實(shí)驗(yàn)變量的應(yīng)用舉例

摘要：生物是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，不論在平時(shí)的考試還是在高考中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都是考查的核心內(nèi)容之一。縱觀近幾年高考中的生物實(shí)驗(yàn)題，其特點(diǎn)都是在緊扣教材的前提下，從多個(gè)角度、多層面地考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，對變量的把握又是學(xué)生解題的關(guān)鍵點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)變量是指實(shí)驗(yàn)過程中的變化因素，科學(xué)實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)就在于揭示變量間的因果關(guān)系，故明確實(shí)驗(yàn)中的變量對于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)型題型的解答是非常必要的。本文著重介紹了實(shí)驗(yàn)中的三個(gè)變量，并從變量分析的角度對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題型進(jìn)行了應(yīng)用舉例

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)變量；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；應(yīng)用舉例。

1變量的類型

實(shí)驗(yàn)中的變量包括自變量、因變量與無關(guān)變量三種。

自變量是指實(shí)驗(yàn)中人為地加以改變的變量，自變量必須是可以操縱的；因變量是指隨著自變量的變化而變化的變量，實(shí)驗(yàn)中必須為因變量找到可以觀察與測量的指標(biāo)，否則就無法知道實(shí)驗(yàn)的結(jié)果；無關(guān)變量是指除自變量外對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的變量，由于無關(guān)變量的存在，使得自變量不是單一影響因變量的因素，自變量與因變量間的關(guān)系也就失去了必然性，因此實(shí)驗(yàn)中必須排除無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

例如：在“探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響”實(shí)驗(yàn)中，光照強(qiáng)度是自變量，可在一定范圍內(nèi)設(shè)置一系列具一定梯度的光照強(qiáng)度（可利用不同瓦數(shù)的臺燈或是通過調(diào)整不同距離的光源來實(shí)現(xiàn)）來改變自變量。由此可見，在實(shí)驗(yàn)中，光照強(qiáng)度的不同是可以人為控制的，也就是自變量是可以人為控制的，否則這個(gè)實(shí)驗(yàn)就無法完成。

因變量是光合作用強(qiáng)度，有什么方法可以用于測定光合作用的強(qiáng)度呢？由光合作用的總反應(yīng)式可知，測定二氧化碳的減少量、氧氣的生成量、淀粉的合成量均可。具體運(yùn)用什么方法要根據(jù)題目中的要求或是題目中給予的材料所定，在方法均可行的情況下則應(yīng)選用最簡單的方法。

除了自變量和因變量外，剩下的變量均是無關(guān)變量。如，各實(shí)驗(yàn)組中小圓形葉片的數(shù)量、燒杯裝有的清水中二氧化碳的含量，環(huán)境的溫度、濕度、pH等都有可能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。對于無關(guān)變量要盡可能的排除，如實(shí)驗(yàn)用到的材料要盡可能沒有污染，環(huán)境溫度、濕度最好始終保持一致。

總之，對這些變量的處理應(yīng)始終遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則：即單一變量原則和對照實(shí)驗(yàn)原則。

2變量分析在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用舉例

明確實(shí)驗(yàn)中的三個(gè)變量有利于我們對實(shí)驗(yàn)課題和實(shí)驗(yàn)原理的分析，還有利于對實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)。

例 （2007山東高考）。近期統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，癌癥已經(jīng)成為我國城鄉(xiāng)居民的首要死因。請根據(jù)提供的材料回答問題：

端粒酶是與染色體末端結(jié)構(gòu)相關(guān)的一種細(xì)胞組分。下表中數(shù)據(jù)顯示細(xì)胞癌變可能與端粒酶的活性有關(guān)，請完成下面的探究實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄慷肆Ｃ概c細(xì)胞癌變的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)材料：癌細(xì)胞、端粒酶抑制劑、細(xì)胞培養(yǎng)液等。

實(shí)驗(yàn)步驟：

①__________________________________；

②__________________________________；

③__________________________________。

結(jié)果預(yù)測及分析：。

本題是以2009年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)為研究背景，主要涉及的高中生物知識點(diǎn)有細(xì)胞的癌變、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞的衰老和酶等。并在此基礎(chǔ)上考查學(xué)生如何對實(shí)驗(yàn)變量進(jìn)行控制。

實(shí)驗(yàn)是要“探究端粒酶與細(xì)胞癌變的關(guān)系”，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的可以知道這里不同的條件是“有端粒酶”與“無端粒酶”兩種。也就是說有無端粒酶是實(shí)驗(yàn)的自變量，是實(shí)驗(yàn)過程中可以人為控制的。而此自變量又如何控制呢？可從題目給出的實(shí)驗(yàn)材料中找到答案，即通過“端粒酶抑制劑”來控制。實(shí)驗(yàn)組加入含端粒酶抑制劑的細(xì)胞培養(yǎng)液，對照組加入等量的細(xì)胞培養(yǎng)液就可以實(shí)現(xiàn)對自變量的控制。

實(shí)驗(yàn)的因變量是“細(xì)胞癌變”，那么有什么依據(jù)可以判斷癌變是否發(fā)生呢？可以通過實(shí)驗(yàn)表格中的數(shù)據(jù)，即癌細(xì)胞具有無限增值的特點(diǎn)來判斷。與此相對應(yīng)的，對于實(shí)驗(yàn)結(jié)果也應(yīng)用實(shí)驗(yàn)組與對照組增值代數(shù)的多少來描述。如果實(shí)驗(yàn)組增值代數(shù)比對照組減少，說明端粒酶抑制劑與細(xì)胞癌變有關(guān)；如果實(shí)驗(yàn)組仍能無限增值，則說明端粒酶抑制劑與細(xì)胞癌變無關(guān)。

實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量有很多，除了自變量與因變量以外的都是無關(guān)變量。如兩組中癌細(xì)胞數(shù)量的多少、細(xì)胞培養(yǎng)液的用量、環(huán)境溫度、濕度、pH等條件，這些無關(guān)變量都應(yīng)保持一致。

此外，實(shí)驗(yàn)中還有一些要注意的問題。若題目還給出“正常細(xì)胞”作為實(shí)驗(yàn)材料，應(yīng)根據(jù)另一材料“端粒酶抑制劑”判斷出所選用的細(xì)胞為“癌細(xì)胞”。再者，實(shí)驗(yàn)過程要遵循探究實(shí)驗(yàn)的一般程序，即按照“第一步分組編號，第二步設(shè)計(jì)對照，第三步記錄、比較”進(jìn)行作答。

參考文獻(xiàn)：

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