高中生物实验常考类型与设计原则

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高中生物实验设计的类型与原则

爱智康高中学科部钟凯老师

一、生物学实验类型

验证性实验探究性实验

实验目的验证研究对象的已知属性、

特征以及与其他因素的关

系。

探索研究对象的未知属性、特征以及与其他

因素的关系。

实验假设因结论是已知的，因此不存

在假设问题。

根据现有科学理论、事实，对要研究的对象

设想出一种或几种可能的答案、解释。

实验原理因验证内容而异因探究内容而异

实验过程应有的实验步骤，可是曾经

做过或尚未做过的，因验证

内容而异。

应有的实验步骤实际上并未完成，因探究内

容而异。

实验现象已知，应准确描述。未知，可以不描述。

实验结果预测无

对应假设，预测的实验结果不唯一，需分情

况讨论，大多有三种可能：①变量促进结果；

②变量抑制结果；③变量与结果无关。

实验结论对应实验目的做出肯定结论不同的预测结果有相应的不同结论二、实验设计的基本题型

1．补充完善型

如填写实验名称，提出假设，补充实验原理，续写实验步骤，结果预期和分析等。 2．评价和纠正型

看有无对照实验，如果有看对照设计是否合理；

看实验是否遵循了单一变量原则；

看实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整；

看实验仪器、药剂的使用的是否合理；药剂的配备、使用及用量的大小；

看实验结果的验证是否合理。

3．设计实验方案型

（1）步骤设计分段叙说。

（2）试管（或烧杯，水槽等）要加以编号，如A、B或甲、乙等，这样可使叙说简洁一些。

三、实验设计的基本原则

1．科学性原则

（1）实验原理的科学性

如，设计实验验证钙离子在血液凝固中的作用，题中可能给出了两个实验原理：血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，若缺少它则血液不能凝固；

草酸溶液能与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，因此具有抗凝血作用。（2）实验材料选择的科学性

如，“还原性糖鉴定实验”中以苹果或雪梨细胞组织液为材料；

“植物细胞质壁分离与复原”实验中以紫色洋葱为实验材料等。

思考：还原糖的鉴定、蛋白质的鉴定、植物细胞有丝分裂观察、叶绿体色素提取与分离、植物细胞的质壁分离与复原、细胞质流动的观察等实验中应选择哪些实验材料才能得到较好的实验效果？为什么？

（3）实验方法的科学性

如，鉴定蛋白质的实验中，必须先加氢氧化钠溶液，振荡后再滴加硫酸铜溶液。思考：在光合作用强度的检测实验中用绿光灯照射可看成是黑暗条件的依据是什么？在鉴定光合作用产物实验中，为什么要对植物进行饥饿处理，这样做的科学性体现在哪里？

（4）实验结果处理的科学性：如，坐标图、表格等。

2．对照性原则

（1）对照实验：

除所控因素（自变量）外其它条件与被对照实验完全相等的实验。

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（无关变量）的完全相等”。

（2）对照组的类型：

①空白对照：

“唾液淀粉酶催化淀粉”实验，实验组（滴加唾液淀粉酶液），对照组（只加等量蒸馏水）起空白对照。

②条件对照：

“动物激素饲喂小动物”的实验，实验组（饲喂甲状激素），条件对照（饲喂甲状腺抑制剂），空白对照组（不饲喂药剂）。

③自身对照：

“质壁分离与复原”实验，自身对照简便，但关键要看清楚实验处理前后的现象及变化差异。

④相互对照：

验证温度对唾液淀粉酶活性影响的实验中60℃、0℃、37℃之间的对照；

验证pH对唾液淀粉酶活性影响的实验中，不同pH溶液之间的对照。

3．单一变量原则（等量原则）

（1）在实验中经常要控制的无关变量一般有：

①生物材料：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实验器具：试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。

③实验试剂：试剂的成分、浓度、体积要相同（等量）。

④处理方法：保温或冷却；光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。

（2）实验中要尽可能避免无关变量的干扰。

（3）无关变量在进行严格控制时，要等同或等量。做到相同且适宜。

自变量：实验变量（原因），指实验中由实验者所操纵的因素或条件。

因变量：反应变量（结果），指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。

无关变量：实验中除自变量外的影响实验结果的因素或条件。

额外变量：实验中由于无关变量而引起的变化和结果。额外变量会对反应变量有干扰作用。