實驗設計應遵循的基本原則講述

1、實驗設計應遵循的基本原則實驗設計應遵循的基本原則 、對照性原則：即實驗中設立對照組， 使實驗結果具有說服力。 、單因子變量原則：即控制其他因素不變 而只改變其中某一變量，觀察其對實驗結 果的影響。 、平行重復原則：在進行此實驗時，有的 情況的出現是有偶然性的，多做幾個對照 實驗，出現相同的結果，更有說服力，更 具科學性，讓這幾組實驗裝置在相同的條 件下同時進行。 （又解：控制某種因素的變化幅度在同樣條件下 重復實驗，觀察其對實驗結果的影響程度） 為證實“二氧化碳是光合作用合成有機物必需的 原料”，某同學制訂了下列實驗方案： （1）實驗目的和實驗材料用具（略） （2）實驗方法和步驟：用一適當大小

2、的玻璃罩 罩住一株正常的盆栽綠色植物和一杯NaOH溶液， 密封不漏氣。將上述植物及裝置放在暗室中饑餓 消耗掉葉片內貯藏的有機物，暗室內裝有紅色安全 燈。饑餓一定時間后，自暗室中取出，照光若干 小時，使其充分進行光合作用。取一葉片，放入 盛有酒精的燒杯中水浴加熱，使葉綠素溶于酒精中 將已脫色的葉片取出，平鋪在一個培養(yǎng)皿內，用 碘-碘化鉀溶液檢測有無葡萄糖的特異顏色反應出現 該實驗方案有幾項明顯錯誤，請指出錯誤并改正 題1 答案答案 （1）實驗步驟）實驗步驟中暗室內用紅色安全燈是錯誤的，中暗室內用紅色安全燈是錯誤的， 應改為綠色安全燈應改為綠色安全燈 （2）實驗步驟）實驗步驟中的中的“葡萄糖葡萄糖

3、”是錯誤的，應改為是錯誤的，應改為 淀粉。淀粉。 （3）未設對照實驗。對照實驗的步驟可設計如下：）未設對照實驗。對照實驗的步驟可設計如下： a.裝置同題干中的步驟裝置同題干中的步驟，但玻璃罩內用同一種生，但玻璃罩內用同一種生 長狀況相同的另一株植物代替題干中的植物，用一長狀況相同的另一株植物代替題干中的植物，用一 杯清水代替杯清水代替NaOH溶液溶液 b.將上述植物和裝置放在暗室中進行饑餓處理，消將上述植物和裝置放在暗室中進行饑餓處理，消 耗掉葉片內貯存的有機物，暗室內裝有綠色安全燈耗掉葉片內貯存的有機物，暗室內裝有綠色安全燈 c.重復題干中步驟重復題干中步驟和和。 d.重復改進后的題干中步驟

4、重復改進后的題干中步驟 題1 為研究溫度對酶活性的影響，某同學根據已提供 的實驗器材設計出了如下方案。你認為該方案存 在哪些問題？ 1 1、將恒溫水浴鍋、燒杯和鐵架臺調好。、將、將恒溫水浴鍋、燒杯和鐵架臺調好。、將 量好的酶溶液和天平稱取的蛋白質分別放入支試量好的酶溶液和天平稱取的蛋白質分別放入支試 管，然后將支試管放入同一水浴環(huán)境中持續(xù)一定管，然后將支試管放入同一水浴環(huán)境中持續(xù)一定 時間，使試管內外溫度一致，再將酶溶液和蛋白質時間，使試管內外溫度一致，再將酶溶液和蛋白質 塊（將雞蛋煮熟后的蛋白部分切成的小塊）倒入同塊（將雞蛋煮熟后的蛋白部分切成的小塊）倒入同 一試管中混合，保溫并記錄蛋白質塊

5、消失所需的時一試管中混合，保溫并記錄蛋白質塊消失所需的時 間。、將酶溶液改成等量的蒸餾水，重復步驟間。、將酶溶液改成等量的蒸餾水，重復步驟 ，并注意與步驟的溫度保持一致，進行對照實，并注意與步驟的溫度保持一致，進行對照實 驗。、作好觀察記錄。驗。、作好觀察記錄。 題2 錯誤之處有：錯誤之處有： （）試管應編號；（）試管應編號； （）在步驟與步驟所用的蛋白塊應該是（）在步驟與步驟所用的蛋白塊應該是 等量的；等量的； （）步驟的蒸餾水應改成與步驟等量的（）步驟的蒸餾水應改成與步驟等量的 酶溶液。酶溶液。 （）步驟與步驟所用的溫度應該不同（）步驟與步驟所用的溫度應該不同 題2答案 還應該有溫度的平行

