生物实验设计的基本方法.doc

生物实验设计的基本方法 “实验设计”是为实验研究做的周密计划。是在进行生物学实验前，实验者根据一定的目的和要求，运用生物学的知识和原理，对实验过程中的材料、方法、步骤等全部方案的制定。　　一、 设计和完成实验的基本方法　　解答有关实验设计题前要弄清的问题主要有如下几个方面：① 实验目的是什么？是验证性实验还是探究性实验？②是定性实验还是定量实验？③ 自变量、因变量、因变量的体现指标分别是什么？④ 如何设计实验组与对照组？⑤ 要求预测实验结果还是实验结论？　　从解题技巧的角度来看，总体上可以分以下几步进行：了解题目要求→明确实验目的→分析实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期结果与分析。　　（1） 明确实验目的。　　实验的目的是解答实验题的指南。根据实验目的不同实验分为验证性实验和探究性实验两种。验证性实验是对已知结果的问题进行实验验证，结果是确定的、唯一的、正确的。探究性实验是对未知结果的问题的探索，结果是不确定的，需要对所有可能的结果讨论并得出对应结论。　　实验目的在题目中往往以“验证……”、“证明……”、“探究……”、“观察……”、“调查……”、“鉴定……”、“分离提纯……”等形式呈现出来。　　（2） 变量的确定和原理。　　首先要确认变量。变量包括自变量、因变量、无关变量等。自变量又称之为操作变量、实验变量、实验因子，是实验中实验者所操纵的、对被测的反应产生影响的变量。　　自变量往往就隐藏在实验目的中。确定方法是：往往要“验证什么”，“证明什么”，“探究什么”，“什么”就是自变量。自变量是实验中可以人为改变的实验条件，该条件的改变将引起实验结果的相应改变。如“探索温度对酶活性的影响”实验中自变量是温度。因变量是酶活性，无关变量是pH、底物浓度和量等。　　明确实验到底要解决什么问题，要用到生物学上的什么知识为实验的原理。　　（3） 确定实验思路。　　即根据实验原理，并充分利用实验材料确定实验方案。对实验作出假设，对可能产生的现象作出预测。　　（4） 设计实验步骤。　　根据实验目的、原理和思路，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。要思考题中所给出的实验材料和试剂分别起什么作用，怎样运用。要注意以下两点：一是题中给出的实验试剂和材料一般应充分利用；二是除非题目条件允许，否则不能自己随意加实验试剂和材料。由于实验设计是一种开放性试题，可能存在多种实验步骤。此时应遵循以下原则：科学性、简便性、可行性、可重复性。这些原则虽不用在答题中直接写出来，但却必须体现出来！　　（5） 预期实验结果。　　由于是正式实验前的设计，实验结果是根据实验目的和有关的生物学知识为基础的原理推理出来的，预期实验结果要求全面而正确。只有预期实验结果正确，才能得出正确的实验结论。　　由于验证性实验结果在“预料之中”，所以只需顺理推之，将预料之中的结果写下即可，当然实验结论也只有一个，即实验要验证的问题；由于探究性实验结果未知，实验结果预测就有多种可能，因此必须将可能出现的实验结果都写下来，结论当然也就有多种可能，一般有正相关、负相关、无关三种。书写方法一般为：“如果出现……（结果——实验现象），则说明……（结论）”。　　如“探究微量元素硼对花粉的萌发有无影响”，预测实验结果对应实验结论：　　① 如果甲组（培养基中加硼酸）花粉萌发状况比乙组（培养基无加硼酸）好，则说明硼对花粉的萌发有促进作用；　　② 如果甲组花粉萌发状况和乙组无明显差别，则说明硼对花粉的萌发没有影响；　　③ 如果甲组花粉萌发状况比乙组差，则说明硼对花粉的萌发有抑制作用。　　二、 实验的分组方法　　（1） 对照实验必不可少，且最好安排在第一组或最后一组并注明作对照。　　（2） 定性实验：一个变量分两组（如探究青霉素对酵母菌生长的影响），两个变量分三组（如探究水和氧气对种子萌发的影响）。定量实验：实验组至少分三组，最好分五组，且设置变量要有梯度、有规律（如探究pH对酶活性的影响）。　　（3） 分组要求：随机、等量（数量）、相同（无关变量）、正常（健康）。　　（4） 分组后要编号，实验组要连续、按规律排列。　　（5） 特例：仅有一个实验材料时，先测定正常做对照，后施加变量做实验组。　　三、 从做题的角度出发，实验步骤中应该特别突出以下两种实验设计的原则　　1. 对照原则　　对照是实验控制的手段之一，通过设置对照实验，可消除无关因子对结果的影响，增加实验结果的可信度和说服力。对照按形式和内容不同，设置对照组有4种方法：　　（1） 空白对照，是指不做任何实验因素处理的对照组。值得注意的是，不给对照组任何处理因素是相对实验组而言的，实际上对照组还是要做一定的处理，只是不加实验组的处理因素。　　（2） 条件对照，给实验组某种处理，给对照组另外一