各位老师：

今天我们开始第四讲：研究方法。开展生物学科技活动，当然需要有研究方法，如果你准备搞一些实验课题研究，你会用到什么研究方法呢？如果你要搞一些综合类的实践调查活动，那你又会用到什么研究方法呢？从活动的性质，我们就可以得到答案了：前者肯定会做实验，后者肯定要搞调查，这两种途径其实就是我们在开展生物学科技活动过程中最常用的两种研究方法——实验法和调查法。

接下来，我们就一起来认识一下这两种研究方法。

做实验，大家肯定都不陌生，但是你们在做实验时，有没有仔细想过从方法的角度来看，实验法有什么要点吗？你们能归纳出实验法的类型吗？除了常用的空白对照，你还想过什么别的对照方式吗？你想过要消除一些像试管不清洁这样的因素的影响，可以通过什么途径吗？

如果这些问题，你还没有想过或者还没有想通，就和我一起进入下面的内容，看看是否会有启发；

（一）实验法的定义及其要点

首先，我们看下实验法的定义：实验法，就是根据研究目的和计划，在一定的控制条件下，对研究对象施加人为的可操纵的影响，然后观察、分析、推断出研究措施与研究效果之间是否存在因果关系，从中探索生物现象的客观规律的一种研究方法。

从这个定义中，我们可以找到实验法的两个要点：

第一，控制无关变量，就是要控制那些与生物实验现象本身无关，但可能影响实验结果的变量。无关变量是什么？无关变量，也称控制变量，是除实验变量以外的、可能影响实验现象或结果的因素或条件。例如，在“pH值对酶活性的影响”的实验中，试管的洁净程度、唾液的新鲜程度、可溶性淀粉的浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯度，实验操作程度等，都属于无关变量，要求保持每个实验组的无关变量都是等同、均衡、稳定的，才可以控制无关变量的干扰；

要点二，利用实验仪器、设备等人为的方式控制或干预研究对象，就是说在实验中我们要操纵一些因素或条件，这些人为控制的因素或条件可能会与实验效果相关，所以称为实验变量，也称自变量；自变量对实验的影响就称为因变量。实验的目的就是要获得和解释这种前因后果。还是以“pH值对酶活性的影响”的实验为例，所给定的各种pH值就是自变量，例如，低pH值、适当的pH值、高pH值。由于pH值这一自变量的变化，唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，也就是说酶活性就是因变量。这两个要点，其实就指明了要一定把握好实验法的几种变量：控制无关变量，操纵自变量，观察因变量。

（二）实验法的类型

接下来，我们要看看实验法到底包括哪些类型！随着自然科学的不断进步、实验手段的日益提高，实验法的分类也越来越灵活了。从不同的角度出发，可以将实验法分为不同的类型：

1、按实验目的进行分类，可以分为①析因实验、②探索实验、③判决实验等。

（1）析因实验，是为了寻找引起某些变化或结果的原因而安排的实验。它的特点就是通过已知的结果来寻找未知的原因。有不少的生物学科技活动都是试图通过已知的结果来了解“为什么”的。例如，在第22届全国青少年科技创新大赛中，有一位同学的实验课题“昆虫对植物防御反应的适应机制研究”就属于析因实验，他发现阳台上的月季、海棠经常发生蚜虫危害，菜场买来的青菜也同样经常发现小青虫，他很想知道为什么会这样？所以他以棉铃虫为实验对象展开了一系列的相关研究，发现原来这些植食性小昆虫之所以能够在寄主植物上完成生长发育的过程，秘密就在于昆虫自身具有对付植物防御反应产生的次生代谢产物的能力。

（2）探索实验，是创设一定的条件来达到某一目的而安排的实验。它的特点是从已知的原因来发现它将产生的未知结果。在生物学科技活动中，我们发现大部分的实验课题都是探索实验类的，以 “醋对花卉花期和花色艳丽的影响”这一课题为例，这位同学在家人种植花卉的过程中，对用醋液喷洒花产生了好奇：“为什么要喷洒醋液呢？不同的花卉所喷洒的醋都是一样的吗？醋对花卉花期长短和花色艳丽有什么影响吗？”带着一串串的未知，她展开了相关的探索实验。

（3）判决实验，是指为了判定某种假说是否正确，某种措施是否有效而安排的实验。它的特点是能够宣判这一假说的前途命运。经过这类实验，假说就可以被证实或被否定。换个角度，可以说它是验证实验。

