高考生物-研讨会生物-实验设计专题课件-新人教版.ppt
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1、高中生物二轮复习高中生物二轮复习实验设计专题实验设计专题实验中应遵循的几个原则实验中应遵循的几个原则实验复习专题实验复习专题(一一)单一变量性原则单一变量性原则(二二)对照性原则对照性原则(三三)等量性原则等量性原则(四四)科学性原则科学性原则自变量自变量因变量因变量人为操人为操纵的研纵的研究变量究变量施加、施加、减去或减去或改变等改变等观察或测量观察或测量去除或设置对去除或设置对照平衡影响照平衡影响单一单一变量变量无关变量无关变量图图17对照组:一般来说,是指保持原有状对照组:一般来说,是指保持原有状态(未做处理)或已知影响因素态(未做处理)或已知影响因素所造成结果的一组实验。所造成结果的一
2、组实验。实验组:人为改变条件(人为特别处实验组:人为改变条件(人为特别处理)或未知实验结果的一组实验。理)或未知实验结果的一组实验。控制自变量的原理控制自变量的原理 加法原理加法原理:与常态相比,人为增加某与常态相比,人为增加某种影响因素的原理。种影响因素的原理。例:探究不同酸碱度对唾液淀粉酶的例:探究不同酸碱度对唾液淀粉酶的影响实验。加酸和加碱的一组为实验组。影响实验。加酸和加碱的一组为实验组。减法原理减法原理:与常态相比,人为去除某与常态相比,人为去除某种因素即减法原理。种因素即减法原理。例:验证光合作用产生淀粉的实验。例:验证光合作用产生淀粉的实验。常态是对照组,运用加法或减法原理的常态
3、是对照组,运用加法或减法原理的一组为实验组。一组为实验组。空白对照,即不给对照组作任何实验处理。空白对照,即不给对照组作任何实验处理。条件对照,即虽给对照施以部分实验因素处理,但条件对照,即虽给对照施以部分实验因素处理,但不是所研究的实验因素。这种对照方法是指不论实不是所研究的实验因素。这种对照方法是指不论实验组还是对照组的实验对象都作不同条件的处理,验组还是对照组的实验对象都作不同条件的处理,目的是通过实验得出两种相应对立的结论,以验证目的是通过实验得出两种相应对立的结论,以验证实验结论的正确性。实验结论的正确性。自身对照,指对照组和实验组都在同一研究对象上自身对照,指对照组和实验组都在同一
4、研究对象上进行,不再另外设置对照组,是实验前后之间的对进行,不再另外设置对照组,是实验前后之间的对照。照。相互对照,不单独设置对照组,而是几个实验组之相互对照,不单独设置对照组,而是几个实验组之间的相互对照。即每一组既是实验组又是其他组别间的相互对照。即每一组既是实验组又是其他组别的对照组。这种方法常用于等组实验中。的对照组。这种方法常用于等组实验中。空白对照空白对照:不给对照组任何处理因素:不给对照组任何处理因素实验组实验组对照组对照组甲状腺制剂饲喂甲状腺制剂饲喂(一一)对照性原则对照性原则(自身对照自身对照)对照组和实验组都在同一研究对象上进行对照组和实验组都在同一研究对象上进行质壁分离质
5、壁分离 和和复原实验复原实验(一一)对照性原则对照性原则(相互对照)(相互对照)不单设对照组,而是几个实验组相互对照不单设对照组,而是几个实验组相互对照不同盐浓度对哺乳动物红细胞的影响研究不同盐浓度对哺乳动物红细胞的影响研究(一一)对照性原则对照性原则(条件对照条件对照)给对照组部分实验因素,保证除了要给对照组部分实验因素,保证除了要研究的变量不同外其他条件完全相同研究的变量不同外其他条件完全相同燕燕麦麦实实验验法法(一一)对照性原则对照性原则小结小结(一一)对照性原则对照性原则控制变量法控制变量法在生物实验设计中的应用在生物实验设计中的应用 生物的生命活动往往是错综复杂的,影响生物的生命活动
