则1.对照性原则：科学合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力。
“实验组”与“对照组”确认一个实验通常分为实验组和对照组（控制组）。
实验组是施加实验变量处理的被试组；对照组是不施加实验变量处理的对象组，两者对无关变量的影响是相等的，两组之间的差别，被认为是来自实验变量的结果，如2005年春季高考 3题中为研究光对幼苗生长的影响时实验变量应为撤掉光照，因而暗处生长的小麦幼苗应为实验组，而自然状态（即来接受实验变量处理）的小麦幼苗应为对照组，通过对照组能增强实验的信度。
按照对照方式的不同可分为4种：①空白对照：即不作任何实验处理的对照组。
例如，在还原糖鉴定实验中留一部分样液不加入斐林试剂，以作对照。
②相互对照：即不设控制组，只在几个实验组之间相互对比。
例如，在植物激素与向性的设计实验中，5个实验组的相互比较。
在实验中要找出一个最佳效果点，就要采取相互对照进行实验。
③条件对照：即给对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量的对照。
例如，动物激素饲喂小动物的实验方案中：饲喂甲状腺激素的为实验组；饲喂甲状腺抑制剂的是条件对照组；不饲喂药剂的是空白对照组。
④自身对照：即实验与对照在同一对象上进行。
例如，将过氧化氢酶加入过氧化氢溶液中证明酶是生物催化剂可催化过氧化氢水解，即自身对照，处理前的对象状况为对照组，处理后的对象变化为实验组。
再如: 在探究温度(或pH)对酶催化活性影响实验中温度(或pH)(0度、50度,100度) 为条件对照。
清水(软水) 、河水(硬水) 对加酶洗衣粉影响中，清水(软水) 、河水(硬水) 为相互对照。
用缺素营养液培养的出现缺素症状的植株加入某元素后恢复正常为自身对照。
2.等量性原则——每次实验所加试剂的量要相等。
3.单因子变量的原则。
实验变量剖析：在实验过程中变量是指可被操纵控制的在性质和数量上可以变化的特定因素或条件，具体分析如下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。
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。
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
高中生物专项复习 实验专题 实验设计的基本原则
典型追踪 1．下列属于控制自变量的操作且正确的是(
) A．在探究过氧化氢酶最适pH的实验中，需要在同 一温度下进行 B．在探究光照强弱对光合作用影响的实验中可用 不同功率的灯泡控制变量 C．在探究土壤微生物对淀粉的分解作用的实验中， 两只烧杯中要放入等量的淀粉糊 D．在探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度 的实验中，用不同植物的插条作对照
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“其他条件的完全相等 ”。具体来说有如下四个方面：
所用生物材 料要相同 所用实验器 具要相同 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 即试管、烧杯、水槽、广口瓶 等器具的大小、型号要完全一样 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 保温或冷却；光照或黑暗；搅 拌或振荡都要一致
相互 不单独设置对照组，而是几个实验组相互对 在验证植物向重力性生长的实验中将玉米种子放 对照 照 置在不同的方向
2. 单一变量原则 (1)生物实验变量的辨析 实验过程中可以变化的因素称为变量。实验中的变量有自变量、因变量和无关变量。
图S11
(2)变量的控制 ①操纵实验变量的方法：设法给研究对象施加干扰，造成实验对象的变化，从而使研究 对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。方法：施加、改变、去除。 ②检测反应变量的方法：根据实验原理和实验条件确定观察和测量的指标和方法。具体： 观察特异性颜色变化、沉淀反应；观察形态结构、生理变化；测量生长发育速度；测量 生化反应速度。 ③控制无关变量的方法：排除因实验对象的个体差异带来的影响；设法创造稳定的维持 不变的相同条件进行对照，以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰；设法提供适宜条 件，以排除不利环境条件对实验对象的影响。不论一个实验有几个实验变量，都应确定 一个实验变量对应观测一个反应变量，它是处理实验中复杂关系的准则之一。
中学生物实验的基本原则
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二校
审核 Leabharlann 中学生物学实验设计的基本原则
一. 控制性原则
生物学实验是通过控制和干预实验现象而进行的探索活动。控制本身就是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本质的目的。从认识论的角度来看，生物学实验的控制可分为两大类：一类是设法排除对研究对象的干扰，另一类是设法对研究对象进行干扰。这两个相反方式的控制所依据的原理是减法原理和加法原理。
四. 平行重复原则
控制某种因素的变化幅度，在同样情况下重复实验，观察其对实验结果的影响程度，从而揭示事物的本质特征。
例：把引起50%左右的细胞发生初始质壁分离的浓度称为等渗浓度。为了测定洋葱表皮细胞的等渗浓度，有人把大小一样的洋葱表皮细胞分别放入下面各组溶液中，并记录结果如下表：
总之，生物学实验的设计要做到科学、严密，每一个原则的制定要有其科学理论的依据。
年级
高中
学科
生物
版本
期数
内容标题
中学生物学实验设计的基本原则
分类索引号
G.622.46
