ACT科学:如何在生物学中找到实验设计
ACT科学的学习概念，示例问题和解释
例子问题
例子问题1:如何在生物学中找到实验设计
上图显示了三种不同植物在两周后的高度生长情况。每种植物都在4种不同的土壤介质中生长。所有的植物都生长在相同的环境中，有等量的光、水和氧气。
什么因素会削弱这个实验的设计?
植物高度生长是由计算机程序测量的。
在整个实验过程中，植物使用的水都进行了矿物质含量测试。
植物1需要比植物2和植物3更多的光，以达到最大的生长。
这三种植物都需要等量的氧气和水。
这四种介质都含有不同的土壤养分。
植物1需要比植物2和植物3更多的光，以达到最大的生长。
由于实验设计使所有三种植物物种的光照保持不变，一个因素，如对一种植物物种的不同光照偏好，将削弱实验的控制环境。
例子问题1:如何在生物学中找到实验设计
上图显示了三种不同植物在两周后的高度生长情况。每种植物都在4种不同的土壤介质中生长。所有的植物都生长在相同的环境中，有等量的光、水和氧气。
根据图表，土壤介质C对植物生长有什么影响?
土壤介质C对植物1有利，但对植物2和植物3不利。
土壤培养基C对这三种植物都有益。
土壤介质C对植物1似乎没有明显的影响，但对植物2和植物3有有益的影响。
土壤介质C对植物2有利，但对植物1和植物3有害。
土壤基质C对三种植物的高度生长均有负向影响。
土壤介质C对植物1有利，但对植物2和植物3不利。
植物1在中C条件下生长高度增加，植物2和植物3在中C条件下生长高度降低。
例子问题1:如何在生物学中找到实验设计
线粒体提供人体维持生命所需能量的90%。衰老的线粒体自由基理论(MFRTA)认为，寿命最长的个体比寿命较短的个体产生更少的线粒体活性氧物种。因此，如果产生较少的metro，寿命将会增加，如果产生更多的metro，寿命将会减少。为了验证这一理论，我们做了一个实验，结果如下图所示。试验涉及四组果蝇，两组由雌性组成，两组由雄性组成。
测试组1 |
测试组2 |
测试组3 |
测试组4 |
|
# mtROS |
3.9 |
2.5 |
3.2 |
2.7 |
寿命 |
110天 |
120天 |
95天 |
89天 |
这些数据支持还是质疑MFRTA理论?
数据支持这一理论，因为它显示了一个反比关系，高的mtROS量与高寿命相关。
数据并不支持这一理论，因为它显示了mtROS量与寿命长度之间的反比关系。
这些数据支持了这一理论，因为一些测试组的mtros数量很少，而且寿命也很长。
数据并不支持该理论，因为实验没有测试解决MFRTA理论所需的信息。
这些数据并不支持MFRTA理论，因为它无法显示出mtROS数量与生物体寿命之间的反比关系。
这些数据并不支持MFRTA理论，因为它无法显示出mtROS数量与生物体寿命之间的反比关系。
根据理论，测试组1拥有最多的mtROS，因此它的寿命应该最短。然而，它的寿命为110天，是实验中第二长的寿命。
例子问题1:如何在生物学中找到实验设计
线粒体提供人体维持生命所需能量的90%。衰老的线粒体自由基理论(MFRTA)认为，寿命最长的个体比寿命较短的个体产生更少的线粒体活性氧物种。因此，如果产生较少的metro，寿命将会增加，如果产生更多的metro，寿命将会减少。为了验证这一理论，我们做了一个实验，结果如下图所示。试验涉及四组果蝇，两组由雌性组成，两组由雄性组成。
测试组1 |
测试组2 |
测试组3 |
测试组4 |
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# mtROS |
3.9 |
2.5 |
3.2 |
2.7 |
寿命 |
110天 |
120天 |
95天 |
89天 |
什么信息会削弱实验结果?
