生物實驗專題復習

生物科學實驗探究的一般過程可簡單地用下圖表示:

1、提出問題，確定實驗課題

所謂實驗課題的選定，就是試驗者首先要確定一個有一定價值的研究課題，明確通過實驗要解決什么問題。實際上就是把試題中提出的問題變為陳述句，把要達到的實驗目的以課題的形式體現出來。

例題1 (2008寧夏高考28Ⅱ)在用生長素促進某植物枝條生根的實踐過程中，發現枝條生根情況不一，分析其原因，認為可能與生長素的濃度有關。請據此擬定一個相關研究的課題。要求寫出課題名稱及相關研究中的觀察指標和影響這一指標的因素。

2、作出假設

假設，也稱假說或猜測，是指用來說明某種現象但未經證實的論題，也是對所提出的問題作出的參考答案，即依據發現的事實材料或科學原理，通過創造性思維，提出初步假定。如果你的基本預測是肯定的，你的假設就是肯定的假設;如果你的基本預測是否定的，你的假設就是否定的假設。

例題2 (2008上海綜合55)某學生偶然發現磁場環境會影響黃豆芽的生長，想進一步研究不同的磁場強度與黃豆芽下胚軸生長的關系，他設計了一個研究方案，但還不完整，請你根據課題研究的有關知識加以補充，并回答有關問題。

課題名稱:不同磁場強度與黃豆芽下胚軸生長長度的關系。

假設。

3、設計實驗方案

(1)了解題目要求

認真讀題，從題中找出答案。

(2)寫出實驗名稱

指出是什么實驗，判斷出是“驗證性實驗”還是“探究性實驗”。

(3)寫出實驗目的

弄清楚該題要驗證或探究的是什么樣的生物學事實，即明確實驗要解決什么問題。一般在題干中有“驗證……”、“證明……”、“探究……”，其后內容就是實驗的目的。有些實驗需要對其去粗取精，提煉要點。

(4)寫出實驗原理

就是完成該實驗的理論依據是什么?這就需要分析實驗中所涉及的生物學及相關學科中的知識、方法，以及所依據的科學原理。另外，提供的實驗儀器的使用方法和原理也應考慮在內。此過程要求學生利用儲備知識獨立分析、運用。對所學知識運用要求較高，這是完成實驗設計題目的關鍵。

例題3 (2008海南高考21Ⅰ)為了驗證某大豆品種的矮化特性與赤霉素的含量有關，請用所給定的實驗材料，完成下列實驗步驟并回答問題:

該實驗原理是 。

(5)設計實驗操作過程

① 分組標號:根據實驗要求選擇適宜的材料和器材。選材應保持條件相同(如:日齡相同、體重相近的雄性成年大白鼠)。將實驗分為實驗組和對照組，可以分為兩組，也可以分若干組。每組進行明確的標記，如用甲、乙、丙，或是A、B、C或是1、2、3等，讓人一看對實驗組一目了然，以便于實驗的觀察、統計、比較和敘述。常用的表述:選擇長勢相同、大小相似的同種植物隨機等量分組，分別編號為A、B、C……;取兩支試管，分別編號為甲、乙，各加入等量的某溶液……;選擇年齡、體重(性別)、健康狀況相同的某種動物隨機等量分組，分別編號為1、2、3……。

② 實驗處理:根據實驗的要求分別對實驗組和對照組進行處理。除實驗變量外，對實驗組和對照組的培養、飼養等條件應相同，即控制無關變量。要注意能體現“單一變量”的詞語的準確使用，例如使用“等量”、“相同”、“適宜”等詞語。

③ 培養(或飼養)、觀察、記錄:對于植物實驗和某些動物實驗，分別進行實驗處理后，要進行一段時間的培養，才能出現結果。而有些實驗進行實驗處理后，在相對較短時間(1~2h)就可以觀察出現的現象。要仔細觀察實驗組與對照組出現的差異，記錄實驗現象和實驗數據。

4、實驗設計應遵循的基本原則

(1)科學性原則

實驗是人為控制條件下研究事物(對象)的一種科學方法;是依據假設，在人為條件下對實驗變量的變化和結果進行捕獲、解釋的科學方法。科學研究的過程本身就是科學，并不是說研究的結論才是科學方法。因此，在實驗設計中必須有充分的科學依據。科學性原則包括實驗原理的科學性;實驗材料選擇的科學性;實驗方法的科學性;實驗結果處理的科學性。

(2)對照性原則

只有比較才能看出差異，只有通過對照才能驗證我們的推論，因此，在實驗設計中，要設置對照組。設置科學、合理的對照可以使實驗方案簡潔、明了，且使實驗結論更有說服力。實驗中的無關變量很多，必須嚴格控制，要消除和平衡額外變量對實驗結果的影響，對照實驗的設計是消除無關變量影響的有效方法。