6、重復，如高溫、低溫還應該有溫度的平行重復，如高溫、低溫 實驗設計題的實驗設計題的“五步思考法五步思考法” 、了解題目要求，明確實驗要驗證的是什么、了解題目要求，明確實驗要驗證的是什么 、分析實驗原理：分析實驗所依據的科學原理、分析實驗原理：分析實驗所依據的科學原理 是什么？涉及的生物學及相關學科中的哪些是什么？涉及的生物學及相關學科中的哪些 方法和原理。方法和原理。 、確定實驗器材的選擇、確定實驗器材的選擇 、設置實驗步驟：分析每一環(huán)節(jié)之間的關聯性，、設置實驗步驟：分析每一環(huán)節(jié)之間的關聯性， 或幾個相關實驗的延續(xù)性，安排實驗的最佳或幾個相關實驗的延續(xù)性，安排實驗的最佳 程序。程序。 、預期結果

7、和分析、預期結果和分析 某生物學興趣小組開展某生物學興趣小組開展“不同濃度香煙浸出液對不同濃度香煙浸出液對 水蚤的影響水蚤的影響”的課題研究。他們已將香煙和蒸餾的課題研究。他們已將香煙和蒸餾 水按照：的重量比浸泡小時，過濾后的水按照：的重量比浸泡小時，過濾后的 濾液作為原液。如果你是其中一員，請回答：濾液作為原液。如果你是其中一員，請回答： （）采用何種測定指標來確定香煙浸出液對（）采用何種測定指標來確定香煙浸出液對 水蚤有無影響？（只要一種指標）水蚤有無影響？（只要一種指標） （）做該實驗時必備的實驗器材是什么？（）做該實驗時必備的實驗器材是什么？ （）寫出實驗的主要操作步驟。（）寫出實驗的

8、主要操作步驟。 （）設計一張表格用于在實驗時記錄數據（）設計一張表格用于在實驗時記錄數據。 題3 （）水蚤每分鐘心臟跳動次數（）水蚤每分鐘心臟跳動次數 （）顯微鏡、秒表（計時工具）、量筒、燒（）顯微鏡、秒表（計時工具）、量筒、燒 杯、載玻片、蓋玻片等。杯、載玻片、蓋玻片等。 （）用蒸餾水稀釋煙草浸出液原液，配成用蒸餾水稀釋煙草浸出液原液，配成 種不同濃度的溶液種不同濃度的溶液用吸管吸取水蚤，放用吸管吸取水蚤，放 于載玻片上，蓋上蓋玻片，調節(jié)光線，在顯微于載玻片上，蓋上蓋玻片，調節(jié)光線，在顯微 鏡低倍鏡下觀察鏡低倍鏡下觀察用引流法引流，觀察和記用引流法引流，觀察和記 錄一定時間內水蚤在蒸餾水（對

9、照）及不同濃錄一定時間內水蚤在蒸餾水（對照）及不同濃 度煙草浸出液中心跳次數，重復三次度煙草浸出液中心跳次數，重復三次整理整理 實驗資料，算出每分鐘心跳的平均次數，并做實驗資料，算出每分鐘心跳的平均次數，并做 出評價出評價 題3答案 （）可設計如下表用于實驗時記錄數據：（）可設計如下表用于實驗時記錄數據： 每每分分鐘鐘心心跳跳次次數數 不不同同濃濃度度 煙煙草草浸浸出出液液 第第一一次次 測測量量 第第二二次次 測測量量 第第三三次次 測測量量 平平均均值值 濃濃度度 1 1 濃濃度度 2 2 濃濃度度 3 3 蒸蒸餾餾水水 （對對照照） 題3答案 對照實驗的四種方法對照實驗的四種方法 、空白

10、對照，即不給對照組任何處理因素、空白對照，即不給對照組任何處理因素 如課本中設計的用甲狀腺制劑喂小蝌蚪中如課本中設計的用甲狀腺制劑喂小蝌蚪中 對照組就是不加任何處理。對照組就是不加任何處理。 、條件對照，即雖給對照組施以部分實驗、條件對照，即雖給對照組施以部分實驗 因素，但不是所要研究的處理因子。如因素，但不是所要研究的處理因子。如“探探 究影響淀粉酶活性的條件究影響淀粉酶活性的條件”實驗中，沸水和實驗中，沸水和 冰塊、冰塊、NaOHNaOH和和HClHCl都是條件對照。都是條件對照。 、自身對照，即對照和實驗都在同一實驗對、自身對照，即對照和實驗都在同一實驗對 象上進行。象上進行。 、相互對

