【正文】 之外的其他一切對(duì)酶活性有影響的無(wú)關(guān)變量不但要嚴(yán)格控制等量，而且要適宜的量，如對(duì)溫度的控制不但要相同，而且要適宜，即要給予酶活性所需的適宜的溫度，而不能控制在低溫或高溫條件下的等量。 （ 1） 變量的種類 ① 實(shí)驗(yàn)變量與反應(yīng)變量 ： 實(shí)驗(yàn)變量是實(shí)驗(yàn)中由實(shí)驗(yàn)者操縱的因素或條件，是作用于實(shí)驗(yàn)對(duì)象的刺激變量（也稱自變量），自變量須以實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮图僭O(shè)為依據(jù)， 應(yīng)具有可變性和可操作性。反應(yīng)變量（又稱因變量），是隨自變量變化而產(chǎn)生反應(yīng)或發(fā)生變化的變量，反應(yīng)變量是研究是否成功的證據(jù)，應(yīng)具可測(cè)性和客觀性。 二者關(guān)系：實(shí)驗(yàn)變量是原因，反應(yīng)變量是結(jié)果，即具因果關(guān)系。例如：關(guān)于“唾液淀粉酶水解淀粉”的實(shí)驗(yàn)中，“低溫 (冰塊 )、適溫 (37℃ )、高溫 (沸水 )就是實(shí)驗(yàn)變量，而這些變量引起的實(shí)驗(yàn)變化結(jié)果就是反應(yīng)變量。該實(shí)驗(yàn)旨在獲得和解釋溫度變化 (實(shí)驗(yàn)變量 )與酶的活性 (反應(yīng)變量 )的因果關(guān)系。 ② 無(wú)關(guān)變量與額外變量 ： 無(wú)關(guān)變量（控制變量）是指實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)變量外 的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)象的因素或條件。即是指與研究目標(biāo)無(wú)關(guān)，但卻影響研究結(jié)果的變量 . ，實(shí)驗(yàn)者應(yīng)嚴(yán)格控制無(wú)關(guān)變量，否則實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性無(wú)法得到認(rèn)定、我們常在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)“選取生長(zhǎng)狀況相同的幼苗”“數(shù)量大小相同的種子”“置于相同并適宜條件下培養(yǎng)”“加入等量的清水”等均是為了控制無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。由無(wú)關(guān)變量引起的變化結(jié)果就叫額外變量。 二者關(guān)系：也是前因后果的關(guān)系。但它們的存在對(duì)實(shí)驗(yàn)與反應(yīng)變量的獲得起干擾作用。例如：“唾液淀粉酶實(shí)驗(yàn)”中，除實(shí)驗(yàn)變量 (溫度 )外，試管的潔凈程度、唾液的新鮮程度、淀粉濃度、溫度 處理的時(shí)間長(zhǎng)短等等就屬于無(wú)關(guān)變量。如無(wú)關(guān)變量中的任何一個(gè)或幾個(gè)對(duì)三組實(shí)驗(yàn)不等同、不均衡，就會(huì)產(chǎn)生額外變量，影響實(shí)驗(yàn)的真實(shí)結(jié)果。 ⑵變量的控制 ： 控制變量法，是指控制其他因素不變，集中研究其中一個(gè)因素的變化，保證實(shí)驗(yàn)不受干擾或?qū)⒏蓴_因素降低到最低程度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)控制，盡量消除實(shí)驗(yàn)誤差，以取得較為精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 ① 操 縱實(shí)驗(yàn)變量的方法： 設(shè)法給研究對(duì)象施加干擾，造成實(shí)驗(yàn)對(duì)象的變化，從而使研究對(duì)象在被干擾狀態(tài)中反映出某種現(xiàn)象和屬性。方法：施加、改變、去除。 ②檢測(cè)反應(yīng)變量的方法： 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)條件確定觀察、測(cè)量 的指標(biāo)和方法。具體：觀察特異性顏色變化、沉淀反應(yīng)；觀察形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理變化；測(cè)量生長(zhǎng)發(fā)育速度；測(cè)量生化反應(yīng)速度。 ③控制無(wú)關(guān)變量的方法（ 平衡控制）： 排除因?qū)嶒?yàn)對(duì)象的個(gè)體差異帶來(lái)的影響；設(shè)法創(chuàng)造穩(wěn)定的維持不變的相同條件進(jìn)行對(duì)照，以抵消或排除這些因素對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的干擾；設(shè)法提供適宜條件，以排除不利環(huán)境條件對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的影響；重復(fù)實(shí)驗(yàn)，排除偶然因素的干擾，減 5 少實(shí)驗(yàn)誤差。 ④對(duì)照的方法 對(duì)照是實(shí)驗(yàn)控制的手段之一，目的還是在于 消除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響 。通過(guò)設(shè)置實(shí)驗(yàn)對(duì)照對(duì)比。既可排除無(wú)關(guān)變量的影響，又可 增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信 度和說(shuō)服力 。 