实验必须遵循的三大基本原则

实验必须遵循的三大基本原则：

（1）设置对照原则：在实验设计中，为排除无关条件的干扰，常常要设立对照实验。通过干预或控制研究对象，以消除或减少实验误差，鉴别实验中的处理因素与非处理因素的差异。常见对照方法主要有：

①空白对照不给对照组任何处理因素。如：在研究甲状腺激素促进蝌蚪发育实验中，先取等量的同龄且发育状态相同的小蝌蚪60只，分为两组放入容积相同的两个玻璃缸，加入等量的自然水和蝌蚪饲料；一组加入甲状腺激素，另一组不加任何药品，就是空白对照。

②条件对照给对照组施以部分实验因素，但不是所要研究的实验因素。如：在上述空白对照的举例中，如果取等量的同龄且发育状态相同的小蝌蚪60只，分为三组（编号甲、乙、丙）放入容积相同的三个玻璃缸，加入等量的自然清水和蝌蚪饲料；甲组加入甲状腺激素，乙组加入甲硫咪唑(甲状腺抑制剂)，是条件对照，丙组不加任何药品，是空白对照。

③相互对照不单设对照组，而是几个实验组相互对照。例如：验证植物根对矿质离子有选择吸收的特性，可把蕃茄和水稻分别培养在成分相同的培养液中，过一段时间后，测定培养液中各种矿质元素离子浓度的变化，就会发现蕃茄吸收Ca多，吸收Si少；而水稻吸收Si 多，吸收Ca少。以上就是两个实验组的相互对照。

④自身对照对照和实验都在同一研究对象上进行。如：要研究植物根具有向重力性，茎具有背重力性，可把某一植株横放于培养基上，让其自然生长，经过一段时间后，便可观察到根向重力生长，茎背重力生长。这里，对照和实验都在同一个体上进行，属于自身对照。

（2）单一变量原则：控制其它因素不变，只改变其中一个因素，观察其对实验结果的影响。如探索温度对酶活性的影响时，只能改变反应的温度，其它如pH、酶浓度等因素就要完全相同且适宜。

（3）平行重复原则：对所做的实验在同样条件下，进行足够次数的重复，不能只进行1－2次便轻易得出结论。需要选择的实验材料的样本数（如植株的数目、种子的粒数、实验动物的个体数等）不能太少，否则实验的结果不足以反映出生物学现象的本来面目。任何一项生物学实验，要有科学性，都必须能够重复，都必须经得起重复。

此外，还应注意科学性原则（指在设计实验时，必须要有充分的科学依据，也就是要以前人的实验为基础，而不是凭空设想，主观臆造）、简便经济原则（如，装置简单、实验步骤较少、使用材料用具少、实验时间较短等），等等。

探究性实验和验证性实验的比较

探究性实验的例题：现有一植物的种子，已知它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关。为探究光的有无对该种子的萌发的影响，请你依据所给材料和用品设计出实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。

（1）材料和用品：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等。

（2）方法步骤：

①；

②。

（3）可能的实验结果及相应的结论：

①；

②；

③。

解析：这是在高考试题中较早出现的具有探究性的实验方案设计。探究性实验是对某个生物学问题或实验结论不知道或不清楚，需要通过一定的实验方法，对可能出现的多个预期结果进行实验探究，从而得出实验结论。主要考查考生的实验设计、分析和评价的能力。其基本内容一般包括：明确实验目的、要求、条件；确定实验原理、研究对象、实验设计思路；设计实验操作步骤，以及对实验结果的多向预测和解释等。

参考答案：（1）①向培养皿中倒入适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中

②将一组置于有光照的环境中，另一组置于黑暗环境中，在培养过程中，使两组培养皿所处温度、水分、空气状况适宜且相同

（3）①有光组萌发，无光组也萌发(或发芽率差异不显著)，该种植物的种子的萌发不受光的影响；②有光组萌发，无光组不萌发(或有光组发芽率高于无光组，差异显著)，光是该种植物种子萌发的必要条件之一；③有光组不萌发，无光组萌发(或无光组发芽率高于有光组，差异显著)，光抑制该种植物种子的萌发。

验证性实验的例题：血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，缺乏则血液不能凝固，草酸钾溶液能与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，起抗凝作用。请根据提供的实验材料和用具，简要写出第二步以后的实验步骤和实验结果，验证钙离子在血液凝固中的作用，并回答问题。

一、实验材料和用具：（1）家兔（2）生理盐水（3）酒精棉（4）适宜浓度的草酸钾溶液（5）适宜浓度的氯化钙溶液（6）试管、注射器（针管、针头）

二、实验步骤和实验结果

第一步：在A、B试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水（见图）

第二步：

第三步：

第四步：

问题：设置B管的目的是。

解析：该题所要验证的是血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用。

从题中第一步知道，A、B两支试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水。草酸钾能与血液中的钙离子形成草酸钙沉淀，起抗凝作用；而生理盐水则相当于人体内的细胞外液，不影响血液中钙离子的作用。因此，如果A、B两支试管中分别加入新鲜血液后，会出现A试管中血液不凝固（血液中的钙离子与草酸钾发生了反应），B试管中血液凝固的现象。由B 试管对照（第一次对照）组可说明，缺乏钙离子血液不凝固，有钙离子血液能凝固。

如何肯定是血液中的钙离子而不是其它物质在血液凝固中起作用可由题中提供的材料再做一次对照（即第二次对照）实验。即在A试管发生沉淀之后加入一定量的氯化钙溶液，至钙离子完全与草酸钾发生反应，继续加入氯化钙就会发现A试管中血液发生了凝固。从A

试管加入氯化钙前后的现象对比，便可以验证在血液凝固中起作用的是钙离子而非其它物质。

参考答案：

第二步：用酒精棉消毒（家兔耳廓缘静脉），用注射器取兔血（1～2 mL）

第三步：立即将等量的鲜血分别加入到A、B试管中，经过一段时间后，

第四步：将等量的CaCl2溶液分别加入到A、B两试管中，结果：A管：凝固，B管：仍凝固。

问题：作为A管的对照

，① 突出实验原理的理解和应用；② 熟悉实验要用到的器材的选择、作用和使用方法；③ 明确实验设计的基本思路和实验步骤的程序；④ 清楚实验数据的测量、数据的处理方法；⑤ 强化对实验现象的观察分析、实验结论的归纳总结等。