初中生物浅谈实验变量1.实验中的变量变量，或称因子，指实验过程中所被操作的特定因素或条件。按性质不同可分为两类：1.1实验变量与反应变量实验变量，也称为自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如，在温度对酶活性的实验中，所给定的低温，适温，高温就是实验变量，而由于低温，适温，高温条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是反应变量，该实验即在于获得和解释温度变化（实验变量）与酶的活性（反应变量）的因果关系。1.2无关变量与额外变量无关变量，也称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验结果的因素或条件。额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量而引起的变化和结果。显然，额外变量会对反应变量有干扰作用。例如，上述实验中实验变量（低温，适温，高温）以外，试管的洁净程度，唾液的新鲜程度，可溶性淀粉的纯度。试剂溶液的剂量，实验操作程度，温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温，适温，高温三组实验是等同，均衡，稳定的。如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对三个实验组的给定不等同，不均衡，不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。实验的关键之一在于控制无关变量，或减少额外变量，以减少误差。 2.实验
设计
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的原则2.1科学性原则所谓科学性是指实验的目的要明确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科的基本原则。2.2平行重复原则平行重复原则，即控制因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。上述随机性原则虽然要求随机抽取样本，这能够在相当大的程度上抵消非处理因素所造成的偏差，但不能消除它的全部影响。平行重复的原则就是为解决这个问题而提出的。2.3单一变量的原则单一变量原则是处理实验中的复杂关系的准则之一。它有两层意思，一是确保单一变量的实验观测，即不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量；二是确保单一变量的操作规范，即实验操作中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。例如，上述实验遵循单一变量原则，第一，在观测上要做一低温处理观测低温下的变化和结果，高温处理则观测高温下的确良变化和结果，反应变量不能混淆；第二，在操作上要做到对三个实验要在预先的低温，适温，高温条件下做实验处理，常见的错误是先在常温下做处理再放到低温，适温，高温条件中进行观测；这样就混入了常温这个无关变量及额外变量。总之，实验设计，实验的全过程，都应遵循单一变量的原则。2.4控制与平衡控制的原则保证实验不受干扰或将干扰因素降低到最低程度控制，是处理实验中变量关系的又一准则，指实验要严格地操纵实验变量，以获取反应变量。与此同时，还要严格地均衡无关变量，以消除额外变量干扰。一句话说，通过实验控制，尽量消除实验误差，以取得较为精确的实验结果。如果说单一变量的原则，主要是对实验变量与反应变量的控制而言，而这里的平衡控制，则主要是对无关变量与额外变量的控制而说的，意思是说，实验中无关变量的因素条件，很难避免，只能设法平衡和消除它们的影响，常用的方法有：单组实验法对一组（或一个）对象，既用A法，又用B法，顺序随机或轮流循环，这是生物实验常用的方法。例如，观察植物细胞的质壁分离及复原实验，通常是将做好的洋葱鳞片叶
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皮细胞装片，先用蔗糖溶液做质壁分离观察，接着又用清水做质壁分离复原观察，这就是单组实验法，由于对象同一，无关变量影响也就被平衡和抵消了。等组实验法将状况相同的对象，分成两组或多组，一组用A法，另一组用B法，这也是生物实验常用的方法。例如，植物激素与向性实验，设计了五组实验，其对象是玉米幼苗，要求品种，萌发期，粗细，大小，长势等状况都是相同的，这就是等组实验法，对无关变量的影响起到了平衡和消除的作用。轮组实验法对两组以上的对象，循环进行两个或两个以上的实验处理，如甲组A法，B法，乙组B法，A法等，这样就有效地平衡和抵消无关变量的影响。自然，操作起来要麻烦一些。例如，植物向光性实验，可随机取两株（组）生长状况并不相等的玉米幼苗，作如下实验处理：甲组：玉米幼苗，A先用不透光处理，B后用单侧光处理乙组：玉米幼苗，C先用单侧光处理，D后用不透光处理实验结果，则是A+D（不透光）和B+C（单侧光）的比较，这就是轮组实验法。这种实验处理的匹配，对平衡，消除无关变量和额外变量更有说服力。2.5对照原则对照是实验控制的手段之一，目的在于消除无关变量对实验结果的影响。实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照对比，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力，通常，一个实验总分为实验组和对照组，实验组，是接受实验变量处理的对象组，至于哪个作为实验组，哪个作为对照组，一般是随机决定的，这样，从理论上说，由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的，被平衡了的，故实验组与对照组两者之差异，则可认定为是来自实验变量的效果，这样的实验结果是可信的。按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：2.5.1空白对照指不做任何实验处理的对象组。例如，在生物组织中还原糖的鉴定的实验中，向甲试管加入试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化，这样，甲组为实验组，乙组为对照组，且乙为典型的空白对照。空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。2.5.2自身对照指实验和对照在同一对象上进行，即不另设对照组。单组法和轮组法，一般都包含有自身对照，如，植物细胞质壁分离和复原实验，就是典型的自身对照。自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。2.5.3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，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。例如，动物激素饲喂小动物的实验，采用等组实验法，其实验设计
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是：甲组：饲喂甲状腺激素（实验组）乙组：饲喂甲状腺抑制剂（条件对照组）丙组：不饲喂药剂（空白对照组）显然，乙组为条件对照，该实验既设置了条件对照，又设置了空白对照，通过比较，对照，更能充分说明实验变量——甲状腺激素能促进动物的生物发育。2.5.4相互对照指不另设对照组，而是几个实验组相互对照，在等组实验法中，大都是运用相互对照。如，植物的向性等组实验中，五个实验组所采用的都是相互对照，较好地平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具说服力。 3.实验设计的内容实验设计的含义实验设计是指在正式进行科学实验之前，实验者根据一定的目的要求，运用有关的科学知识，原理，对实验过程中的材料，手段，方法，步骤等全部方案的制定。一个比较完整的实验设计方案，一般包括以下几方面的内容：1）实验题目的确定2）提出假说3）设计实验方案和步骤4）提出实验的预期结果5）要观察和搜集的数据及方法
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