不論一個(gè)實(shí)驗(yàn)有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)變量，都應(yīng)確定一個(gè)實(shí)驗(yàn)變量對(duì)應(yīng)觀測(cè)一個(gè)反應(yīng)變量，這就是單一變量原則，它是處理實(shí)驗(yàn)中的復(fù)雜關(guān)系的準(zhǔn)則之一。 【 案例剖析】 例如，生物課本內(nèi)溫度對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中：實(shí)驗(yàn)變量是低溫（冰 水 ），適溫 (60℃），高溫（沸水）；酶的活性變化即反應(yīng)變量；試管的潔凈度，淀粉酶的稀釋度，可溶性淀粉的濃度，碘液的量和濃度，溫度處理時(shí)間，操作程序等是無(wú)關(guān)變量。實(shí)驗(yàn)中不論有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)變量，都應(yīng)做到每個(gè)自變量對(duì)應(yīng)一個(gè)因變量，此外還要做到操作規(guī)范。 在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)施的全過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格操縱實(shí)驗(yàn)變量，嚴(yán)格控制 無(wú)關(guān)變量，檢測(cè)反應(yīng)變量，盡可能消除誤差，獲取較為精確的反應(yīng)變量。 ： 即控制某種因素的變化幅度，在同樣條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)，觀察其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的程度。任何實(shí)驗(yàn)都必須能夠重復(fù)，這是具有科學(xué)性的標(biāo)志。任何實(shí)驗(yàn)必須有 足夠?qū)嶒?yàn)次數(shù)，才能避免結(jié)果的偶然性，使得出的結(jié)論準(zhǔn)確、科學(xué)。平行 重復(fù)原則要求控制某種因素的變化強(qiáng)度，在同樣條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)，觀察其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度。 由以上實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)來(lái)看，采用了平行重復(fù)的原則來(lái)進(jìn)行，消除了無(wú)關(guān)變量與額外變量的干擾，可多次重復(fù)該實(shí)驗(yàn)，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加客觀、科學(xué)。 除實(shí)驗(yàn) 次數(shù)的重復(fù)外，也可采用實(shí)驗(yàn)對(duì)象的重復(fù)來(lái)消除偶然性、增加可信度。 對(duì)于定量實(shí)驗(yàn)，重復(fù)多次取平均值，能提高精確度。 實(shí)驗(yàn)是人為控制條件下研究事物 (對(duì)象 )的一種科學(xué)方法；是依據(jù)假設(shè)，在人為條件下對(duì)實(shí)驗(yàn)變量的變化和結(jié)果進(jìn)行捕獲、解釋的科學(xué)方法。科學(xué)研究的過(guò)程本身就是科學(xué)，并不是說(shuō)研究的結(jié)論才是科學(xué)方法。因此，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中必須有充分的科學(xué)依據(jù)。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中，一種生命現(xiàn)象的發(fā)生往往有其復(fù)雜的前因后果，從不同角度全面地分析問(wèn)題就是科學(xué)性的基本原則。如綠色植物新陳代謝中的物質(zhì)代謝有各種細(xì)胞的參與，有各種物 質(zhì)在不同方面的變化。分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的全面性和科學(xué)性體現(xiàn)了邏輯思維的嚴(yán)密性。 科學(xué)性原則 ：包括實(shí)驗(yàn)原理的科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)材料選擇的科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)方法的科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理的科學(xué)性。 ① 實(shí) 驗(yàn)原理的科學(xué)性 實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù) ,也是用來(lái)檢驗(yàn)和修正實(shí)驗(yàn)過(guò)程中失誤的依據(jù) ,因此它必須是經(jīng)前人總結(jié)或經(jīng)科學(xué)檢驗(yàn)得出的科學(xué)理論。如 20xx 年全國(guó)高考 試題， 試 題要求學(xué) 生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證鈣離子在血液凝固中的作用。題中給出了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)原理： 血液中的鈣離子在血液凝固過(guò)程中起重要作用，若缺少它則血液不能凝固；草酸鈣溶液能與血液中的鈣離子發(fā)生 反應(yīng)，形成草酸鈣沉淀，因此具有抗凝血作用。