一项实验表明，在测量线粒体氧反应物种时存在很高的误差。
一个由男性和女性组成的对照组的实验。
一项实验表明，人体90%以上的能量来自线粒体。
用不同的测试物种进行的单独实验得出了类似的结果。
在缺氧环境下测试苍蝇寿命的实验。
一项实验表明，在测量线粒体氧反应物种时存在很高的误差。
如果对自变量mtROS测量的准确性产生怀疑，实验结果将会大大削弱。
例5:如何在生物学中找到实验设计
线粒体提供人体维持生命所需能量的90%。衰老的线粒体自由基理论(MFRTA)认为，寿命最长的个体比寿命较短的个体产生更少的线粒体活性氧物种。因此，如果产生较少的metro，寿命将会增加，如果产生更多的metro，寿命将会减少。为了验证这一理论，我们做了一个实验，结果如下图所示。试验涉及四组果蝇，两组由雌性组成，两组由雄性组成。
测试组1 |
测试组2 |
测试组3 |
测试组4 |
|
# mtROS |
3.9 |
2.5 |
3.2 |
2.7 |
寿命 |
110天 |
120天 |
95天 |
89天 |
如果加入什么，会加强实验的结果?
一个生活在孤立环境中的试验组显示，它们的寿命为100天，mtROS量为3天。
由男女混合组成的两个测试组，其mtROS数量为5，寿命为150天。
由男性和女性混合组成的两个测试组显示出较高的mtROS量整体寿命缩短。
两组试验组，一男一女，患有遗传性线粒体疾病，但寿命明显较长。
列出了所有的答案。
由男性和女性混合组成的两个测试组显示出较高的mtROS量整体寿命缩短。
如果性别的影响得到解决，实验结果将得到加强。两组混合性别人群的测试将从结果中消除性别变量。在混合组中显示男性和女性的反向关系将为实验增加另一层内容。
例子问题1:如何在生物学中找到实验设计
他们做了一项实验来测试这种细菌对抗生素的耐药性假单胞菌flourescens而且埃希氏杆菌属杆菌采用抗生素片敏感法．在每种细菌上测试了四种不同的抗生素。每种细菌的培养基都准备好了，每种抗生素滴在培养皿的每个角落，每个角落都有不同的抗生素。培养观察18小时。在这段时间后，测量了抑制区(细菌由于抗生素而不能生长的区域)。下表显示了四种抗生素对这两种细菌的效果，假单胞菌flourescens而且埃希氏杆菌属杆菌。
抗生素1 |
抗生素2 |
抗生素3 |
抗生素4 |
|
假单胞菌flourescens |
11毫米 |
2毫米 |
5毫米 |
20毫米 |
埃希氏杆菌属杆菌 |
10毫米 |
8毫米 |
3毫米 |
10毫米 |
以下哪项改变会削弱实验结果?
电镀5h后测定其抑菌区
其中两种抗生素具有协同作用
列出的所有场景都会削弱实验
该实验使用了两种而不是四种抗生素
该实验测试了一种而不是两种细菌菌株
列出的所有场景都会削弱实验
所有的答案选择都会削弱实验。如果实验只测试了一种细菌菌株，就会删除抗生素对多种疾病有效性的相关数据。测试两种而不是四种抗生素会削弱比较抑制区域的能力。如果两种抗生素有协同作用，就不可能得出结论，因为你不知道两种抗生素的联合使用造成了多大程度的耐药性。最后，仅仅5个小时后再看结果会阻碍抗生素可能取得的任何进展。抑制区域可能会从4小时增加到18小时。
例子问题2:如何在生物学中找到实验设计
他们做了一项实验来测试这种细菌对抗生素的耐药性假单胞菌flourescens而且埃希氏杆菌属杆菌采用抗生素片敏感法．在每种细菌上测试了四种不同的抗生素。每种细菌的培养基都准备好了，每种抗生素滴在培养皿的每个角落，每个角落都有不同的抗生素。培养观察18小时。在这段时间后，测量了抑制区(细菌由于抗生素而不能生长的区域)。下表显示了四种抗生素对这两种细菌的效果，假单胞菌flourescens而且埃希氏杆菌属杆菌。
抗生素1 |
抗生素2 |
抗生素3 |
抗生素4 |
|
假单胞菌flourescens |
11毫米 |
2毫米 |
5毫米 |
20毫米 |
埃希氏杆菌属杆菌 |
10毫米 |
8毫米 |
3毫米 |
10毫米 |
对实验设计的哪些改变会加强结果?
