实验设计应遵循的基本原则讲述

1、实验设计应遵循的基本原则实验设计应遵循的基本原则 、对照性原则：即实验中设立对照组， 使实验结果具有说服力。 、单因子变量原则：即控制其他因素不变 而只改变其中某一变量，观察其对实验结 果的影响。 、平行重复原则：在进行此实验时，有的 情况的出现是有偶然性的，多做几个对照 实验，出现相同的结果，更有说服力，更 具科学性，让这几组实验装置在相同的条 件下同时进行。 （又解：控制某种因素的变化幅度在同样条件下 重复实验，观察其对实验结果的影响程度） 为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的 原料”，某同学制订了下列实验方案： （1）实验目的和实验材料用具（略） （2）实验方法和步骤：用一适当大小

2、的玻璃罩 罩住一株正常的盆栽绿色植物和一杯NaOH溶液， 密封不漏气。将上述植物及装置放在暗室中饥饿 消耗掉叶片内贮藏的有机物，暗室内装有红色安全 灯。饥饿一定时间后，自暗室中取出，照光若干 小时，使其充分进行光合作用。取一叶片，放入 盛有酒精的烧杯中水浴加热，使叶绿素溶于酒精中 将已脱色的叶片取出，平铺在一个培养皿内，用 碘-碘化钾溶液检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现 该实验方案有几项明显错误，请指出错误并改正 题1 答案答案 （1）实验步骤）实验步骤中暗室内用红色安全灯是错误的，中暗室内用红色安全灯是错误的， 应改为绿色安全灯应改为绿色安全灯 （2）实验步骤）实验步骤中的中的“葡萄糖葡萄糖

3、”是错误的，应改为是错误的，应改为 淀粉。淀粉。 （3）未设对照实验。对照实验的步骤可设计如下：）未设对照实验。对照实验的步骤可设计如下： a.装置同题干中的步骤装置同题干中的步骤，但玻璃罩内用同一种生，但玻璃罩内用同一种生 长状况相同的另一株植物代替题干中的植物，用一长状况相同的另一株植物代替题干中的植物，用一 杯清水代替杯清水代替NaOH溶液溶液 b.将上述植物和装置放在暗室中进行饥饿处理，消将上述植物和装置放在暗室中进行饥饿处理，消 耗掉叶片内贮存的有机物，暗室内装有绿色安全灯耗掉叶片内贮存的有机物，暗室内装有绿色安全灯 c.重复题干中步骤重复题干中步骤和和。 d.重复改进后的题干中步骤

4、重复改进后的题干中步骤 题1 为研究温度对酶活性的影响，某同学根据已提供 的实验器材设计出了如下方案。你认为该方案存 在哪些问题？ 1 1、将恒温水浴锅、烧杯和铁架台调好。、将、将恒温水浴锅、烧杯和铁架台调好。、将 量好的酶溶液和天平称取的蛋白质分别放入支试量好的酶溶液和天平称取的蛋白质分别放入支试 管，然后将支试管放入同一水浴环境中持续一定管，然后将支试管放入同一水浴环境中持续一定 时间，使试管内外温度一致，再将酶溶液和蛋白质时间，使试管内外温度一致，再将酶溶液和蛋白质 块（将鸡蛋煮熟后的蛋白部分切成的小块）倒入同块（将鸡蛋煮熟后的蛋白部分切成的小块）倒入同 一试管中混合，保温并记录蛋白质块

5、消失所需的时一试管中混合，保温并记录蛋白质块消失所需的时 间。、将酶溶液改成等量的蒸馏水，重复步骤间。、将酶溶液改成等量的蒸馏水，重复步骤 ，并注意与步骤的温度保持一致，进行对照实，并注意与步骤的温度保持一致，进行对照实 验。、作好观察记录。验。、作好观察记录。 題2 错误之处有：错误之处有： （）试管应编号；（）试管应编号； （）在步骤与步骤所用的蛋白块应该是（）在步骤与步骤所用的蛋白块应该是 等量的；等量的； （）步骤的蒸馏水应改成与步骤等量的（）步骤的蒸馏水应改成与步骤等量的 酶溶液。酶溶液。 （）步骤与步骤所用的温度应该不同（）步骤与步骤所用的温度应该不同 題2答案 还应该有温度的平行

