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2008年高考复习高中生物实验专题（二）实验设计的一般原则及规律技巧安阳县第一高级中学生物

组任军奇实验设计的一般原则

1•科学性原则指在设计实验时必须有充分的科学依据，即要以前人的实验、方法和自己

的实验为原则，不能凭空想象。即实验目的要明确，实验原理要正确，实验研究的材料和实验手

段的选择要恰当，整个实验设计的思路和实验方法的确定都不能偏离实验原理及有关的生物学知

识，或其他学科领域的基本知识。

2.单一变量控制原则

⑴变量类型

A:实验变量与反应变量

实验变量亦称自变量,指实验中由实验者所操纵、给定的因素或条件。反应变量亦称因变量或应变

量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。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。

如比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率的实验

自变量：催化剂种类（Fe3+和过氧化氢酶）因变量：气泡产生速度，卫生香燃烧程度观察植物细胞

的质壁分离和质壁分离复原的实验自变量：外界溶液的浓度（高渗及低渗溶液）因变量：质壁分离

（液泡失水缩小、颜色变浓、原生质层与细胞壁分离）；质壁分离复原（液泡恢复原状、颜色变

浅、原生质层恢复原状）

植物向性运动的实验设计和观察

自变量：①是否单侧光照（黑暗、单侧光照、均匀光照）②改变幼苗的空间位置以接受重力影响因

变量：①幼苗的弯曲状况；②根的弯曲方向

B: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。它们之间也是前因后果的关系。但它们的存在对实验与反应变量的获得起干扰作

用。

例如：“唾液淀粉酶实验”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。

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。

⑵单一变量（单因子变量）控制原则

无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：我们在做“植物的向性运动”有重力与单侧光两个实验变量，必须要有各自实验和变化结

果，常见的错误就是在有光的条件下进行重力实验变量，影响了实验结果的准确性。单因子变量原则

要求在实验组和对照组的实验中都只能有一个变量，这样得出的实验结果与

单一变量之间就能形成一一对应关系，便于观察实验结果，便于分析实验结果是由什么因素

造成。因此在设置实验时，首先要明确变量是什么，如何设置。例如在“探索温度对酶活性

的影响”实验中，变量就是温度，除了温度外，其他因素就要严格加以控制（如PH值，底物浓度、

酶的种类和数量等在实验组和对照组中就应完全相同）。要探索不同温度下酶的催化能力的大小，

就要设置一系列温度，至少也要设置三个不同的温度：最适温度（如60C）、

低温（0C）和高温（100C）。明确了变量的设置，就可以确定实验器具的数量：取三个试管，分别

编上1、2、3号。

例：某生物学小组为了研究阳光对大豆发芽的影响，而在两个花盆里种了大豆，并设计了如下实

验：

花盆阳光

温度

水

I

光照

200C

充足

n

暗室

200C

不充足

在这一实验设计中，应该改正的错误是：

两个花盆都应该放在向阳的地方

两个花盆都应该放在黑暗的地方

两个花盆的温度不应该一样高

两个花瓶都应该浇给充足的水

3．等量性原则

指不同的实验组或实验组和对照组，除了实验变量可以不同外，其它实验条件都应完全一样

或相等。“其它条件的完全一样或相等”。具体来说有如下四个方面：

①所有用生物材料要相同：即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况、性别等方

面特点要尽量相同或至少大致相同。

②所用实验器具要相同：即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号洁净度要完全一样。③所

用