关于生物实验设计的几个小问题
作者 : 未知

  【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)05-0147-02
  在人为所干预、控制研究对象的条件下进行的观察,称为实验。实验不仅意味着精确的操作,而且是一种思维方式。本文主要从设计和完成实验的基本方法;设计和完成实验的原则;设计和完成实验的技巧三个方面介绍了生物实验设计中的问题。
  一、设计和完成实验的基本方法
  l.明确题目要求
  要弄清设计实验方案、步骤,分析实验结果。
  2.确定目的和原理
  对实验作出假设,对可能产生的现象作出预测,并充分利用实验材料确定实验思路。
  3.确定思路
  明确实验到底要解决什么问题,要用到生物学的什么原理。
  4.设计步骤
  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:
  (一)题目中给出的实验试剂和材料一般应充分利用;
  (二)除非题目中条件允许,否则不能自己随意加实验试剂和材料。
  5.预期结果
  只有预期实验结果正确,才能得出正确的实验结论。
  例:科学家发现生长在高温、强光照和干旱环境中的植物气孔关闭,C4。植物能利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用,C3植物则不能。
  取自热带不同环境下的甲、乙两种长势良好,状态相似的草本植物,己知甲是C4植物,乙不知其光合作用固定CO2的类型,请利用一个密闭大玻璃钟罩,完成初步判别乙植物是C3植物还是C4植物的实验:
  原理:在高温、干旱和强光照下,随着植物光合作用的进行,造成密闭钟罩内的CO2浓度降低,C4植物能利用较低浓度的CO2进行光合作用,生长良好,而C3植物则不能。
  方法:将植物甲和植物乙一同栽种于密闭钟罩下,给予高温,干旱和强光照条件培养,连续若干天观察记录它们的生长情况。
  预期结果:
  ①乙植物与甲植物生长状态相似。
  ②乙植物逐渐枯萎,而甲植物依然健壮。
  对结果的分析:
  A.若出现①情况,则乙植物是C4植物。
  B.若出现②情况,则乙植物是C3植物。
  6.记录实验现象和数据
  在实验中观察到现象如实,正确地记录下来。
  7.分析得出实验结论
  根据实验观察的现象和记录的数据,通过分析、计算、图表、推理等处理,归纳出一般概括性判断。并用文字、图表、绘图等方法作一个简明的总结。
  二、设计和完成实验的原则
  实验设计通常有以下几种出题形式:验证性实验设计、探究性实验设计、实验过程改错、开放性实验设计。不管是哪一种出题形式,实验设计应遵循的一般原则是:
  l.可操作性原则
  实验材料、药品和器材可以较方便地获得,实验步骤具体,不是凭空设想;实验现象如颜色变化、沉淀的产生以及动植物体生理上的可见变化等能够明显观察和记录到,可量化的尽量量化。
  2.单因子变量原则
  即控制其它因素不变,而只改变其中某一因素,观察其对实验结果的影响,除了整个过程中欲处理实验因素外,其它实验条件要求做到前后一致。单因子变量原则:一是确保“单因子变量”的实验观察;二是确保“单因子变量”的操作规范。
  3.设立对照原则
  有比较才有鉴别,这是一个科学道理。对照组按形式和内容不同,可分为以下几种类型:
  (1)空白对照:是指不做任何实验处理的对象组或不给对照组以任何处理因素。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,实际上对照组还是做一定的处理,只是不加实验组的处理因素。
  (2)条件对照:指虽给对象施以某种实验处理,但这种处理是作为对照意义的。
  (3)相互对照:是指不另设对照组,而是几个实验组相互对照。
  (4)自身对照:是指不另设对照组,实验组与对照组在同一对象上进行。
  4.平行重复原则
  控制某种因素的变化幅度,在同样的条件下重复实验,观察其对实验结果影响的程度。
  例:有人设计了下列实验,证明“生长素(IAA)在植物体内的运输,主要是从植物体形态学上端(顶端)向下端(基端)运输,而不能倒过来运输”。
  步骤:
  ①制备琼脂块:合适宜浓度IAA的琼脂块和空白琼脂块
  ②取一段胚芽鞘中间部分,上面放含有IAA的琼脂块,下面放空白琼脂块。
  ③取步骤二下面的琼脂块a的部分放在去尖的胚芽鞘的一侧,胚芽鞘弯曲。
  ④另取一段胚芽鞘中间部分倒放。上面放含IAA的琼脂块,下面放空白琼脂块。
  ⑤取步骤四下面的琼脂块b的部分放在去尖的胚芽鞘的一侧,胚芽鞘不弯曲,也不生长。
  结论:以上实验证明了生长素(IAA)在植物体内的运输,主要是从植物体型态学上端(顶端)向下端(基端)运输,而不能倒过来运输。
  分析:仅用实验步骤一、二、三步还不足以严密论证以上结论,必需有四、五两步的平行重复实验作为对照,才能平衡和抵消无关因子对实验的干扰,才能严密论证以上结论。
  5.随机性原则
  实验设计中的随机性原则,是指被研究的样本是从总体中任意中抽取的。意义在于:可以消除或减少系统误差,使显著性测验有意义;平衡各种条件,避免实验结果中的偏差。
  三、设计和完成实验的技巧
  l.实验材料、药品和器材的选择要依据题目中给出的,尽量都用上。
  2.对照组的设置应合理,使人一目了然。
  3.应精心设计实验结果的表达及处理,以便于交流。

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