6、重复，如高温、低温还应该有温度的平行重复，如高温、低温 实验设计题的实验设计题的“五步思考法五步思考法” 、了解题目要求，明确实验要验证的是什么、了解题目要求，明确实验要验证的是什么 、分析实验原理：分析实验所依据的科学原理、分析实验原理：分析实验所依据的科学原理 是什么？涉及的生物学及相关学科中的哪些是什么？涉及的生物学及相关学科中的哪些 方法和原理。方法和原理。 、确定实验器材的选择、确定实验器材的选择 、设置实验步骤：分析每一环节之间的关联性，、设置实验步骤：分析每一环节之间的关联性， 或几个相关实验的延续性，安排实验的最佳或几个相关实验的延续性，安排实验的最佳 程序。程序。 、预期结果

7、和分析、预期结果和分析 某生物学兴趣小组开展某生物学兴趣小组开展“不同浓度香烟浸出液对不同浓度香烟浸出液对 水蚤的影响水蚤的影响”的课题研究。他们已将香烟和蒸馏的课题研究。他们已将香烟和蒸馏 水按照：的重量比浸泡小时，过滤后的水按照：的重量比浸泡小时，过滤后的 滤液作为原液。如果你是其中一员，请回答：滤液作为原液。如果你是其中一员，请回答： （）采用何种测定指标来确定香烟浸出液对（）采用何种测定指标来确定香烟浸出液对 水蚤有无影响？（只要一种指标）水蚤有无影响？（只要一种指标） （）做该实验时必备的实验器材是什么？（）做该实验时必备的实验器材是什么？ （）写出实验的主要操作步骤。（）写出实验的

8、主要操作步骤。 （）设计一张表格用于在实验时记录数据（）设计一张表格用于在实验时记录数据。 題3 （）水蚤每分钟心脏跳动次数（）水蚤每分钟心脏跳动次数 （）显微镜、秒表（计时工具）、量筒、烧（）显微镜、秒表（计时工具）、量筒、烧 杯、载玻片、盖玻片等。杯、载玻片、盖玻片等。 （）用蒸馏水稀释烟草浸出液原液，配成用蒸馏水稀释烟草浸出液原液，配成 种不同浓度的溶液种不同浓度的溶液用吸管吸取水蚤，放用吸管吸取水蚤，放 于载玻片上，盖上盖玻片，调节光线，在显微于载玻片上，盖上盖玻片，调节光线，在显微 镜低倍镜下观察镜低倍镜下观察用引流法引流，观察和记用引流法引流，观察和记 录一定时间内水蚤在蒸馏水（对

9、照）及不同浓录一定时间内水蚤在蒸馏水（对照）及不同浓 度烟草浸出液中心跳次数，重复三次度烟草浸出液中心跳次数，重复三次整理整理 实验资料，算出每分钟心跳的平均次数，并做实验资料，算出每分钟心跳的平均次数，并做 出评价出评价 題3答案 （）可设计如下表用于实验时记录数据：（）可设计如下表用于实验时记录数据： 每每分分钟钟心心跳跳次次数数 不不同同浓浓度度 烟烟草草浸浸出出液液 第第一一次次 测测量量 第第二二次次 测测量量 第第三三次次 测测量量 平平均均值值 浓浓度度 1 1 浓浓度度 2 2 浓浓度度 3 3 蒸蒸馏馏水水 （对对照照） 题3答案 对照实验的四种方法对照实验的四种方法 、空白

10、对照，即不给对照组任何处理因素、空白对照，即不给对照组任何处理因素 如课本中设计的用甲状腺制剂喂小蝌蚪中如课本中设计的用甲状腺制剂喂小蝌蚪中 对照组就是不加任何处理。对照组就是不加任何处理。 、条件对照，即虽给对照组施以部分实验、条件对照，即虽给对照组施以部分实验 因素，但不是所要研究的处理因子。如因素，但不是所要研究的处理因子。如“探探 究影响淀粉酶活性的条件究影响淀粉酶活性的条件”实验中，沸水和实验中，沸水和 冰块、冰块、NaOHNaOH和和HClHCl都是条件对照。都是条件对照。 、自身对照，即对照和实验都在同一实验对、自身对照，即对照和实验都在同一实验对 象上进行。象上进行。 、相互对

