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。常用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．等量性原则
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．某生物兴趣小组对粳稻、籼稻和杂交稻三种水稻品种中的 H2O2 酶活
性进行了实验研究，实验结果如下表所示。请回答下列问题：
(1)本实验的目的是探究_______________________________。
设计实验时，各实验组应遵循________________________原则。
(2)分析表中数据可知，在一定浓度范围内，Cd2＋、Cu2＋都能抑制 H2O2 酶的
活性，且相同浓度的 Cu2＋的抑制作用________(填“大于”“小于”或“等
于”)Cd2＋。Cd2＋、Cu2＋对 H2O2 酶活性的影响主要取决于___________(填“植
物类型”或“重金属种类和浓度”)。
(3)Cd2＋、Cu2＋等重金属离子影响了 H2O2 酶的______，从而引起酶活性的改
变。
[解析] (1)本题研究的自变量包括重金属离子的种类、浓度和水稻品种。各
实验组都要遵循单一变量原则、对照原则和平行重复原则。(2)酶的活性越小，
说明抑制作用越强。(3)重金属影响蛋白质的空间结构。
[答案] (1)不同浓度的 Cd2＋和 Cu2＋对不同水稻品种中 H2O2 酶活性的影响
单一变量原则、对照原则、平行重复 (2)大于 重金属种类和浓度 (3)空间结
构
2．(2020·衡水金卷)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①②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__________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，因此实验目的是探究温
度、pH 对胶原蛋白酶活性的影响，故方案中①②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，反应前后质和量均不变，所以用双缩脲试剂检测 4 个试管溶液均呈紫色。(4)
由于不能用双缩脲试剂检测蛋白质 X 的含量变化，我们可以通过肉眼观察的方
法，使蛋白质凝结成为块状即可。以相同时间内蛋白块大小的变化(或记录蛋白
块消失所需的时间)作为因变量，确定酶活性大小。
[答案] (1)37 ℃水浴 7 (2)温度和 pH 胶原蛋白酶的用量或浓度、蛋白
质 X 的用量、保温时间(答出任意两点即可) (3)1、2、3、4 (4)凝固成块状(答
出“呈现块状”即可) 单位时间或相同时间内蛋白块大小的变化情况(或记录
蛋白块消失所需的时间，必须有“时间”这一关键词)
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