例析生物学实验设计的基本原则.doc

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1、例析生物学实验设计的基本原则谢建林(湖南省辰州矿业有限公司金山中学，419607)生物学教学2003年(第28卷)第5期生物科学属于实验性科学。生物学高考对考生的实验能力要求包括两个部分：一是考生能够设计简单的生物学实验，另一是考生能够对实验结果进行分析和解释。从近几年的高考实验题中可知，设计型实验题是考试的热点，下面就作为生物学实验设计的理论依据的基本原则做一个肤浅的探索。1假设验证原则假设一般分为3个步骤：第一步是提出假设，即依据发现的事实材料和已知的科学原理，通过创造性思维，提出初步假定；第二步是作出预期，即依据提出的假设，

2、进行推理，得出假定性的结论；第三步是验证假设，即依据假设和预期，设计实验方案，进行实验验证。如果假设得到证实，预期得以实现，则假设(假说)转化为科学理论，故假设是科学发展的基本形式。例如，新编初中《生物》第一册(上)的“探究种子的萌发条件”这个实验，其假设是“种子萌发需要适宜的温度、充足的空气和水分”；其预期则是:“在仅有适宜的温度条件下不萌发；在仅有充足的空气条件下不萌发，在仅有水分条件下不萌发和三个条件齐备的情况下萌发”，并用实验去验证。假设验证是科学实验的必要环节和应遵循的程序准则。2对照性原则实验对照原则是设计和实施实验的

3、准则之一。通过设置实验对照对比，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。按内容和形式上的不同，通常有以下几种对照型:(1)空白对照例如，在“观察根对矿质元素离子的交换吸附现象”的实验中，将染成蓝色的根分成两等份:一份浸泡到盛有蒸馏水的小烧杯中，另一份浸泡到盛有等量氯化钙溶液的小烧杯中。前者为空白对照组。(2)自身对照例如，“观察植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。(3)条件对照例如，“动物激素饲喂小动物”实验，1号玻璃缸中加入甲状腺激素5ｍｇ；2号缸中加入甲状腺抑制剂(甲硫咪唑)5ｍｇ。后者是条件对

4、照组。(4)相互对照例如“植物激素与向性实验”的等组实验中，5个实验组所采用的都是相互对照。至于哪个作为实验组，哪个作为对照组，一般是随机决定的，而且两组的无关变量的影响是相等的、等量的，故两者之差异，则可认定是来自实验变量的效果，这样的实验结果是可信的。3单一变量原则单一变量原则是处理实验的复杂变量关系的准则之一。它有两层意思:一是确保“单一变量”的实验观测，即不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量；二是确保“单一变量”的操作规范，即实施实验中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。例如，新编高中《生

5、物》的“探索影响淀粉酶活性的条件”实验中有温度和ｐＨ两个实验变量，但在观测ｐＨ对酶活性的影响时，3支试管应保证在相同温度下进行实验。实验成功的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量，故实验设计应遵循单一变量原则。4真实客观原则真实客观原则是科学实验必须遵循的基本准则，即实验中的捕获解释一定要实事求是，一切从实际出发，使获取的事实、现象和数据尽可能地反映客观事物的本来面目，不能主观臆造，不能凭空胡诌，不能片面武断。例如，“唾液淀粉酶对淀粉的消化作用”实验，有的学生错误地作出如下结论:唾液淀粉酶将淀粉分解成麦芽糖。这就违背了真实客观的

6、原则，因为本实验只能证明唾液对淀粉的分解作用，但不能证明具体分解后的产物是什么。综上所述，设计生物学实验必须遵循以上四个基本原则。只有这样，实验的设计、方法步骤和结论才是科学的、严谨的、无懈可击的。