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生物实验理论及解题策略 一、实验设计的四个原则 ?1. 单一变量原则 控制其他因素不变，只改变其中一个因素（要研究的因素），观察其对实验结果的影响。遵循单一变量原则，既便于对实验结果进行科学的分析，又增强实验结果的可信度和说服力。 ⑴变量的种类 ①实验变量（自变量）与反应变量。实验变量是实验中由实验者操纵的因素或条件，而反应变量是指由实验变量而引起的变化结果，二者之间是前因后果的关系。实验的目的就在于获得和解释前因与后果。 例如：关于“温度对唾液淀粉酶水解淀粉的影响”的实验中，“低温(冰块)、适温(37℃)、高温 (沸水)就是实验变量，而这些变量引起的实验变化结果就是反应变量。该实验旨在获得和解释温度变化(实验变量)与酶的活性(反应变量)的因果关系。 ②无关变量与额外变量。无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。它们也是前因后果的关系。但对实验与反应变量的获得起干扰作用。 例如：上例实验中，除实验变量(温度)外，试管的洁净程度、唾液的新鲜程度、淀粉浓度、温度处理的时间长短等等就属于无关变量。 如无关变量中的任何一个或几个对三组实验不等同、不均衡，就会产生额外变量，影响实验的真实结果。 ⑵变量的控制 控制变量法，是指控制其他因素不变，集中研究其中一个因素的变化，保证实验不受干扰或将干扰因素降低到最低程度。通过实验控制，尽量消除实验误差，以取得较为精确的实验结果。 ①操纵实验变量的方法：设法给研究对象施加干扰，造成实验对象的变化，从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。方法：施加、改变、去除。 ②检测反应变量的方法：根据实验原理和实验条件确定观察、测量的指标和方法。具体：观察特异性颜色变化、沉淀反应；观察形态结构、生理变化；测量生长发育速度；测量生化反应速度。 ③控制无关变量的方法（平衡控制）：排除因实验对象的个体差异带来的影响；设法创造稳定的维持不变的相同条件进行对照，以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰；设法提供适宜条件，以排除不利环境条件对实验对象的影响；重复实验，排除偶然因素的干扰，减少实验误差。 ④对照的方法 对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除无关变量对实验结果的影响。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。 不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。 例如，在验证温度对酶活性的影响的实验中，就必须控制pH值、底物量和酶量的相等，只改变单一变量 —— 温度，观察不同温度下酶活性的差异。遵循单一变量原则，既便于对实验结果进行科学的分析，又增强实验结果的可信度和说服力。 2．对照性原则 通常，一个实验总分为实验组和对照组。实验组，是接受实验变量处理的对象组：对照组，也称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组。从理论上说，由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的，被平衡了的，故实验组与对照组两者之差异，则可认定为是来自实验变量的效果，这样的实验结果是可信的。 在实验中，为了排除无关条件的干扰，常常要设立对照实验。所谓对照实验是指有一个关键条件不同，而其他实验条件都相同的情况下所进行的一组实验，以此了解条件与结果之间的关系，增强实验结论的可靠性。其中，直接用于论证结果的一组称之为实验组，用于对比的一组称之为对照组。 实验中的无关变量很多，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响，对照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法，只有设置对照实验，才能有效地排除其它因素干扰结果的可能性。才能使设计显得比较严密，所以大多数实验，尤其是生理类实验往往都要有相应的对照实验。按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型： (1)空白对照，即不给对照组做任何处理的对象组；空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。例如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的实验中，实验组滴加了唾液淀粉酶液，而对照组只加了等量的蒸馏水，起空白对照。课本中涉及到的用甲状腺制剂饲喂蝌蚪与正常情况下蝌蚪不作任何处理对照就属于空白对照；在“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”的实验中，向甲试管溶液加入试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。其中甲为 组，乙为 组，且乙为典型的 对照。 (2)条件对照，即虽给对照组施以部分实验因素，但不是所研究的实验处理因素，而这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。这种对照方法是指不论实验组还是对照组的对象都作不同条件的处理，目的是通过得出两种相对立的结论，以验证实验结论的正确性。例如，在“动物激素饲喂小动物”的实