2、按实验结果的性质来分，可以分为①定性实验、②定量实验和③结构分析实验。

（1）定性实验，是为了测定研究对象的性质和组成部分或者研究对象是否起作用而安排的实验。它一般用于回答“有没有”或“是不是”的问题。

（2）定量实验，指在测定研究对象的组成成分的基础上，进一步测定各组分的数值或它们之间的数量关系的实验。它一般用于回答“有多少”或“比例是多少”的问题。这两种实验比较好理解，我就不举例了；

（3）至于结构分析实验，是一种为了测定研究对象的空间结构状况，对其进行分析而安排的实验。它既有定性的一面，也有定量的一面。如沃森—克里克的DNA双螺旋结构的发现等，就属于这一类。

当然，还可以从其它角度对实验法进行分类，但在这里我们就不一一展开了。接下来，我们要了解一下实验法是怎么操作的。

（三）实验法的基本操作过程及要求

1、基本操作过程

实验法的基本操作过程主要包括四步：

（1）查阅文献，基本确定课题研究计划；在开展生物学科技活动的过程中，不管使用什么研究方法，其实都需要事先制定一个研究计划，使用实验法也同样需要我们对整个实验研究过程制定一个详尽、完善的研究计划，我们可以在研究计划的基础上写成开题报告的形式，这样一来，就需要以下几方面内容：

①研究题目；

②选题的依据（包括背景、意义和研究现状）；

③研究的目标和内容；

④拟采取的研究手段、技术路线、实验方案等；

⑤研究的整体方案和工作进度安排（内容、步骤和时间）；

⑥可行性分析（试剂可行性、技术可行性、仪器可行性、经费可行性）。

研究计划大体上制定好后，往往还要经过反复的推敲与讨论，当研究工作开展后，也可以对计划作某些修正和改进。

（2）依照实验设计，建立合适的实验环境，如准备好实验材料，包括仪器、药品、统一的记录表格等；

在准备实验材料时，科学的取样极为重要，它既能节省人力、物力和时间，也能令结果更加准确、有效。可是，如何进行科学的取样呢？一般说来，科学取样要满足下面两个要求：

① 代表性，就是说选取的样本不要求具备总体的所有特征，但必须具备总体的基本特征；

② 随机性，也就是说从总体中选取哪个个体并非由研究者主观决定，而是随机选取的，换句话说，每一个体都具有平等的被选中的机会。因此，随机取样最能使样本较完整地具有总体的基本特征。

例如在“绿化树种的选择和行道树对上海市城市大气污染指示监控作用的研究”这一课题研究中，在样点的选取上，课题组成员根据城市环境胁迫等级，选择了长风公园、中山公园、徐家汇公园代表城市环境胁迫等级最低的样点，华东师范大学、上海交通大学代表城市环境胁迫等级较低的样点、中山北路、淮海中路代表环境胁迫等级较高的样点。

（3）实施实验：先按照实验设计进行预实验，接着进行正式的实验状态；

在课题研究开始之前最好要做预实验，预实验就是按照实验设计对实验材料进行处理，有助于熟悉实验研究的整个过程和实验设计的不合理之处，及时进行改善。而且有时，学生一开始并不会使用某些实验仪器，例如在“蛋白核小球藻对水体铬污染的控制作用初探”的课题研究中，要对铬离子的含量进行测定，这个过程相对比较复杂，需要使用万分之一电子天平、紫外分光光度计等精密仪器，我们可以在预实验中指导学生科学规范地使用这些仪器，为后面的研究做足充分的准备。

（4）实验完毕后，对实验记录、数据进行整理、统计分析，完成相应的实验报告或论文。

下面，我为大家呈现一个比较完整的研究计划：“加拿大‘一枝黄花’多糖的提取以及抑癌作用的研究”这一课题的研究计划。大家可以借鉴一下这个案例的基本格式，并且回顾一下刚才介绍的内容。

2、要求

为了确保实验的科学性，在采用实验法时一般要注意三点要求：

① 第一是，要能根据自己对研究问题的本质和规律的理解，提出实验假设；

② 第二是，要确定、控制和分析实验的各种变量：我们要根据研究的目的和假设，确定具有可操作性的自变量、严格控制无关变量，认真观察，根据评价指标进行分析、测试，然后对实验的假设进行解释。

