高一生物对照实验的一般原则

对照实验的一般原则

教学内容：

阐述对照实验的五大原则：对照原则、单一变量原则、平行重复原则、科学性原则、平衡与平衡控制原则。

阐明自变量、因变量、无关变量等基本概念。

结合教材对实验原则进行分析。

教学目的：帮助学生理解对照实验的基本原则和基本概念，培养学生的科学思维，使之对生物科学实验的方法、思路有基本认识。

教学重点：对照实验的原则。

教学难点：对照实验的原则。

突破策略：结合生活中的常见场景及科学惯例展开，积极促进学生的主动参与。教学步骤：

导入：在报纸上，我们常常可以见到减肥药的广告：一张是减肥前，一张是减肥后，两张照片有明显的身材差异，以吸引读者的注意力。这里两张照片的对比就包含着一个最基本的实验思想：对照原则——通过设置一个对照组，来使实验结果更具说服力。

如我们所知，这类广告通常有大量虚假信息，其实验并无严格的操控，因而实验结果不够准确。如果是要我们来设计并完成实验，可以从哪些方面入手。

（板书）：探究服用某药物是否会减肥。

分析：对实验组（服用药物）和对照组（不服用药物）的不同处理是是否服药，这个要严格控制的因素我们称为自变量，也叫实验变量。我们要观察的结果是减肥的效果，是体重的变化。我们将之称为因变量，又叫反应变量。

（板书）：自变量：是否服药；因变量：体重变化。

延伸：接下来，我们需要找到实验对象。如果有两个肥胖者，那么应对他们做怎样的处理？（学生回答）一个服药，一个不服药。这两名实验对象，应该满足哪些条件？

由学生讨论，归纳得出结论：

体重、年龄相当，健康状况接近，工作强度相同，饮食习惯相近等。

在实验过程中，年龄、体质、工作强度、饮食、生活环境都可能影响到实验结果。

但却是自变量以外的因素，我们称之为无关变量。为保证体重变化只能由是否服药这一自变量引起，则实验组与对照组的无关变量应保持一致。即实验组与对照组只能有一种处理因素不同：自变量不同。这一原则称为单一变量原则。

同时，在实验中，还要注意操控无关变量。比如两组都应有较为舒适的工作与生活环境，都应有正常的适宜的饮食等。不能使无关变量对实验结果造成影响。就是说，若实验对象体重减轻，不能是因为饮食不足、工作强度过大或心理郁闷引起的。除了自变量以外，其他无关变量不光要相同，还要处于最适宜的水平，这一原则叫控制与平衡控制原则。

在上述实验中，总共只有两个实验对象。考虑到人体生命活动的复杂程度，这是不在合适的。举个例子，在实验进行中，某名实验对象突然生病，患上了严重腹泻，很短时间内体重迅速减轻。这将使前期的实验毫无意义。因而在上述实验中，应尽可能多地观察较多的实验对象，使实验结果不是由于偶然的原因而呈现的特例。选择较多的实验对象，排除偶然误差，这是实验过程中应遵循的平行重复原则。

让我们来看看真正的科学实验。为了验证一种新型药物（不是减肥药）的临床效果，医生们是这么做的：

1、选择大量的测试对象，要求涵盖不同年龄、不同体质、不同患病程度的人群。

将实验对象均分为两组。这时的分组必须是随机的。提问：为什么要随机分组？答：排除人为原因造成的偶然误差。

2、两组在同样适宜的条件下进行实验，以排除无关变量对实验的影响。

3、实验组服用药物，对照组服用等量的安慰剂。注意安慰剂的服用量不仅相同，

还要在病人不知情的情况下进行。提问：为什么要做这种处理？答：排除心理因素可能带来的干扰。

4、选取合适的观测指标：如可以量化的症状缓解程度，预期寿命的延长等。

由此可见，实验方案的确定，实验对象的筛选、观测指标的确认、实验数据的处理等都必须科学、严谨、周密，这是实验的另一个原则：科学性原则。

归纳：我们可以将生物科学实验概括为：（板书）：验证（探究）条件A对事件B 的影响。其中，我们将条件A视为自变量，事件B视为因变量。

（板书）：自变量：条件A的有无或自变量的适宜程度。因变量：事件B发生与

否可发生程度。

因此，对于生物实验也可以描述成这样一句话：验证（探究）某一自变量对某因变量的影响。在实验中要遵循以下原则：

（板书）：1、对照原则：在实验中，必须设置对照组。通过对照，使实验结果更加可信。

2、单一变量原则：实验组与对照组只能有自变量这一种处理因素的不同。

3、平衡与平衡控制原则：除自变量外，其他可能对实验结果造成影响的无关变量在实验组与对照组中应完全相同，且处于最适宜的程度。

4、平行重复原则：在同样条件下重复实验，以消除偶然误差。

5、科学性原则：实验方案严密、选材合适、实验原理科学无误。

巩固提高：阅读“探究酶与Fe3+的催化效率”，回答以下问题：

本实验中的自变量与因变量分别是什么？（催化剂的种类；反应速率）

实验中除了催化剂的不同外，哪些因素可以对实验结果造成干扰？实验中是如何控制这些因素的？（试管的洁净程度、反应物的量与浓度、反应环境中温度等；使用洁净试管、反应物的量与浓度相同、所处环境相同。）

实验中通过什么可以检测的指标来说明催化剂的催化能力？这体现了哪条实验原则？（观察气泡逸出的速度与卫生香燃烧的程度；体现了科学性原则）

若本实验是为了说明酶的高效性，哪一组是对照组？其目的是什么？（加入Fe3+的一组，通过无机催化剂的较低催化效率来说明酶的高效性。）

本实验中有哪些操作分别体现出何种实验原则？（分别使用不同的催化剂体现出对照原则；严格操控无关变量体现出单一变量原则及平衡与平衡控制原则；选择新鲜的猪肝研磨液、设置易于观察的观测指标体现出科学性原则。）