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生物实验设计的科学性原则

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生物设计的科学性原则
生物设计的科学性原则:实验是人为控制条件下研究事物(对象)的一种科学方法;是依据假设,
在人为条件下对实验变量的变化和结果进行捕获、解释的科学方法。科学研究的过程本身就是科学,并不是说研究的结论才是科学方法。因此,在实验设计中必须有充分的科学依据。生物学实验中,一种生命现象的发生往往有其复杂的前因后果,从不同角度全面地分析问题就是科学性的基本原则。如绿色植物新陈代谢中的物质代谢有各种细胞的参与,有各种物质在不同方面的变化。分析问题、设计实验的全面性和科学性体现了逻辑思维的严密性。
科学性原则:包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性。
①     实验原理的科学性
实验原理是实验设计的依据,也是用来检验和修正实验过程中失误的依据,因此它必须是经前人总结或经科学检验得出的科学理论。如2000年全国高考考试题第25题,本题要求学生设计实验验证钙离子在血液凝固中的作用。题中给出了两个实验原理;血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用,若缺少它则血液不能凝固;草酸钙溶液能与血液中的钙离子发生反应,形成草酸钙沉淀,因此具有抗凝血作用。这两条原理科学而且完整,学生可由此产生明确的设计思路。
②实验材料选择的科学性
根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料,是保证实验达到预期结果的关键因素之一。如“还原性糖鉴定实验”中以苹果或雪梨细胞组织液为材料,以及“植物细胞质壁分离与复原”实验中以紫色洋葱为实验材料等实验都是一些经典的成功选材的范例。
思考:还原糖的鉴定、蛋白质的鉴定、植物细胞有丝分裂观察、叶绿体色素提取与分离、
植物细胞的质壁分离与复原、细胞质流动的观察等实验中应选择哪些实验材料才能得到较好的实验效果?为什么?
③实验方法的科学性
只有科学而严谨的实验方法,才能得出正确而可靠的实验结果。如鉴定蛋白质的实验中,根据蛋白质分子在碱性环境中与硫酸铜反应形成紫色的反应特点,实验过程中必须先加双缩脲试剂A液(质量浓度为0.1g/ml的氢氧化钠溶液),振荡后再加B液(质量浓度为0.01g/ml的硫酸铜溶液)。而不能反过来,或把A液与B液混合后加入,这样均不能得到预期的实验结果。
思考:在光合作用强度的检测实验中用绿光灯照射可看成是黑暗条件的依据是什么?在鉴定光合作用产物实验中,为什么要对植物进行饥饿处理,这样做的科学性体现在哪里?
④实验结果处理的科学性
对于实验过程中得到的一些数据,现象或其它信息,不能简单处理,应首先整理后仔细分析,找出它们所能够透露给我们的最大信息量。
2.平行复重原则:即控制某种因素的变化幅度,在同样条件下重复实验,观察其对实验结果影响的程度。任何实验都必须能够重复,这是具有科学性的标志。任何实验必须有足够实验次数,才能避免结果的偶然性,使得出的结论准确、科学。平衡重复原则要求控制某种因素的变化强度,在同样条件下重复实验,观察其对实验结果的影响程度。由以上实验设计的特点来看,采用了平行重复的原则来进行,消除了无关变量与额外变量的干扰,可多次重复该实验,使得实验结果更加客观、科学。
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关键词: 生物实验,实验设计,科学性
编辑:特约讲师