6、往往是错综复杂的,影响某一个生命活动的产生和变化的因素常常也某一个生命活动的产生和变化的因素常常也很多。为了弄清变化的原因和规律,当研究很多。为了弄清变化的原因和规律,当研究多个因素之间的关系时,往往先多个因素之间的关系时,往往先控制住其它控制住其它几个因素不变几个因素不变,集中研究其中,集中研究其中一个因素变化一个因素变化所所产生的影响,这种方法叫控制变量法。这是产生的影响,这种方法叫控制变量法。这是一种研究问题的常用的科学实验方法。一种研究问题的常用的科学实验方法。(二二)单一变量性原则单一变量性原则生物材料要相同生物材料要相同实验器具要相同实验器具要相同实验中要做到实验中要做到“单一变量
7、单一变量”,应注意应注意等量等量的的原则原则(三三)等量性原则等量性原则即所用生物材料的数量、质量、长度、即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。相同或至少大致相同。即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小、型号、洁净度等要完全一样。大小、型号、洁净度等要完全一样。实验试剂要相同实验试剂要相同处理方法要相同处理方法要相同即试剂的成分、浓度、体积要相同。即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题尤其要注意体积上等量的问题(三三)等量性原则等量性原则保温或冷却:光照
8、或黑暗;搅拌或振荡保温或冷却:光照或黑暗;搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说,看起来似乎是毫无意义的,但还是要来说,看起来似乎是毫无意义的,但还是要作同样的处理。作同样的处理。实验设计的一般要求实验设计的一般要求明确实验明确实验要求和目的要求和目的联系联系理论理论原理原理确定实验思路确定实验思路设计实验步骤设计实验步骤(预测现象)(预测现象)保证实验信度保证实验信度(单一变量性等量性)(单一变量性等量性)实验结果的预测、实验结果的预测、分析和讨论分析和讨论(四四)科学性原则科学性原则设计一个在室外空旷处进行的、在不用任何设计一个在室外空旷处进
9、行的、在不用任何药剂、装置和触及幼苗的情况下药剂、装置和触及幼苗的情况下,使幼嫩植株使幼嫩植株长成如图示形态的实验方案长成如图示形态的实验方案,并并说明其原理。说明其原理。用用最简易最简易的方法鉴定高杆小麦是纯种还是的方法鉴定高杆小麦是纯种还是杂种。杂种。培育无子果实要求用培育无子果实要求用秋水仙素秋水仙素还是还是生长素生长素。例:例:明确实验要求和目的,确定实验思路明确实验要求和目的,确定实验思路(四四)科学性原则科学性原则(1)注意操作细节合理性:注意操作细节合理性:合理设计操作过程合理设计操作过程(四四)科学性原则科学性原则溶液或培养基灭菌后是否要冷却后使用?溶液或培养基灭菌后是否要冷却
10、后使用?向淀粉糊中加了唾液后是否要振荡试管呢?向淀粉糊中加了唾液后是否要振荡试管呢?酶促反应的试管如何加热?是直接加热,酶促反应的试管如何加热?是直接加热,还是水浴保温?还是水浴保温?用酒精溶解叶中叶绿素时,酒精直接加热,用酒精溶解叶中叶绿素时,酒精直接加热,还是隔水加热?还是隔水加热?合理设计操作过程合理设计操作过程不同的情况下要合理地选用不同的水。不同的情况下要合理地选用不同的水。如:清水、池水、凉开水、蒸馏水、如:清水、池水、凉开水、蒸馏水、生理盐水。生理盐水。等等等等使甲状腺制剂、胰岛素、生长激素进入动物使甲状腺制剂、胰岛素、生长激素进入动物体内的方法应如何操作?是饲喂,还是注射?体内