11、照，不仅仅设对照组，而是几个实、相互对照，不仅仅设对照组，而是几个实 验组相互对照。如证明玉米根的生长方向与验组相互对照。如证明玉米根的生长方向与 地心引力的关系实验中不同方向放置的玉米地心引力的关系实验中不同方向放置的玉米 思考下列问题思考下列问题 在在“验证甲状腺激素促进幼小动物发育验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的的 实验中，可存在以下实验组和对照组，请实验中，可存在以下实验组和对照组，请 指出哪个是实验组，哪个是对照组？属何指出哪个是实验组，哪个是对照组？属何 种对照？种对照？ 甲组：饲喂甲状腺激素甲组：饲喂甲状腺激素 乙组：饲喂甲状腺素抑制剂乙组：饲喂甲状腺素抑制剂 丙组：对蝌蚪不做

12、任何处理丙组：对蝌蚪不做任何处理 甲为实验组 乙为条件对照组乙为条件对照组 丙为空白对照组丙为空白对照组 题4 为了解酶的作用特性，以为了解酶的作用特性，以20%的过氧化氢溶液为的过氧化氢溶液为 反应底物的一组实验结果如下表所示。通过分析反应底物的一组实验结果如下表所示。通过分析 实验结果，能够得出相应结论。在下列有关结论实验结果，能够得出相应结论。在下列有关结论 的描述中，不能从表格中得到实验依据的一项是的描述中，不能从表格中得到实验依据的一项是 方法方法观察结果观察结果 1 1常温下自然分解常温下自然分解氧气泡少而小氧气泡少而小 2 2常温下加入常温下加入FeFe3+ 3+ 氧气泡稍多而小

13、氧气泡稍多而小 3 3常温下加入鲜肝提取液常温下加入鲜肝提取液氧气泡极多而大氧气泡极多而大 4 4加入煮沸冷却的鲜肝提取液加入煮沸冷却的鲜肝提取液 氧气泡少而小氧气泡少而小 A、从催化反应条件看，酶有温和性、从催化反应条件看，酶有温和性 B、从催化活性看，酶变性后失活、从催化活性看，酶变性后失活 C、从催化底物范围看，酶有专一性、从催化底物范围看，酶有专一性 D、从催化反应效率看，酶有高效性、从催化反应效率看，酶有高效性 （C） 题5 现有体重相同、发育正常的现有体重相同、发育正常的4 4只小狗。只小狗。A A狗不做狗不做 任何处理，任何处理，B B、C C、D 3D 3只狗分别进行不同的处只

14、狗分别进行不同的处 理。几个月后，测定狗的激素分泌量，得到的理。几个月后，测定狗的激素分泌量，得到的 有关结果如下表（单位价格有关结果如下表（单位价格mg/mLmg/mL血液）。请血液）。请 分析回答：分析回答： A A狗狗B B狗狗C C狗狗D D狗狗 雄激素雄激素4 43.83.83.63.60.30.3 甲状腺激素甲状腺激素3 30.00.02.82.83 3 生长激素生长激素6 65.85.80.10.15.55.5 （1）A狗在此实验中的作用是狗在此实验中的作用是 （2）B狗被切除了狗被切除了 （3）C狗被切除了狗被切除了 （4）D称被切除了称被切除了 对照对照 甲状腺甲状腺 垂体

15、睾丸睾丸 题6 如下图所示，某植物的绿叶经光照如下图所示，某植物的绿叶经光照2424小时后，然小时后，然 后脱色用碘处理，结果有锡箔覆盖的位置不呈蓝后脱色用碘处理，结果有锡箔覆盖的位置不呈蓝 色而不被锡箔覆盖的部位呈蓝色。该实验证色而不被锡箔覆盖的部位呈蓝色。该实验证 （ ） （1 1）光合作用需要叶绿素）光合作用需要叶绿素 （2 2）光合作用需要光）光合作用需要光 （3 3）光合作用放出氧气）光合作用放出氧气 （4 4）光合作用制造淀粉）光合作用制造淀粉 A A(1)(4) (1)(4) B B(2)(4) (2)(4) C C(2)(3) (2)(3) D D(1)(3)(1)(3) 题7