(3)實驗組與對照組

一個實驗通常分為實驗組和對照組。一般情況下，把改變實驗變量處理的一組稱為實驗組;處于正常狀態的一組(沒有改變實驗變量)稱為對照組。

(4)單因子變量原則和等量原則

此2個原則都是在設計對照實驗時必須堅持的原則。所謂“單因子變量原則”，強調的是實驗組和對照組相比只能有一個變量，只有這樣當實驗組和對照組出現不同結果時，才能確定造成這種不同結果的原因肯定是這個變量造成的，從而證明實驗組所給實驗因素的作用，因此，在設計對照組實驗時首先要確定變量并加以正確設置，至于將誰作為變量則很容易確定，即要驗證誰則把誰作為變量，也就是要把所要驗證的中心條件作為變量。

等量原則與單因子變量原則是完全統一的。只不過強調的側面不同:單因子變量原則強調的是實驗變量的單一性，而等量原則則強調除了實驗變量之外的一切對實驗結果有影響的無關變量必須嚴格控制等量即相同，以平衡和消除無關變量對結果的影響。需要強調的是:這些無關變量在進行嚴格控制時，不但要等量，而且是在適宜條件下的等量，常態條件下的等量。

(5)平行重復原則

任何實驗都必須能夠重復。在同樣條件下重復實驗，實驗結果應該是一致或相似的。任何實驗必須有足夠的實驗次數，才能避免結果的偶然性，使得出的結論準確、科學。在實驗中可以通過在一組實驗中同時處理多個材料來體現重復性原則。

(6)隨機性原則

實驗設計中的隨機性原則是指被研究的樣本是從總體中任意抽取的。這樣做是由于:①可以消除或減少系統誤差，使顯著性測驗有意義;②平衡各種條件，避免實驗結果中的偏差。

5、實驗結果、結論的預測與分析

有些實驗的結果可以直接用肉眼觀察出來，而很多實驗是化學反應類型，肉眼觀察不到，應該考慮加入指示劑，借助顏色變化或儀器輔助觀察。實驗結果可采用文字描述、表格、坐標曲線等方式描述。

(1)實驗結果的預測

實驗結果是由實驗變量而引起的變化，而實驗結論是根據實驗結果作出的一種推論。一個正確的實驗設計應達到實驗目的，即得出的結論就是實驗目的。特別注意弄清楚實驗的目的是“驗證”還是“探究”。

①若是“驗證性”的實驗，如“驗證……”、“證明……”都可以預測到實驗目的一致的結果。聯系實驗目的得出結論，結論是合理的、科學的、肯定的。不少結論是在實驗要驗證的內容中尋找。此時一般只有一個結果和相應的結論，且結論與實驗目的相對應。

②若是“探究性”實驗，如“探究……”，預測的實驗結果不唯一，大多數有3種可能:變量促進結果;變量抑制結果;變量與結果無關，或“全肯定;全否定;一肯定一否定”等。

(2)分析數據

實驗結束時要對數據進行分析，看看是否存在什么規律或趨勢。它們能不能支持你的假設?它們是否指出了你實驗中存在的缺陷?是否需要收集更多的數據?

(3)實驗結論的歸納提煉

實驗結果是實驗所得到的直觀現象，如測得的有關數據，實驗對象呈現的特殊顏色、氣味、形態、生理等方面的變化，因此，實驗結果應是對實驗現象的直接陳述。而實驗結論是在實驗結果的基礎上，根據已有知識的合理遷移，通過推理和判斷，得出的關于生命現象最本質的認識。

例題4 (探究性實驗)(2004北京理綜31)一種以地下莖繁殖為主的多年生野菊分別生長在海拔10m、500m、1000m的同一山坡上。在相應生長發育階段，同一海拔高度的野菊株高無明顯差異，但不同海拔的野菊株高隨海拔的增高而顯著變矮。為檢驗環境和遺傳因素對野菊株高的影響，請完成一下實驗設計。

(1)實驗處理

春天，將海拔500m、1000m處的野菊幼苗同時移栽于10m處。

(2)實驗對照

生長于處的野菊。

(3)收集數據

第2年秋天。

(4)預測支持下列假設的實驗結果

假設1:野菊株高的變化只受環境因素的影響，實驗結果是:移栽至10m處的野菊株高。

假設2:野菊株高的變化只受遺傳因素的影響，實驗結果是:移栽至10m處的野菊株高。

假設3:野菊株高的變化受遺傳和環境因素的共同影響，實驗結果是:移栽至10m處的野菊株高

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