11、的方法应如何操作?是饲喂,还是注射?(四四)科学性原则科学性原则(2)注意操作顺序的合理性注意操作顺序的合理性“蛋白质的鉴定实验蛋白质的鉴定实验”中:中:例:例:“还原性糖鉴定实验还原性糖鉴定实验”中:中:合理设计操作过程合理设计操作过程先将斐林试剂甲液(先将斐林试剂甲液(0.1g/mL的的NaOH)和乙液和乙液(0.05g/mL的的CuSO4)混合以后,再混合以后,再加入组织样液中。加入组织样液中。先将双缩脲试剂先将双缩脲试剂A液液(0.1g/mL NaOH)加入加入组织样液中,再加入组织样液中,再加入B液液(0.01g/mL CuSO4)。(四四)科学性原则科学性原则(3)设计方案具有可操
12、作性设计方案具有可操作性 例:例:(2002全国高考题全国高考题)为验证为验证“镁是植物生活镁是植物生活的必需元素的必需元素”,请写出你的设计思路。请写出你的设计思路。缺乏可操作性缺乏可操作性1:“用去掉镁的砂性土壤培养幼苗用去掉镁的砂性土壤培养幼苗”缺乏可操作性缺乏可操作性2:“将幼苗中运载将幼苗中运载Mg2+的载体去掉的载体去掉”缺乏可操作性缺乏可操作性3:“将植物体内的将植物体内的Mg2+分离分离 出来出来”正确思路:正确思路:取生长状况一致的大豆幼苗,取生长状况一致的大豆幼苗,用符合实验要求的容器,对照组盛有含用符合实验要求的容器,对照组盛有含植物必需的各种矿质元素的完全培养液,植物必
13、需的各种矿质元素的完全培养液,实验组盛有不含镁离子的完全培养液,实验组盛有不含镁离子的完全培养液,两组置于相同的适宜条件下培养。观察两组置于相同的适宜条件下培养。观察比较两组植物的生长发育情况。比较两组植物的生长发育情况。(四四)科学性原则科学性原则简明、准确组织语言文字、图形简明、准确组织语言文字、图形 2.实验步骤分步描述并加以编号(一般不宜实验步骤分步描述并加以编号(一般不宜连续描述)连续描述)1.实验组别编号描述实验组别编号描述如:凡实验中涉及到两组或两组以上,所用如:凡实验中涉及到两组或两组以上,所用器材需用器材需用1、2、3或或A、B、C或甲、或甲、乙、丙乙、丙等加以编号便于区分。
14、等加以编号便于区分。如:第一步如:第一步。第二步第二步。如:如:1、。2、。(四四)科学性原则科学性原则3.在量上难以做到准确的量化描述,应尽可能在量上难以做到准确的量化描述,应尽可能用用“定性定性”的语言表达。的语言表达。如:如:“一段时间一段时间”、“适宜的温度适宜的温度”、“适量的适量的”、“一定量的一定量的”等。等。(四四)科学性原则科学性原则简明、准确组织语言文字、图形简明、准确组织语言文字、图形 4.叙说中尽量要用规范的实验术语,不能用叙说中尽量要用规范的实验术语,不能用含糊的口语,含糊的口语,如:如:“盖玻片盖玻片”不能说是不能说是“薄的玻璃片薄的玻璃片”;“等量的等量的”不宜说
15、成不宜说成“一样多的一样多的”;“振荡振荡”不宜说成不宜说成“晃动晃动”“”“摇动摇动”等等。等等。5.注意避免注意避免“词不达意词不达意”。如:如图二,有些学生描述为如:如图二,有些学生描述为“分别分别在甲、在甲、乙两试管中加入乙两试管中加入A、B物质物质”,如此表达则,如此表达则成了图三的含义,显然与图二不符。准确的成了图三的含义,显然与图二不符。准确的描述应为描述应为“在甲乙两支试管中在甲乙两支试管中分别分别加入加入A、B物质物质”或或“在甲试管中加入在甲试管中加入A物质,乙试管物质,乙试管中加入中加入B物质。物质。”(四四)科学性原则科学性原则简明、准确组织语言文字、图形简明、准确组织
