必修1 第3单元 科学探究系列1 实验方案设计的基本原则(教参)-【名师导航】2024年高考生物一轮总复习(老高考)人教版

1．科学性原则 所谓科学性原则，是指实验的原理要符合科学原理，实验结果的预期有科学依据，实验的各个环节不能偏离生物学基本知识和基本原理，以及其他科学领域的基本原则。科学性原则具有两个方面的含义：首先，必须保证实验的设计不出现科学性错误；其次，实验设计要具有科学思想和科学方法的因素。具体地说，科学性原则体现在以下几个方面：实验原理的科学性、实验方法的科学性、实验材料选择的科学性、实验结果处理的科学性及实验结果分析的科学性等。 2．对照原则 对照原则是中学实验中最常用的原则。通过设置对照实验，既可排除无关变量的干扰，又可增加实验结果的可信度和说服力。在一个对照实验中，可包括实验组和对照组。实验组是接受自变量处理的对象组，对照组是不接受自变量处理的对象组，一般是随机决定的。常见的对照组类型有空白对照、自身对照、条件对照、相互对照几种。 3．单一变量原则 单一变量原则可使实验中的复杂关系简单化，使结果更准确。其含义包括：(1)不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个变量对应一个需要观测反应变量；(2)实验中要尽可能避免无关变量的干扰。这一原则强调实验组和对照组只有一个量是不同的，实验组和对照组的结果差异只能是由这个单一变量导致的，从而证明实验组变量的作用。因此，在进行实验设计时，要首先确定实验变量并正确设置。 4．等量原则 该原则是指要严格地操纵自变量，以获取因变量，无关变量应相同或等量，以消除无关变量干扰。 5．平行重复原则 任何实验都必须能够重复，在同样条件下重复，实验结果应该一致或相近。实验设计时，可以通过在一组实验中同时处理多个材料，对实验结果求平均值，保证实验结果的可信度。 6．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或群体中随机抽取的。这样做可以：(1)消除或减少系统误差，使显著性测验有意义；(2)平衡各种条件，避免实验结果出现误差。 1．(2022·四川宜宾模拟)已知淀粉酶可以把淀粉水解为麦芽糖等物质，蛋白酶可以把蛋白质水解为多肽。某同学设计如下实验(实验中所涉及的酶的化学本质都是蛋白质)探究有关性质，下列分析错误的是(　　) 试管加入的物质 1 2 3 4 质量分数为1%的淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 淀粉酶＋蛋白酶(等量混合) 4 mL 4 mL 蒸馏水 2 mL 2 mL 碘液 2滴 2滴 双缩脲试剂 2 mL 2 mL 预期颜色变化 不变蓝 紫色 ① ② A．该实验的目的之一是研究酶之间的相互影响 B．该实验有多组对照，如1号和3号试管，2号和4号试管 C．为了遵循等量原则，实验过程中，1号、2号试管需各加入2 mL蒸馏水 D．①处预期的颜色变化为蓝色，②处不会发生颜色变化 D　[由表格实验处理可以看出：该实验把淀粉酶和蛋白酶混合，则实验的目的之一是研究酶之间的相互影响，A正确；根据实验设计要遵循单一变量原则，可推出1号和3号试管间形成对照，2号和4号试管间形成对照，B正确；根据等量原则，实验过程中，1号、2号试管各加入2 mL蒸馏水的目的是保证各试管中液体的体积相同，防止液体体积的差异影响颜色的变化，C正确；3号试管中淀粉酶被蛋白酶分解，淀粉没有被水解，遇碘液变蓝，蛋白酶的化学本质是蛋白质，与双缩脲试剂反应呈紫色，D错误。] 2．(2022·河北衡水模拟)为探究“影响胶原蛋白酶活性的因素”，某生物兴趣小组设计了一个实验方案，如表所示。回答下列问题： 试管 底物和试剂 实验条件 1 蛋白质X＋4 mL蒸馏水 37 ℃水浴；pH＝7 2 蛋白质X＋4 mL胶原蛋白酶 37 ℃水浴；pH＝7 3 蛋白质X＋4 mL胶原蛋白酶 ①；pH＝3 4 蛋白质X＋4 mL胶原蛋白酶 0 ℃水浴；pH＝② (1)实验方案中①、②处分别为____________、______________。 (2)本实验的自变量是_________，无关变量有________________(至少答出两点)。 (3)用双缩脲试剂检测上述4组实验后的溶液，溶液呈现紫色的试管有______________。 (4)为便于观察记录实验现象，需对蛋白质X进行特殊处理，使其_________，实验就可以通过观察_______________来推断酶活性的大小。 [解析]　(1)表格中提供了温度和pH两种实验条件，因此实验的目的是探究温度、pH对胶原蛋白酶活性的影响，故方案中①、②处分别保证只含一个自变量即可。(2)由上述分析可知，本实验的自变量是温度、pH，无关变量有胶原蛋白酶的用量或浓度、蛋白质X的用量、保温时间等。(3)由于胶原蛋白酶本身为蛋白质，反