引入
生物实验不是把步骤按顺序做完就结束。实验结果是否能够支持结论，取决于实验设计能不能排除其他解释。
因此，整理生物实验时，首先要检查四个问题：研究的问题是什么、改变了什么、比较的对象是什么、结果是否足够稳定。
正文
定义
生物实验原则是设计、实施和解释实验时，用来提高结果可靠性和结论有效性的基本规则。
实验原则
| 原则 | 解决的问题 | 具体做法 | 常见风险 |
|---|---|---|---|
| 单一变量原则 | 如何判断结果由哪个因素引起 | 除研究因素外，其他条件尽量保持相同 | 同时改变多个条件，无法判断真正原因 |
| 对照原则 | 如何判断实验结果是否由处理因素造成 | 设置适当的对照组，与实验组进行比较 | 没有对照，变化可能来自环境、操作或材料本身 |
| 平行重复 | 如何判断结果是否稳定 | 设置多个条件相同的平行实验，比较各组结果 | 只做一次，偶然误差可能被误认为规律 |
| 科学原则 | 如何让结论能够被检验 | 从问题出发提出假设，按可验证的方案收集证据，并根据结果修正结论 | 先确定结论，再选择性解释数据 |
单一变量原则
单一变量原则的核心不是“实验中只有一个变量”，而是一次实验只研究一个自变量对因变量的影响。
- 自变量：研究者主动改变的因素。
- 因变量：实验中观察或测量的结果。
- 无关变量：可能影响结果、但不属于本次研究对象的条件，需要尽量保持一致。
例如，研究光照强度对植物生长的影响时，光照强度是自变量，植物的生长量是因变量；植物种类、初始大小、培养时间、水分和温度等应尽量保持一致。
如果同时改变光照强度和水分，即使植物生长量发生变化，也不能确定变化是由光照还是水分引起的。
对照原则
对照实验的作用是提供一个比较基准。实验组接受研究者设置的处理，对照组不接受该处理，或接受已经确定的标准处理。
对照组不一定是“什么都不处理”。对照方式要根据问题确定，例如：
- 空白对照：不加入研究因素，用来判断材料和操作本身是否产生影响。
- 阴性对照：预期不出现目标效应，用来排查非特异性变化。
- 阳性对照：预期能够出现目标效应，用来确认实验体系和检测方法正常。
- 自身对照：同一对象在处理前后进行比较，但要注意时间变化和顺序效应。
对照的关键不是形式上设置一组“对照组”，而是让实验组和对照组之间只存在与研究问题相关的差异。
平行重复
平行重复是指在相同实验条件下，同时设置多个独立实验单位。它主要用于降低偶然误差，观察结果是否具有稳定性。
平行重复不等于把同一份样品重复测量多次。前者通常是多个独立样品、培养孔或实验对象；后者只能说明测量过程是否稳定，不能完全反映样本之间的差异。
当平行重复之间差异较大时，不能直接挑选符合预期的结果。应该检查材料差异、操作误差、环境变化和测量方法，并根据实验设计决定是否需要补充实验。
科学实验的一般流程
- 提出问题：明确想研究的现象或因素，问题应当能够通过观察或实验检验。
- 做出假设：根据已有知识提出暂时性解释，并说明预期会观察到什么结果。
- 设计实验：确定自变量、因变量、无关变量、实验组、对照组和重复次数。
- 实施并记录：按照统一方法进行实验，记录原始数据、异常现象和操作条件，不能只记录符合预期的结果。
- 分析结果：比较实验组和对照组，检查重复结果是否一致，并考虑误差和其他解释。
- 得出结论：判断结果是否支持假设。结论的范围不能超过实验条件和数据能够支持的范围。
实验流程不是一次性的直线过程。如果结果不稳定或不能回答原问题，需要回到实验设计阶段，修改变量控制、对照方式或测量方法后再验证。
引出
这四项原则共同回答了一个问题：怎样把“看到变化”变成“有依据的判断”。
实际整理某个生物实验时，可以继续追问：
- 对照组是否真的能作为比较基准？
- 实验组与对照组之间是否只改变了一个关键因素？
- 重复实验的单位是什么，重复是否真正独立？
- 数据是否支持原来的假设，还是只支持更有限的结论？
相关内容可以继续延伸到三个方向：科学探究的一般方法（提出问题、作出假设、设计实验、得出结论）、实验误差理论（系统误差与随机误差、准确度与精密度）和生物统计（样本量、显著性检验、置信区间）。这三部分目前没有独立笔记。