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实验探究1实验设计的一般原则和基本方法
理 论 提 要
1．实验设计的一般原则
(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(一般对照组是接近常态的那一组)的自变量不同(其余因素都相同)，以便减小实验误差。常用的对照方法包括：空白对照、自身对照、条件对照、相互对照。
(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(减少实验材料差异带来的误差)。
(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。
2．实验设计中的变量分析和处理
对自变量的处理方法：
(1)“加”或“减”：例如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺。
(2)“换”：例如探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。
3．实验设计的基本方法
实验设计的程序：明确实验目的→选择实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期实验结果→得出实验结论。
(1)实验目的
①验证性实验：寻找题干信息，一般写有“验证……”即为该实验的实验目的。
②探究性实验：首先分析实验的自变量和因变量。此类实验的实验目的一般书写为“探究自变量对因变量的影响”“探究自变量与因变量的关系”“探究自变量的作用”等。
(2)实验假设
假设是指用来说明某种现象，但未经证实的论题，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。提出的假设可能正确，也可能错误，但必须能解释题目现象或与题干相符，一般情况下，若是实验中要求写出你的假设，我们应根据自己平常积累的知识，写出最可能的一种假设。
(3)实验原理
实验原理就是进行实验的理论依据，书写基本思路概括为“已知条件找变量→根据目的提结论→依据材料判结果→结论结果巧联系→组织语言写原理”。
(4)实验思路
思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。比如：用某种方法处理某种材料，观察其对某方面的影响效果。一般须体现“对照思想”，显示自变量和因变量；对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。
(5)实验步骤
步骤是“做法”，是更为“细节化”的操作流程，其要求“精确细致”。必须体现“自变量”如何设置，“因变量”如何获得，“无关变量”如何保证相同且适宜。实验步骤设计的一般程序：
(6)实验结果和结论
实验结果是通过观察或测量得到的实验现象，是实验实际出现的情况。实验结论是根据实验现象，对实验因变量与自变量关系进行分析，得出的具有普遍意义的理论性结论。实验结论的得出必须依据实验结果。
提醒：实验结论的回答务必找到探究的内容，务必涵盖实验的自变量和因变量。严格区分“实验结果”≠“实验结论”≠“机理”≠“意义”≠“优点”。
举 题 说 法
线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦，实验方法是：取培养10～14 d的大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，测定、计算光合放氧速率(单位为μmolO2·mg-1chl·h-1，chl为叶绿素)。请完成下表：
实验步骤的目的 简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液 寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，再用丙酮稀释成不同药物浓度，用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的对照组 ①__在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮__
②__减少叶片差异产生的误差__ 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定 用氧电极测定叶片放氧
③__叶绿素含量测定__ 称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定
? 审 答 指 导
实验设计遵循单一变量原则，本实验中实验组为不同浓度的寡霉素丙酮溶液，则对照组为等量不含寡霉素的丙酮溶液。为减少叶片差异产生的误差，应进行重复实验。
关于表格题，核心考查的是“变量控制”，注意以下3点：“瞻前顾后”、变量分析、注意语言的准确性和概括性(比如添加某试剂，必须注意“量”和“浓度”的描述)。描述实验结果时尽量用“无明显差异”“相对稳定”或“动态平衡”来取代“不变”“相同”等绝对性描述，用“显著差异”(具体的可以写“显著增加”或“显著降低”)来取代“有变化”等笼统字眼。

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