分类索引描述
辅导与自学
主题词
中学生物学实验设计的基本原则
二. 对照性原则
比较是确定事物之间异同和关系的过程，它是思维过程中的一个重要环节，也是能否提取和概括本质特征，舍弃非本质特征的重要前提。在生物学实验设计中设立对照组（也称控制组），可使实验结果更具说明力和科学性。在中学生物学实验设计中，对照可分为以下几种：
1. 空白对照
对照组不作任何处理。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。这里，甲为实验组，乙为对照组，且为典型的空白对照。空白对照能明显地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强说服力。
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错解例析 错例1：将该病毒处理后用吡罗红甲基绿混合染色剂染色，如果呈现绿色则 为DNA病毒，如果呈现红色则为RNA病毒。 错因分析：审题时遗漏关键信息③④⑤，没有用放射性同位素标记法，没有 用体外培养的宿主细胞为材料，没有分成甲、乙两组。 错例2：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。
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①②③④可判断出应分别用放射性的 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同位素标记的尿嘧啶的 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同位素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，乙组无放射性，则为RNA病 毒；反之则为DNA病因此要验证芝麻中含有脂肪不能像花生子叶那样做切 片用显微镜观察，要先把芝麻种子研磨后制成组织样液，再染色观察颜色变 化，这样才符合科学性的原则。为了实验严谨，应留部分组织样液与实验组 形成对照。
1.细胞的分化
考点一 细胞的分化与细胞的全能性
形态、结构和生理功能 胚胎
@《创新设计》
2.芝麻种子中含有丰富的脂肪，脂肪与苏丹Ⅲ染液反应会呈现橘黄色，请设 计简单的实验，验证芝麻种子中含有脂肪，写出基本的实验思路和预期结果、 结论即可。 答案 (1)实验思路：将适量芝麻种子研磨后制成组织样液，取部分组织样 液加到试管中，加入适量的苏丹Ⅲ染液，摇匀后和原组织样液对比，观察颜 色变化。 (2)预期结果和结论：芝麻种子组织样液出现明显的橘黄色，说明芝麻种子 中含有脂肪。
实验技能一
实验设计的基本原则
典例引领
(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)
解析
答案
答案 (1)步骤： ①用清水漱口后取适量唾液到小烧杯中，备用； ②取2 mL蛋清稀释液和2 mL唾液分别加入甲、乙两支试管中； ③分别向两支试管中加入双缩脲试剂A液1 mL，振荡后加入双缩脲试剂B液4 滴，振荡均匀后静置； ④观察并对照两支试管的颜色。 (2)预期结果和结论：甲、乙两支试管都呈现紫色，说明唾液中含有蛋白质。
研究内容
标记方法
分泌蛋白的合成、加工和运输过程 将3H标记的亮氨酸注射到胰腺细胞中
光合作用中氧气中的氧的来源
用18O分别标记光合作用的原料H2O和 CO2
光合作用暗反应中C元素的转移过程 用14C 标记光合作用的原料CO2
T2噬菌体遗传物质的探究
分别用32P标记噬菌体的DNA，用35S标 记噬菌体的蛋白质外壳
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：
核酸
五碳糖
含氮碱基
DNA 脱氧核糖
A、G、C、T
RNA
核糖
A、G、C、U
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的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过程的方法。回忆相关内容：
4.科学性原则：在设计实验时必须有充分的科学依据，即实验目的要明确， 实验原理要正确，实验研究的材料和实验方法的选择要恰当，整个实验设计 的思路和实验方法的确定都不能偏离实验原理、有关的生物学知识及其他学 科领域的基本知识。
提升演练
1.已知蛋白质和双缩脲试剂反应呈现紫色，请你根据给出的实验材料设计一 个验证唾液中含有蛋白质的实验，要求写出：(1)基本的实验步骤；(2)预期 的结果和结论。 材料用具：双缩脲试剂A液、双缩脲试剂B液、蛋清稀释液(含有丰富蛋白质)、 水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管和滴瓶、镊子、脱脂棉。 解析 要验证唾液中含有蛋白质，可采取设置对照实验的方法。取两支相同 的试管，在其中一支试管中加入唾液，在另一支试管中加入蛋清稀释液作为 对照，经过相同的处理后，根据两支试管中溶液的颜色变化来判断唾液中是 否含有蛋白质。要注意材料中没有提供唾液，需要从实验者自身获取。
归纳整合
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。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)，以便消除无关变量对实验结果的影响，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。
专门化
考点一
考点二
2.细胞的全能性
离体
@《创新设计》
完整个体 全套
考点一
考点二
@《创新设计》
提醒 (1)未脱离植物体的细胞不能表现出全能性。 (2)分化程度高的细胞其全能性不一定低，如卵细胞。 (3)细胞分化过程中遵循的中心法则为 DNA―转―录→RNA―翻―译→蛋白质。