11、照，不僅僅設對照組，而是幾個實、相互對照，不僅僅設對照組，而是幾個實 驗組相互對照。如證明玉米根的生長方向與驗組相互對照。如證明玉米根的生長方向與 地心引力的關系實驗中不同方向放置的玉米地心引力的關系實驗中不同方向放置的玉米 思考下列問題思考下列問題 在在“驗證甲狀腺激素促進幼小動物發(fā)育驗證甲狀腺激素促進幼小動物發(fā)育”的的 實驗中，可存在以下實驗組和對照組，請實驗中，可存在以下實驗組和對照組，請 指出哪個是實驗組，哪個是對照組？屬何指出哪個是實驗組，哪個是對照組？屬何 種對照？種對照？ 甲組：飼喂甲狀腺激素甲組：飼喂甲狀腺激素 乙組：飼喂甲狀腺素抑制劑乙組：飼喂甲狀腺素抑制劑 丙組：對蝌蚪不做

12、任何處理丙組：對蝌蚪不做任何處理 甲為實驗組 乙為條件對照組乙為條件對照組 丙為空白對照組丙為空白對照組 題4 為了解酶的作用特性，以為了解酶的作用特性，以20%的過氧化氫溶液為的過氧化氫溶液為 反應底物的一組實驗結果如下表所示。通過分析反應底物的一組實驗結果如下表所示。通過分析 實驗結果，能夠得出相應結論。在下列有關結論實驗結果，能夠得出相應結論。在下列有關結論 的描述中，不能從表格中得到實驗依據的一項是的描述中，不能從表格中得到實驗依據的一項是 方法方法觀察結果觀察結果 1 1常溫下自然分解常溫下自然分解氧氣泡少而小氧氣泡少而小 2 2常溫下加入常溫下加入FeFe3+ 3+ 氧氣泡稍多而小

13、氧氣泡稍多而小 3 3常溫下加入鮮肝提取液常溫下加入鮮肝提取液氧氣泡極多而大氧氣泡極多而大 4 4加入煮沸冷卻的鮮肝提取液加入煮沸冷卻的鮮肝提取液 氧氣泡少而小氧氣泡少而小 A、從催化反應條件看，酶有溫和性、從催化反應條件看，酶有溫和性 B、從催化活性看，酶變性后失活、從催化活性看，酶變性后失活 C、從催化底物范圍看，酶有專一性、從催化底物范圍看，酶有專一性 D、從催化反應效率看，酶有高效性、從催化反應效率看，酶有高效性 （C） 題5 現有體重相同、發(fā)育正常的現有體重相同、發(fā)育正常的4 4只小狗。只小狗。A A狗不做狗不做 任何處理，任何處理，B B、C C、D 3D 3只狗分別進行不同的處只

14、狗分別進行不同的處 理。幾個月后，測定狗的激素分泌量，得到的理。幾個月后，測定狗的激素分泌量，得到的 有關結果如下表（單位價格有關結果如下表（單位價格mg/mLmg/mL血液）。請血液）。請 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 甲狀腺激素甲狀腺激素3 30.00.02.82.83 3 生長激素生長激素6 65.85.80.10.15.55.5 （1）A狗在此實驗中的作用是狗在此實驗中的作用是 （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稱被切除了稱被切除了 對照對照 甲狀腺甲狀腺 垂體

15、睪丸睪丸 題6 如下圖所示，某植物的綠葉經光照如下圖所示，某植物的綠葉經光照2424小時后，然小時后，然 后脫色用碘處理，結果有錫箔覆蓋的位置不呈藍后脫色用碘處理，結果有錫箔覆蓋的位置不呈藍 色而不被錫箔覆蓋的部位呈藍色。該實驗證色而不被錫箔覆蓋的部位呈藍色。該實驗證 （ ） （1 1）光合作用需要葉綠素）光合作用需要葉綠素 （2 2）光合作用需要光）光合作用需要光 （3 3）光合作用放出氧氣）光合作用放出氧氣 （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) 題7