③ 最重要的是，要重复进行实验：采用了实验法，你就要考虑自己所设计的方法是否能够重复，任何实验都要有足够的实验次数，才能判断结果的可靠性。因为重复实验往往可以检验出你的实验研究结果到底可不可信。如果别人严格地按你设计的方法重复实验，却得不出和你一致的结论的话，就说明你的实验还有待进一步的验证。所以，这一点尤其重要。

实验法可以说是自然科学的研究法宝，是我们在开展生物学科技活动过程中最常用的研究方法之一，但是如果要开展“对中小学生食品卫生的安全调查”、“市民节水情况调查”这一类课题涉及社会群体的调查类的科技活动，实验法显然就不大适合了，这时，因为要对某些存在的现象或问题开展调查研究，我们应该选用什么研究方法呢？那必然就要选用调查法了。

（一）调查法的定义与类型

调查法就是通过一定的途径，深入实际了解特定事物以获得第一手资料并完成科技活动的方式。调查法可以让我们在自然状态下研究自己所感兴趣的现象，不必受时间空间的限制，它可以帮助我们在短时间内收集到大量的信息。

我们的理科教师一向是重实验，重科学，而不大信任这种有点偏社会科学的方法——调查法，调查法真有这么神奇吗？我们看看调查法的分类，就可以看出些道理来了。调查法有很多种类型。

例如，①问卷调查、②文献调查、③实地调查、④访谈调查等，甚至观察法也可以并入调查法中。

当然我们上面提到的进行实验法，我们也会需要收集和整理大量的文献，这其实可以算得上是一种文献调查的环节。

但还有一种调查方式，也开始日渐在我们的生物学科技活动中大展身手，这种方式就是问卷调查。因为以前很少用，所以有些教师在尝试使用问卷调查的过程中，往往不知道问卷设计要注意些什么？究竟要怎么出问卷的题目？等技术上的问题，所以接下来的时间，我们根据这些常见问题重点介绍一下问卷调查。