16、语言文字、图形 6.选用文字、表格、坐标曲线图等形式进行选用文字、表格、坐标曲线图等形式进行具体、准确表达。具体、准确表达。(四四)科学性原则科学性原则简明、准确组织语言文字、图形简明、准确组织语言文字、图形 精心策划实验方法精心策划实验方法(1)化学物质的检测方法化学物质的检测方法 淀粉淀粉 碘液碘液(蓝色蓝色)还原性糖还原性糖 斐林试剂斐林试剂班氏试剂班氏试剂(砖红色砖红色)CO2Ca(OH)2溶液溶液 (澄清石灰水变浑浊澄清石灰水变浑浊)溴麝香草酚兰溶液(蓝色变成黄色)溴麝香草酚兰溶液(蓝色变成黄色)乳酸乳酸pH试纸试纸(四四)科学性原则科学性原则精心策划实验方法精心策划实验方法O2余烬
17、复然余烬复然蛋白质蛋白质被蛋白酶水解被蛋白酶水解双缩脲试剂双缩脲试剂(紫色紫色)苏丹苏丹染液染液(橘黄色)橘黄色)脂肪脂肪DNA二苯胺二苯胺(蓝色蓝色)苏丹苏丹染染液液(红色)红色)(四四)科学性原则科学性原则(2)实验条件的控制方法实验条件的控制方法增加水中氧气增加水中氧气泵入空气或吹气或放入泵入空气或吹气或放入 绿色植物绿色植物减少水中氧气减少水中氧气容器密封或油膜覆盖容器密封或油膜覆盖 或用凉开水或用凉开水除去容器中除去容器中CO2NaOH溶液溶液除去叶中原有淀粉除去叶中原有淀粉置于黑暗环境置于黑暗环境除去叶中叶绿素除去叶中叶绿素酒精水浴加热酒精水浴加热精心策划实验方法精心策划实验方法(
18、四四)科学性原则科学性原则除去光合对呼吸干扰除去光合对呼吸干扰给植株遮光给植株遮光如何得到单色光如何得到单色光棱镜色散或透明薄膜滤光棱镜色散或透明薄膜滤光血液抗疑血液抗疑加入柠檬酸钠加入柠檬酸钠线粒体提取线粒体提取细胞匀浆离心细胞匀浆离心精心策划实验方法精心策划实验方法(四四)科学性原则科学性原则灭菌方法灭菌方法微生物培养的关键在于灭菌,对微生物培养的关键在于灭菌,对不同材料,灭菌方法不同:培养基用高压蒸汽灭不同材料,灭菌方法不同:培养基用高压蒸汽灭菌;接种环用火焰灼烧灭菌;双手用肥皂洗净,菌;接种环用火焰灼烧灭菌;双手用肥皂洗净,擦干后用擦干后用75%酒精消毒;整个接种过程都在实验酒精消毒;
19、整个接种过程都在实验室无菌区进行。室无菌区进行。(3)实验结果的显示方法实验结果的显示方法 光合速度光合速度O2释放量或释放量或CO2吸收量或有机物生成量吸收量或有机物生成量水生植物可依气泡的产生量或产生速率;水生植物可依气泡的产生量或产生速率;离体叶片若事先沉入水底可依单位时间内离体叶片若事先沉入水底可依单位时间内 上浮的叶片数目;上浮的叶片数目;植物体上的叶片可依指示剂植物体上的叶片可依指示剂(如碘液如碘液)处理后处理后 叶片颜色深浅。叶片颜色深浅。精心策划实验方法精心策划实验方法(四四)科学性原则科学性原则呼吸速度呼吸速度O2吸收量或吸收量或CO2释放量释放量或有机物消耗量或有机物消耗量
20、原子或分子转移途径原子或分子转移途径放射性同位示踪放射性同位示踪细胞液浓度大小细胞液浓度大小质壁分离质壁分离植物细胞是否死亡植物细胞是否死亡质壁分离质壁分离精心策划实验方法精心策划实验方法(四四)科学性原则科学性原则甲状腺激素甲状腺激素动物耗氧量动物耗氧量,发育速度等发育速度等生长激素生长激素生长速度生长速度(体重、体长变化体重、体长变化)胰岛素作用胰岛素作用动物活动状态动物活动状态菌量菌量菌落数菌落数 、显微记数、显微记数精心策划实验方法精心策划实验方法(四四)科学性原则科学性原则实验中常用器材和药品的使用实验中常用器材和药品的使用 NaOH:Ca(OH)2:CaCl2:HCl:NaHCO3