16、 撕取紫色萬年青的葉表皮，剪成大小相等的小塊，撕取紫色萬年青的葉表皮，剪成大小相等的小塊， 分別浸入不同濃度的分別浸入不同濃度的KNO3溶液中，過一段時間后溶液中，過一段時間后 用顯微鏡觀察到的實驗結果如下：用顯微鏡觀察到的實驗結果如下： 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 質壁分離程質壁分離程 度度 - - -初始初始 分離分離 分離分離顯著顯著 分離分離 顯著顯著 質壁分離復質壁分離復 原狀況原狀況 - - -自動自動 復原復

17、原 自動自動 復原復原 誘發(fā)誘發(fā) 復原復原 不能不能 復原復原 （1）萬年青葉表皮細胞的細胞液濃度為到之間。）萬年青葉表皮細胞的細胞液濃度為到之間。 （2）用）用KNO3溶液誘發(fā)細胞質壁分離的基本條件是溶液誘發(fā)細胞質壁分離的基本條件是 （3）C和和D發(fā)生質壁分離后自動復原，其原因是發(fā)生質壁分離后自動復原，其原因是 （4）用高濃度溶液誘發(fā)的質壁分離不能再復原，其原因）用高濃度溶液誘發(fā)的質壁分離不能再復原，其原因 是是 題8 題9 為驗證為驗證PH對唾液淀粉酶活性的影響，實驗如下：對唾液淀粉酶活性的影響，實驗如下： （1）操作步驟：）操作步驟：在在15號試管中分別加入號試管中分別加入0.5% 淀粉

18、液淀粉液2ml。加完淀粉液后，向各試管中加入相加完淀粉液后，向各試管中加入相 應的緩沖液應的緩沖液3.00ml，使各試管中反應液的，使各試管中反應液的pH依次依次 穩(wěn)定在穩(wěn)定在5.00、6.20、6.80、7.40、8.00。分別向分別向1 5號試管中加入號試管中加入0.5%唾液唾液1ml ，然后進行，然后進行37恒恒 溫水浴。溫水浴。反應過程中，每隔反應過程中，每隔1min從第號試從第號試 管中取出一滴反應液，滴在比色板上，加管中取出一滴反應液，滴在比色板上，加1滴碘液滴碘液 顯色，待呈橙黃色時，立即取出顯色，待呈橙黃色時，立即取出5支試管，加碘支試管，加碘 液顯色并比色，記錄結果。液顯色并

19、比色，記錄結果。 （）結果見下表：（）結果見下表： 試管編號處理試管編號處理1 12 23 34 45 5 PHPH5.005.006.206.206.806.807.407.408.008.00 結果（顏色結果（顏色 ） ） 橙黃色橙黃色 （“”表示藍色程度）表示藍色程度） 請回答請回答（）實驗過程中為什么要選擇（）實驗過程中為什么要選擇37恒溫？恒溫？ （）號試管加碘液后出現橙黃色，說（）號試管加碘液后出現橙黃色，說 明什么？明什么？ （）如果反應速度過快，應當對唾液做（）如果反應速度過快，應當對唾液做 怎樣的調整？怎樣的調整？ （）該實驗得出的結論是什么？（）該實驗得出的結論是什么？ （

20、1999.廣東）廣東） 題9 （）在該實驗中，只有在恒溫的條件下，（）在該實驗中，只有在恒溫的條件下， 才能排除溫度因素對結果的干擾，才能排除溫度因素對結果的干擾，37是是 唾液淀粉酶起催化作用的適宜溫度。唾液淀粉酶起催化作用的適宜溫度。 （）淀粉已完成水解。（）淀粉已完成水解。 （）提高唾液的稀釋倍數。（）提高唾液的稀釋倍數。 （）唾液淀粉酶的最適（）唾液淀粉酶的最適PH是是6.80，高于，高于 或低于此或低于此PH時，酶的活性逐漸降低。時，酶的活性逐漸降低。 題9答案 實驗設計應遵循的基本原則實驗設計應遵循的基本原則 、對照性原則：即實驗中設立對照組， 使實驗結果具有說服力。 、單因子變量原則：即控制其他因素不變 而只改變其中某一變量，觀察其對實驗結 果的影響。 、平行重復原則：在進行此實驗時，有的 情況的出現是有偶然性的，多做幾個對照 實驗，出現相同的結果，更有說服力，更 具科學性，讓這幾組實驗裝置在相同的條 件下同時進行。 （又解：控制某種因素的變化幅度在同樣條件下 重復實驗，觀察其對實驗結果的影響程度） 實驗設計題的實驗設計題的“五步思考法五步思考法” 、了解