Question

生物实验设计需要注意那些事项

Answer 1

实验设计的主要过程：一、明确实验目的
实验目的是设计实验的纲要，只有明确实验目的，我们才能设计合理的变量。根据目的又可以分为：验证性实验：如：“请利用提供的实验材料和用具，验证胰高血糖素具有升高血糖的作用”。这样的实验将来预期的结果是确定的，胰高血糖素一定升高血糖；另一种是探究性实验：“探究光的有无对种子萌发的影响”。实验预期的结果实不确定，有多种情况，可能光促进种子萌发、可能抑制萌发或者无影响。

二、做出问题假设
运用已有的科学知识基础和符合逻辑的论据对提出的问题做出尝试性的解释。

三、制定方案
1.明确实验原理
有些实验设计是考查已有知识，题干中往往不会告诉我们实验原理，需要我们通过实验材料和用具来判断。如上述例题中如果提供的是第一组实验用具，其实验原理是蛋白质的颜色反应，如果提供的是第二组实验用具，其原理就复杂得多，包括：蛋白酶催化蛋白质水解、淀粉酶催化淀粉水解、淀粉的颜色反应。根据这些原理，先用蛋白酶和唾液淀粉酶混合一段时间后，然后再加淀粉，10min后滴加碘液，如果试管呈现蓝色，说明蛋白酶把唾液淀粉酶水解了，证明唾液淀粉酶是蛋白质。

但有些实验是我们没有学习过的知识，题干中往往会告诉实验原理，我们主要按照其提供的原理应用即可。

2. 选择材料用具：
一般题干中提供的材料和用具都要利用

3. 确定方法步骤（实验程序）
通常实验步骤如下：
（预处理）→分组→处理→观察记录现象，收集数据→预测结果→得出结论

设计实验步骤时需注意的问题：
①实验分组最好要有标号（也可采用表格方式）
②大样本量（可重复多次）
③控制单一变量（可变因素）：除了要研究的变量以外，其他的无关变量保持一致，如材料的一致性等
④通常要设置对照实验：根据具体实验，设置对照类型
A 空白对照：不给对照组任何因素处理。如过氧化氢的自然分解
B 自身对照：对照和实验都在同一研究对象上进行：如对同一人的不同条件下的营养状况的研究
C 相互对照：不单设对照组，而是几个实验互为对照。如不同温度对酶活性的影响
D 标准对照：以常规的品种、常规的浓度为对照。如实验组注射2mL用生理盐水配制的胰高血糖素，对照组注射等量的生理盐水
⑤实验步骤最好分步表述

4．设计实验记录方案
根据可能出现的实验结果进行下列实验记录的设计，以保证实验记录科学、准确、客观全面。不丢掉有用的信息为结果分析提供丰富的资料。
⑴ 确定观察和记录的时间
⑵ 根据实验内容设计观察和记录内容，如观察菌落的形态、观察溶液颜色、记录小蝌蚪完成变态发育所需要的时间； 在相同的时间内（10min）液滴向左移动的距离等

5. 预期可能实验结果（根据实验类型和所学的知识）
有时需要标明注意事项：如试剂的配制、实验的安全等

四、分析实验现象，得出实验结论
1. 实验结果分析：对记录下来的现象、数据进行整理、分析得出结果
⑴ 正确处理实验数据：数据资料要用数学计算及统计、图解（坐标曲线图、柱形图表格等）等方法加以判断、推理和分析。
⑵ 深入分析实验结果：叙述实验结果及假设是否成立（预期结果得到实现，假设成立；预期结果没有出现，假设不成立），并对结果加以说明、解释或评价；对预期以外的结果做出恰当的分析和说明

2. 获得结论。（要紧扣实验目的）。
注意实验结果和实验结论的联系和区别
给与光照一组种子萌发率高于黑暗组——实验结果
光照可以促进该种植物种子的萌发——实验结论
实验设计题目的回答方法：1、运用科学原理指导实验

解生物实验设计题时，一定要认真审题。在审题中最关键的是要明确实现本实验目的的科学原理。

例如2000年理综实验高考题中“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。”这就是本实验的根本原理。

遵循这一原理，设法除去血液中的钙离子和添加进去的钙离子，设计实验的方向就不会错。此题中“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”。这只是一条除去血液中钙离子的原理，是解决实验中某一问题所需运用的原理，是本实验的辅助原理。

2、遵循实验原则设计实验

要使实验设计得科学，力求无懈可击，在设计实验时必须遵循以下几个原则：

(1)设置对照原则

(2)单因子变量原则

(3)平行重复原则

例如：为了证明土壤中的微生物能分解农药，必须将土壤分为两等份，装入两个大小相同的容器，一个高温灭菌，一个不做处理，造成一个容器中的土壤中无生活的微生物，一个容器中的土壤中有生活的微生物。然后进行实验，才能说明问题。这就是设置对照原则。

在进行此实验时，让两个容器中的土壤在一切其他条件都相同的情况下进行实验，惟独不同的只是一个容器中的土壤中有微生物，一个容器中的土壤中无微生物，有无微生物就成了这一实验的单因子变量。这就是单因子变量原则。

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条件下同时进行，这就是平行重复原则。

3、准确地运用实验材料支持实验

选用实验材料应讲究，否则将不能支持你的实验结论。

例如想证明微生物的营养要素必须有氮源。我们需做一个对照实验：一个培养基中加入氮素，一个不含氮素。于是为你提供两种实验材料，一是NH4NO3、一是人尿。这时你不能认为人尿来的容易，又含有尿素等含氮的有机物，就用人尿作氮源。因为人尿中还含有无机盐等多种成分。说明不了本实验的结论。

4、选定最优程序进行实验

在明确了实验目的，明确了实验原理，选准实验材料，遵循实验原则后，就应该编制一个实验程序进行实验。

对编制的实验程序，还要仔细推敲，形成一个最优化的程序，使实验科学、简捷地进行。

在选定最优程序中有的步骤可同时进行，那就可遵循统筹法，让要等待的步骤先做，接着穿插下一步实验，以节约时间，同时也尽量减少因时间过长带来的不良影响。

5、答题时讲究用词科学、准确

有了如上所述的基本素质，最终还要通过完美的回答来展示自己的能力。答题时关键是用词上讲究科学、准确。

例如“假设牛毛的黑色对棕色是显性，现有一匹黑色公牛，想在一个繁殖季节中测定出是纯种还是杂合子，请设计检测办法”，如果同学是这样回答“在这一繁殖季节，让这匹黑色公牛与一匹棕色母牛交配，若生出棕牛，则为杂合子；若只生出黑牛，则为纯种。”

这样回答大方向是正确的，但关键字眼上用词不当，反映学生思维的不全面或缺乏一些必要的常识。应该改为“让这匹黑色公牛与多匹棕色母牛交配”。用“多匹”两字，答题的科学性就跃然纸上。因为黑色公牛与多匹棕色母牛交配，才有较多的机会出现棕牛，牛一般一胎一头，没有一定数量的后代，就可能出现不了棕牛，从而导致你做出错误的判断。