這兩條原理科學(xué)而且完整，學(xué)生可由此產(chǎn)生明確的 6 設(shè)計(jì)思路。 ② 實(shí)驗(yàn)材料選擇的科學(xué)性 根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)材料，是保證實(shí)驗(yàn)達(dá)到預(yù)期結(jié)果的關(guān)鍵因素之一。如“還原性糖鑒定實(shí)驗(yàn)”中以蘋果或雪梨細(xì)胞組織液為材料，以及“植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原”實(shí)驗(yàn)中以紫色洋蔥為實(shí)驗(yàn)材料等實(shí)驗(yàn)都是一些經(jīng)典的成功選材的范例。 思考：還原糖的鑒定、蛋白質(zhì)的鑒定、植物細(xì)胞有絲分裂觀察、葉綠體色素提取與分離、 植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原、細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)的觀察等實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇哪些實(shí)驗(yàn)材料才能得到較好的 實(shí)驗(yàn)效果？為什么？ ③ 實(shí)驗(yàn)方法的科學(xué)性 只有科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法，才能得出正確而可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 a、注意操作細(xì)節(jié)合理性 ； b、 注意操作順序的合理性 ； c、 設(shè)計(jì)方案具有可操作性 如鑒定蛋白質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)蛋白質(zhì)分子在堿性環(huán)境中與硫酸銅反應(yīng)形成紫色的反應(yīng)特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須先加雙縮脲試劑 A 液（質(zhì)量濃度為 ），振蕩后再加 B 液（質(zhì)量濃度為 ）。而不能反過(guò)來(lái)，或把 A 液與 B 液混合后加入，這樣均不能得到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 思考：在光合作用強(qiáng)度的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中用綠光燈照射可看成 是黑暗條件的依據(jù)是什么？在鑒定光合作用產(chǎn)物實(shí)驗(yàn)中，為什么要對(duì)植物進(jìn)行饑餓處理，這樣做的科學(xué)性體現(xiàn)在哪里？ ④ 實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理的科學(xué)性 對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到的一些數(shù)據(jù)，現(xiàn)象或其它信息，不能簡(jiǎn)單處理，應(yīng)首先整理后仔細(xì)分析，找出它們所能夠透露給我們的最大信息量。 ⑤ 簡(jiǎn)明扼要的準(zhǔn)確組織文字、語(yǔ)言、圖形或表格。 A、實(shí)驗(yàn)組別編號(hào)描述 如：凡實(shí)驗(yàn)中涉及到兩組或兩組以上，所用器材需用 3??或 A、 B、 C?? 或甲、乙、丙 ?? 等加以編號(hào)便于區(qū)分。 B、實(shí)驗(yàn)步驟分步描述并加以編號(hào)（一般不宜連續(xù)描 述） C、在量上難以做到準(zhǔn)確的量化描述，應(yīng)盡可能用 “ 定性 ” 的語(yǔ)言表達(dá) 如： “ 一段時(shí)間 ” 、 “ 適宜的溫度 ” 、 “ 適量的 ” 、 “ 一定量的 ” 、 “ 適宜 環(huán)境 ” 、 “ 相同 數(shù)量” 、 “ 等量 ” 、“ 各 ” 、 “ 分別 ” 、 “ 顯著差異 ”等等。 D、敘說(shuō)中盡量要用規(guī)范的實(shí)驗(yàn)術(shù)語(yǔ)，不能用含糊的口語(yǔ)， 如： “ 蓋玻片 ” 不能說(shuō)是 “ 薄的玻璃片 ” ； “ 等量的 ” 不宜說(shuō)成 “ 一樣多的 ” ； “ 振蕩 ” 不宜說(shuō)成 “ 晃動(dòng) ”“ 搖動(dòng) ” 等等 E、注意避免 “ 詞不達(dá)意 ” 如：如圖二，有些學(xué) 生描述為 “ 分別在甲、乙兩試管中加入 A、 B 物質(zhì) ” ， 如此表達(dá)則成了圖三的含義，顯然與圖二不符。準(zhǔn)確 的描述應(yīng)為 “ 在甲乙兩支試管中分別加入 A、 B 物質(zhì) ” 或 “ 在甲試管中加入 A 物質(zhì)，乙試管中加入 B 物質(zhì)。 ” F、選用文字、表格、坐標(biāo)曲線圖等形式進(jìn)行具體、準(zhǔn)確表達(dá)。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中常見的方法技術(shù)： （一）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中常見的方法 7 1． 化學(xué)物質(zhì)的檢測(cè)方法 如： ①淀粉 — — 碘液 ； ②還原性糖 — — 斐林試劑、班氏試劑 ；③ C02— — 澄清石灰水或酸堿指示劑 ； ④乳酸 — — PH 試紙 ； ⑤無(wú) 02— — 火焰熄滅 ； ⑥ 02— —余燼復(fù)然 ； ⑦蛋白質(zhì) —— 被蛋白酶分解、雙縮脲試劑 2． 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的顯示方法 如 ： ① 光合速度 —— 02 釋放量或 CO2 吸收量或淀粉產(chǎn)生量 ；②呼吸速度 —— 02