21、:NaCl:用于吸收用于吸收CO2或改变溶液的或改变溶液的pH鉴定鉴定CO2解离或改变溶液的解离或改变溶液的pH提供提供CO2配制生理盐水或用于提取配制生理盐水或用于提取DNA提高细菌细胞壁的通透性提高细菌细胞壁的通透性(四四)科学性原则科学性原则琼脂:琼脂:酒精:酒精:蔗糖:蔗糖:滤纸:滤纸:纱布、尼龙布:纱布、尼龙布:龙胆紫溶液或醋酸洋红:龙胆紫溶液或醋酸洋红:激素或其他物质的载体或培养基激素或其他物质的载体或培养基用于消毒、提纯用于消毒、提纯DNA、叶片脱色、叶片脱色及配制解离液及配制解离液测定植物细胞液浓度或观察质壁分离和复原测定植物细胞液浓度或观察质壁分离和复原过滤或纸层析过滤或纸层
22、析过滤,遮光过滤,遮光碱性染料,用于染色体染色碱性染料,用于染色体染色实验中常用器材和药品的使用实验中常用器材和药品的使用(四四)科学性原则科学性原则全面:全面:可能的结果都要预测到。事实究竟可能的结果都要预测到。事实究竟是哪一种,应由实验现象来说明;是哪一种,应由实验现象来说明;准确地预测实验结果准确地预测实验结果如:如:黑鼠黑鼠白鼠白鼠准确:如:准确:如:加碘后,加碘后,“不变蓝不变蓝”不等于不等于“无色无色”或或“没有颜色变化没有颜色变化”;另外;另外“不变不变”也不能说成也不能说成“无现象无现象”全黑全黑有黑、有白有黑、有白全白全白(四四)科学性原则科学性原则(完全显性完全显性)实验现
23、象:实验现象:对客观事实的具体描述,即对因变量的描述。对客观事实的具体描述,即对因变量的描述。描述实验现象的基本要求:情境性,真实、描述实验现象的基本要求:情境性,真实、客观性客观性。实验结果:实验结果:实验结果是对实验现象的客观陈述。不含推理依实验结果是对实验现象的客观陈述。不含推理依据和推理内容。据和推理内容。得出实验结果的基本要求:真实、客观性,得出实验结果的基本要求:真实、客观性,非推理性非推理性。实验结论:实验结论:是指根据实验结果进行归纳和推测(推理)而获是指根据实验结果进行归纳和推测(推理)而获得的内容。可能是对实验结果的得的内容。可能是对实验结果的解释解释,也可能是对实验结果的
24、,也可能是对实验结果的进一步进一步推测推测(推理)。实验结论一般有推理依据或推理内容。(推理)。实验结论一般有推理依据或推理内容。得出实验结论的基本要求:解释性和得出实验结论的基本要求:解释性和推理性推理性。例如,现有一种植物的种子,已经知道它的萌例如,现有一种植物的种子,已经知道它的萌发受水分、温度、和氧气的影响,但不了解其萌发受水分、温度、和氧气的影响,但不了解其萌发发与光是否有关与光是否有关。为探究光的有无对该种子萌发。为探究光的有无对该种子萌发的影响,请你依据所给材料和用具设计实验步骤,的影响,请你依据所给材料和用具设计实验步骤,写出可能出现的实验结果,以及相应的结论。写出可能出现的实
25、验结果,以及相应的结论。材料和用具材料和用具:数量充足的铺有滤纸的培养皿、数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等。无菌水、表面消毒过的种子等。方法步骤:方法步骤:(1 1)向培养皿中倒入适量的水,将等量的种子分)向培养皿中倒入适量的水,将等量的种子分别放入两组培养皿中;别放入两组培养皿中;(2 2)将一组置于有光照的环境中,另一组置于黑)将一组置于有光照的环境中,另一组置于黑暗环境中,在培养过程中,使两组所处温度、水分、暗环境中,在培养过程中,使两组所处温度、水分、空气状况适宜且相同。空气状况适宜且相同。实验现象:实验现象:对客观事实的具体描述,对客观事实的具体描述,即对因变量
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