（二）问卷调查

问卷调查，是以严格设计的问题或测量项目，向被调查对象收集资料的一种调查方法。

1、 设计问卷

（1）问卷设计原则

问卷调查中最为关键的内容就是设计调查问卷，我们先来了解一下设计问卷时要注意的四大原则：

① 符合性，问卷中的所有问题都应该和你的研究目的、研究内容相符合的。先根据调查目的确定调查指标，也就是具体的调查内容；再根据一项项调查指标来设计问卷题目；

② 重要性，在问卷中要说明问卷的重要性，这样才能让调查对象感到问卷的重要性，才会认真地回答问卷；

③ 简短性，在足以获取重要信息的前提下，整份问卷要尽量地简短；可要可不要的问题就不要列入，一般控制在10～20分钟，这样调查对象才不会感到厌烦，有耐心答完；

④ 易行性，在问卷中收集的数据要易于统计、说明和解释，这样我们最后在统计分析的时候就不会太累。

（2）注意事项

把握这四个原则的前提下，我们还要记住“三要九不要”：

“三要”：

①问题表述要简明扼要；

②有的问题要从多个角度设置，以了解真实情况，例如：在设计调查环保意识的问题时，应从知识、行为、态度三个方面设计；

③问题排列要得当，可以从易到难，从简到繁；先客观事实方面的问题，后主观想法方面的问题。

“九不要”就是：

①不要涉及个人隐私和社会禁忌；

②不要超越调查对象的知识、能力和阅历；

③不要用特例代表普遍情况，以偏概全；

④不要询问过多无关的问题；

⑤不要使用夸张的词语；

⑥不要用否定形式提问；

⑦不要使用容易造成歧义的词语；

⑧不要把两个问题合并到一个问题里，一个问题一次只问一件事情；

⑨不要用“暗示性”的词语，去引导调查者回答某一问题。

（3）问卷的类型

对原则和注意事项有了基本了解后，我们还需要知道问卷有哪些类型，主要有三种：

①一种是封闭型问卷，这种问卷的每个问题都有若干事先给出的答案，供答卷人选择；

②另一种是开放型问卷，这种问卷的每个问题都没有答案，要由答卷人自己作答；

③还有一种是综合型问卷，综合型问卷既有封闭型问题，也有开放型问题，但封闭型问题所占的比例更大。

（4）问卷的基本结构

接下来，我们就可以开始设计一份问卷了，一份问卷通常包括三个基本部分，标题、指导语和具体的调查问题：

①标题是对问卷内容的概括性表述，如“向阳中学学生环保意识的现状调查”；

②指导语要简单说明调查者的身份、调查目的和意义、填写要求、感谢词等，例如：

亲爱的同学：

您好！向阳中学环保协会正在进行一项有关中学生环保行为和意识的调查活动，请您根据自己的实际情况填写这份问卷，并为我们的活动提供真诚的意见或建议，以便我们今后能够更好地开展环境保护与宣传工作。衷心感谢您的支持与合作！

③指导语之后，就是问卷的核心部分：问题。封闭式问卷的问题有三种基本形式：

第一种，是否式，这类问题的备选答案就两个，“是”和“否”，“同意”和“不同意”，例如：本学期，你是否参加过环保协会开展的环保活动？ (1)是 (2)否；

第二种，选择式，这类问题就是从几个答案（一般是五个）中选择一个或多个，例如：你怎么看待超市从2008年6月1日起禁用免费塑料袋的这一法令的？A赞成 B基本赞成 C没想过 D不太赞成 E不赞成；

第三种，排序式，就是将问题后的答案按某一程度排出顺序，例如：下列是日常生活的一些环保行为，请你根据自己的日常表现，按表现由好至差的程度依次排列： A去超市尽量自备可回收利用的袋子 B循环利用家中的洗菜水等 C教材、书本回收利用 D必要时才使用空调，且保持适宜温度 E向他人宣传环保的重要性。

封闭式问题的设计除了是否式、选择式、排序式以外，还有矩阵式、表格式等类型，课后你们可以读一读参考资料。

与封闭式问题不同，开放型问题一般都是主观问答题，例如，你对环保协会的活动开展有什么意见或建议吗？这一类的问题出个别就可以了，而且大都放在问卷的最后。

下面给大家看一个比较完整的调查问卷案例。

2、问卷调查的实施阶段

对问题和问卷有了比较基本了解以后，我们就要谈谈像这样的如何实施问卷调查？和实验法也有类似相通的地方，问卷调查大体上也要经历准备阶段、实施阶段和分析总结阶段，

（1）准备阶段包括确定调查课题，然后建立研究假设，设计调查指标，设计问卷、进行预调查后修订问卷、还要确定样本；预调查，就是在调查问卷印刷发放之前．对问卷进行检验。因为已经设计好的调查问卷在调查中可能会遇到一些我们事先没有想到的问题，或者有些问题被访者可能比较容易回避，或者问卷答案选项设置歧义引起被访者回答困难等，在问卷还没有最终定稿前，我们对问卷做一个预调查，这样可以发现一些的问题和不足，我们就可以及时修正完善了。一般，我们可以选择20～30个符合基本调查要求的样本来进行检验。

（2）在实施阶段，就需要正式实施问卷调查了，然后还要回收问卷，初步整理、筛选问卷，再进行数据处理和统计分析；对于回收的问卷,我要说明一点，就是在初步整理问卷的过程中必须认真审查回收的问卷，在回收的问卷中，总会有一些不合格的无效问卷；如果对回收的问卷不经检查就直接加工整理，可能会造成时间浪费、中途被迫返工或者降低调查质量等后果。因此，对回收的每一份问卷，我们都要进行初步检查和筛选，所以这就需要我们负责地处理每一份问卷。

（3）最后是分析总结阶段，我们可以根据科技活动目标和调查结果进行分析讨论，比较总结，并完成调查报告的撰写和汇报调查结果。

总得说来，问卷法是比较客观的，调查效率也比较高，所需费用也不大，因此，比较适合用于大规模的综合类的科技实践活动。

由于任何一种科学研究的方法都有局限性，任何一种方法都不能适合于一切场合，以及适合于研究一切问题，所以科学研究常常需要综合应用几种研究方法，按照研究的具体对象、任务、要求和条件等把各种方法综合使用，取长补短。例如，通过观察发现问题，通过调查发现联系，经过思考作出假设（或判断），设计实验，验证假设（或判断），最后得到科学的结论。经过综合运用各种科研方法，对生物现象、特征或行为的认识就能更加深入和可靠。

本节课的主要内容就介绍到这里，谢谢各位老师！