16、 撕取紫色万年青的叶表皮，剪成大小相等的小块，撕取紫色万年青的叶表皮，剪成大小相等的小块， 分别浸入不同浓度的分别浸入不同浓度的KNO3溶液中，过一段时间后溶液中，过一段时间后 用显微镜观察到的实验结果如下：用显微镜观察到的实验结果如下： KNOKNO3 3溶液溶液 （mol/L)mol/L) A AB BC CD DE EF F 0.110.110.120.12 0.1250.125 0.130.130.140.14 0.500.50 质壁分离程质壁分离程 度度 - - -初始初始 分离分离 分离分离显著显著 分离分离 显著显著 质壁分离复质壁分离复 原状况原状况 - - -自动自动 复原复

17、原 自动自动 复原复原 诱发诱发 复原复原 不能不能 复原复原 （1）万年青叶表皮细胞的细胞液浓度为到之间。）万年青叶表皮细胞的细胞液浓度为到之间。 （2）用）用KNO3溶液诱发细胞质壁分离的基本条件是溶液诱发细胞质壁分离的基本条件是 （3）C和和D发生质壁分离后自动复原，其原因是发生质壁分离后自动复原，其原因是 （4）用高浓度溶液诱发的质壁分离不能再复原，其原因）用高浓度溶液诱发的质壁分离不能再复原，其原因 是是 题8 题9 为验证为验证PH对唾液淀粉酶活性的影响，实验如下：对唾液淀粉酶活性的影响，实验如下： （1）操作步骤：）操作步骤：在在15号试管中分别加入号试管中分别加入0.5% 淀粉

18、液淀粉液2ml。加完淀粉液后，向各试管中加入相加完淀粉液后，向各试管中加入相 应的缓冲液应的缓冲液3.00ml，使各试管中反应液的，使各试管中反应液的pH依次依次 稳定在稳定在5.00、6.20、6.80、7.40、8.00。分别向分别向1 5号试管中加入号试管中加入0.5%唾液唾液1ml ，然后进行，然后进行37恒恒 温水浴。温水浴。反应过程中，每隔反应过程中，每隔1min从第号试从第号试 管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加1滴碘液滴碘液 显色，待呈橙黄色时，立即取出显色，待呈橙黄色时，立即取出5支试管，加碘支试管，加碘 液显色并比色，记录结果。液显色并

19、比色，记录结果。 （）结果见下表：（）结果见下表： 试管编号处理试管编号处理1 12 23 34 45 5 PHPH5.005.006.206.206.806.807.407.408.008.00 结果（颜色结果（颜色 ） ） 橙黄色橙黄色 （“”表示蓝色程度）表示蓝色程度） 请回答请回答（）实验过程中为什么要选择（）实验过程中为什么要选择37恒温？恒温？ （）号试管加碘液后出现橙黄色，说（）号试管加碘液后出现橙黄色，说 明什么？明什么？ （）如果反应速度过快，应当对唾液做（）如果反应速度过快，应当对唾液做 怎样的调整？怎样的调整？ （）该实验得出的结论是什么？（）该实验得出的结论是什么？ （

20、1999.广东）广东） 题9 （）在该实验中，只有在恒温的条件下，（）在该实验中，只有在恒温的条件下， 才能排除温度因素对结果的干扰，才能排除温度因素对结果的干扰，37是是 唾液淀粉酶起催化作用的适宜温度。唾液淀粉酶起催化作用的适宜温度。 （）淀粉已完成水解。（）淀粉已完成水解。 （）提高唾液的稀释倍数。（）提高唾液的稀释倍数。 （）唾液淀粉酶的最适（）唾液淀粉酶的最适PH是是6.80，高于，高于 或低于此或低于此PH时，酶的活性逐渐降低。时，酶的活性逐渐降低。 题9答案 实验设计应遵循的基本原则实验设计应遵循的基本原则 、对照性原则：即实验中设立对照组， 使实验结果具有说服力。 、单因子变量原则：即控制其他因素不变 而只改变其中某一变量，观察其对实验结 果的影响。 、平行重复原则：在进行此实验时，有的 情况的出现是有偶然性的，多做几个对照 实验，出现相同的结果，更有说服力，更 具科学性，让这几组实验装置在相同的条 件下同时进行。 （又解：控制某种因素的变化幅度在同样条件下 重复实验，观察其对实验结果的影响程度） 实验设计题的实验设计题的“五步思考法五步思考法” 、了解