1、科學(xué)性原則：所謂科學(xué)性,是指實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊鞔_,實(shí)驗(yàn)原理要正確,實(shí)驗(yàn)
材料和實(shí)驗(yàn)手段的選擇要恰當(dāng),整個(gè)設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)方法的確定都不能偏離
生物學(xué)基本知識和基本原理以及其他學(xué)科領(lǐng)域的基本原則.分析問題、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),也是用來檢驗(yàn)和修正實(shí)驗(yàn)過程中失誤的依據(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.
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.如孟德爾選擇豌豆為實(shí)驗(yàn)材料,“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.
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.如在光
合作用強(qiáng)度的檢測實(shí)驗(yàn)中用綠光燈照射可看成是黑暗條件,在鑒定光合作用產(chǎn)物實(shí)驗(yàn)中,要對植物進(jìn)行饑餓處理.
④實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理的科學(xué)性
對于實(shí)驗(yàn)過程中得到的一些數(shù)據(jù),現(xiàn)象或其它信息,不能簡單處理,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.
2、平行復(fù)重原則：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).平衡重復(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)來看,采用了平行重復(fù)的原則來進(jìn)行,消除了無關(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).
3、對照性原則：科學(xué)、合理的設(shè)置對照可以使實(shí)驗(yàn)方案簡潔、明了,且使實(shí)
驗(yàn)結(jié)論更有說服力.實(shí)驗(yàn)中的無關(guān)變量很多（同一種實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能會(huì)被多種
不同的實(shí)驗(yàn)因素所引起）,必須嚴(yán)格控制,要平衡和消除無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果
的影響,對照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是消除無關(guān)變量影響的有效方法.
（1）如何設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)：所謂對照實(shí)驗(yàn)是指除所控因素外其它條件與被對照實(shí)驗(yàn)完全相等的實(shí)驗(yàn).對照實(shí)驗(yàn)設(shè)置的正確與否,關(guān)鍵就在于如何盡量去保證“其它條件的完全相等”.具體來說有如下四個(gè)方面：
①所有用生物材料要相同：所用生物材料的數(shù)量、質(zhì)量、長度、體積、來源
和生理狀況等方面特點(diǎn)要盡量相同或至少大致相同.
②所用實(shí)驗(yàn)器具要相同：試管、燒杯、水槽、廣口瓶等器具的大小型號要完全一樣.
③所用實(shí)驗(yàn)試劑要相同：試劑的成分、濃度、體積要相同.尤其要注意體積上等量的問題.
④所用處理方法要相同如：保溫或冷卻：光照或黑暗；攪拌或振蕩都要一致.
有時(shí)盡管某種處理對對照實(shí)驗(yàn)來說,看起來似乎是毫無意義的,但最好還是
要作同樣的處理.
（2）設(shè)置對照組有4種方法：
①空白對照：即不給對照組做任何處理.例如,在“唾液淀粉酶催化淀粉水
解” 的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)組滴加了唾液淀粉酶液,而對照組只加了等量的蒸餾水,
起空白對照.
②條件對照：即雖給對照組施以部分實(shí)驗(yàn)因素,但不是所研究的實(shí)驗(yàn)處理因素.這種對照方法是指不論實(shí)驗(yàn)組還是對照組的對象都作不同條件的處理,目的是通過得出兩種相對立的結(jié)論,以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性.
③自身對照：指對照組和實(shí)驗(yàn)組都在同一研究對象上進(jìn)行,不再另外設(shè)置對
照組,例如“質(zhì)壁分離與復(fù)原”實(shí)驗(yàn).自身對照簡便,但關(guān)鍵要看清楚實(shí)驗(yàn)
處理前后的現(xiàn)象及變化差異.
④相互對照（對比）：不單獨(dú)設(shè)置對照組,而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)相互為對照.即實(shí)驗(yàn)
與對照在同一對象上進(jìn)行.這種方法常用于等組實(shí)驗(yàn)中.“植物向光性”實(shí)驗(yàn)
中,利用若干組燕麥胚芽的不同條件處理的實(shí)驗(yàn)組之間的對照,說明了生長
素與植物生長彎曲的關(guān)系.
（3）“實(shí)驗(yàn)組”與“對照組”確認(rèn):
實(shí)驗(yàn)組是施加實(shí)驗(yàn)變量處理的被試組；對照組是不施加實(shí)驗(yàn)變量處理的對象
組,兩者對無關(guān)變量的影響是相等的,兩組之間的差別,被認(rèn)為是來自實(shí)驗(yàn)
變量的結(jié)果.如 2005年春季高考題中為研究光對幼苗生長的影響時(shí)實(shí)驗(yàn)變量
應(yīng)為撤掉光照,因而暗處生長的小麥幼苗應(yīng)為實(shí)驗(yàn)組,而自然狀態(tài)（即未接
受實(shí)驗(yàn)變量處理）的小麥幼苗應(yīng)為對照組,通過對照組能增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的信度.
4.單因子變量原則和等量性原則
所謂單因子變量原則,強(qiáng)調(diào)的是實(shí)驗(yàn)組和對照組相比只能有一個(gè)變量,只有這樣當(dāng)實(shí)驗(yàn)組和對照組出現(xiàn)不同結(jié)果時(shí),才能確定造成這種不同結(jié)果的原因肯定是這個(gè)變量造成的,從而證明實(shí)驗(yàn)組所給實(shí)驗(yàn)因素的作用,因此在設(shè)計(jì)對照組實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要確定變量并加以正確設(shè)置,所要驗(yàn)證的中心條件即為變量.如要驗(yàn)證光合作用需要光則應(yīng)將光作為變量；要驗(yàn)證光合作用需二氧化碳則把二氧化碳作為變量等等.
等量性原則與單因子變量原則是完全統(tǒng)一的.只不過強(qiáng)調(diào)的側(cè)面不同,單因子變量原則強(qiáng)調(diào)的是實(shí)驗(yàn)變量的單一性,而等量性原則強(qiáng)調(diào)的是除了實(shí)驗(yàn)變量之外的一切對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響的無關(guān)變量必須嚴(yán)格控制等量即相同,以平衡和消除無關(guān)變量對結(jié)果的影響,需要強(qiáng)調(diào)的是這些無關(guān)變量在進(jìn)行嚴(yán)格控制時(shí),不但要等量,而且是在適宜條件下的等量,常態(tài)條件下的等量.如在探索PH對酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中,單一變量是PH,除PH之外的其他一切對酶活性有影響的無關(guān)變量不但要嚴(yán)格控制等量,而且要適宜的量,如對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.
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)變量對應(yīng)觀測一個(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.
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.
② 無關(guān)變量與額外變量：無關(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)格控制無關(guān)變量,否則實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性無法得到認(rèn)定.由無關(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.但它們的存在對實(shí)驗(yàn)與反應(yīng)變量的獲得起干擾作用.