只使用两种抗生素而不是四种
列出的所有选择都将加强实验
在两小时后而不是18小时后观察培养
在不同的盘子里测试四种抗生素
只关注一种细菌菌株，使用四种以上的抗生素
在不同的盘子里测试四种抗生素
在不同的培养皿上测试抗生素可以消除任何可能的联合反应。所有其他的答案选择都会削弱而不是加强结果。
例8:如何在生物学中找到实验设计
一位生物学家想做一个实验，涉及两种大型猫科动物(A种和B种)，围绕一个潜在的新食物来源。
他把每只猫的种群隔离在一个非常接近它们自然环境的地方，除了这个潜在的新食物来源是它们唯一可用的食物来源。
实验1:
当A物种与新的食物来源独处时，它们的数量迅速下降，直到一个都不剩。
实验2:
当物种B单独与新的食物来源在一起时，它们的数量增加，物种繁荣昌盛。
实验3:
当等量的物种A和物种B被放置在新的食物源中时，两个物种的数量都保持相对稳定。
下列哪一项变化会最大程度地改变实验结果?
引入替代食物来源
减少每种动物的起始数量
提高环境温度
增加环境中的淡水量
引入替代食物来源
这个实验的核心是确定猫的种类(一种新的食物来源)与人口变化之间的关系。如果在实验中引入另一种食物来源，很可能会通过引入第二个自变量来改变实验结果。人口数量的波动可能是由于要么和单一食物来源的影响无法确定。
温度、水的可用性和样本量的变化可能会对结果产生一些影响，但影响几乎与添加次要食物来源一样严重。
例子问题2:如何在生物学中找到实验设计
一位生物学家想做一个实验，涉及两种大型猫科动物(A种和B种)，围绕一个潜在的新食物来源。
他把每只猫的种群隔离在一个非常接近它们自然环境的地方，除了这个潜在的新食物来源是它们唯一可用的食物来源。
实验1:
当A物种与新的食物来源独处时，它们的数量迅速下降，直到一个都不剩。
实验2:
当物种B单独与新的食物来源在一起时，它们的数量增加，物种繁荣昌盛。
实验3:
当等量的物种A和物种B被放置在新的食物源中时，两个物种的数量都保持相对稳定。
生物学家想要重现这个实验，但用的是鱼。下列哪一项他不需要?
出水族馆
重现鱼类自然栖息地的环境
这两种鱼只有一种食物来源
两种不同的鱼
出水族馆
这项实验需要两种不同的动物，只有一种食物来源，并且地点要密切模仿它们的自然环境。水族箱的大小无关紧要，只要它能模拟每条鱼的自然环境就行。
例子问题2:如何在生物学中找到实验设计
一位生物学家想做一个实验，涉及两种大型猫科动物(A种和B种)，围绕一个潜在的新食物来源。
他把每只猫的种群隔离在一个非常接近它们自然环境的地方，除了这个潜在的新食物来源是它们唯一可用的食物来源。
实验1:
当A物种与新的食物来源独处时，它们的数量迅速下降，直到一个都不剩。
实验2:
当物种B单独与新的食物来源在一起时，它们的数量增加，物种繁荣昌盛。
实验3:
当等量的物种A和物种B被放置在新的食物源中时，两个物种的数量都保持相对稳定。
为什么每个物种都生活在与自然环境非常接近的地方很重要呢?
这将使猫更舒服，从而更同意实验
这是隔离它们对新食物来源反应的唯一方法
这是无关的数据
这是让它们远离捕食者最安全的方法
这是隔离它们对新食物来源反应的唯一方法
在这个实验中，我们的目标是分离猫对食物来源的反应。其他一切都必须加以控制;只有一个间接变量:食物来源。除了测试变量之外的任何变化都可能导致猫的行为发生不必要的额外变化。通过保持它们的环境不变，任何变化都可以被认为是食物来源改变的结果。
