生物实验专题设计.ppt

* 实 验 专 题3 实验是依据假设,在人为控制条件下,对实验变量(或因子)的变化和结果进行捕获解释的科学方法。 一、实验设计的内容 内容：一个比较完整的实验设计方案，一般包括以下几方面的基本内容： ①实验目的确定； ②提出假说； ③设计实验方法和步骤； ④提出实验的预期结果； ⑤要观察和搜集的数据及方法。 实验名称，实验目的，实验原理，实验对象，实验条件，实验材料、用具和装置，实验步骤，实验现象，实验结果的假设和预期，实验结果的分析和讨论。 具体内容: 二、实验设计的关键环节 （1）实验设计中的假说 在实验设计中，每一个实验目的的确定，都是一个实验假说的形成过程。我们在作出实验假说时，必须在注意假说的预见性的同时，强调客观性和多样性。 （2）实验材料和实验手段的选择 选择恰当的材料和手段，是所设计的实验能否达到预期结果的重要保证。 （3）变量的确定和控制 依据实验条件和环境因素充分控制无关变量，使实验具有科学性，结果不受干扰。 Ⅰ．变量的确定 变量或称因子，是指实验过程中所被操作的特定因素或条件。按性质不同通常可分为两类： ①实验变量与反应变量 实验变量，也称为自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。 反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。 通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。 实验的目的在于获得和解释这种前因后果。 例如，在“温度对酶活性”的实验中，所给定的低温(冰块)、适温(37℃)、高温(沸水浴)就是实验变量。而由于低温、适温、高温条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是反应变量，该实验即在于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，也称控制变量， 指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。 额外变量，也称干扰变量， 指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。 显然，额外变量会对反应变量有干扰作用，例如，温度对淀粉酶活性的影响 实验中除实验变量(低温、适温、高温)以外，试管洁净程度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯度，实验操作程度，温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。 实验的关键之一在于控制无关变量或减少额外变量，以减少误差。 等量对比，单一变量。 Ⅱ．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。包括严格地操纵实验变量，以获取反应变量，还要严格地均衡无关变量，以消除额外变量干扰。一句话，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和测量的指标和方法。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： 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。 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。 按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型： A.空白对照 指不做任何实验处理的对象组。 例如，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。这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。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。 B.自身对照 指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。 如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对