高考复习备考科学探究及其教会学生设计实验优秀课件.ppt
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1、 科学探究科学探究一、什么是科学探究?科学探究二、科学探究有什么用?问题:什么是科学探究?游戏:读心术问题:为什么会这样?假设:可能是因为这个原因?验证:这样试一试?结论:真的是因为这个原因。一、探究是科学解决问题的过程 1、探究的过程问题假设方案设计方案实施结果结论预期结果 一、探究是科学解决问题的过程 2、探究的实例 蜜蜂喜欢什么颜色的花?假设:方案设计:变量颜色无关变量?观察指标?方案1:变量不同颜色纸板(胶水)无关变量纸板大小 放置时间 观察指标蜜蜂数量方案2:方案3:一、探究是科学解决问题的过程 2、探究的实例 蜜蜂喜欢什么颜色的花?假设:方案设计:预期:?方案实施:结果:结论:若蜜
2、蜂喜欢黄色的花,则黄纸板粘的蜜蜂多。一、探究是科学解决问题的过程 3、探究的过程 提出问题 作出假设制订计划 实施计划 得出结论 表达和交流 二、探究是获取知识、认识世界的重要途径认识世界是从“问题”开始的 解决问题常常首先需要“假设”验证“假设”需要获取“事实”或“证据”获取事实或证据的途径包括观察和实验等对事实和证据需要分析和判断认识世界需要利用多种方式来表述结果,需要与他人交流和合作。科学探究是人们获取科学知识、认识世界的重要途径。提出问题是科学探究的前提,解决科学问题常常需要作出假设。科学探究需要通过观察和实验等多种途径来获得事实和证据。设置对照试验,控制单一变量,增加重复次数等是提高
3、实验结果可靠性的重要途径。科学探究既需要观察和实验,又需要对证据、数据等进行分析和判断。科学探究需要利用多种方式呈现证据、数据,如采用文字、图表等方式来表述结果,需要与他人交流和合作。小结 响尾蛇捕获到猎物后,它的毒牙会迅速地将毒液注入猎物体内,并未马上把猎物吞下,而是放猎物逃走。过一段时间,响尾蛇再去追寻和吞食猎物。提出问题并提出解决方案。课后思考 提示1:问题,如,响尾蛇是根据什么标记去追寻中毒的猎物的?提示2:假设 提示3:方案一、铺垫实验设计的基础知识一、铺垫实验设计的基础知识(一)什么是实验(一)什么是实验(二)实验中的变量(二)实验中的变量1.变量的种类与相互关系变量的种类与相互关
4、系 依据假设,在人为控制条件下,依据假设,在人为控制条件下,对实验变量的变化和结果进行捕获对实验变量的变化和结果进行捕获和解释的科学方法。和解释的科学方法。实验变量(自变量)实验变量(自变量)反应变量(因变量或应变量)反应变量(因变量或应变量)是指实验中实验者操纵、给定的是指实验中实验者操纵、给定的因素和条件因素和条件。是指实验中由于实验变量引起的变是指实验中由于实验变量引起的变化和结果。化和结果。无关变量(控制变量)无关变量(控制变量)除实验变量外,影响实验变化和除实验变量外,影响实验变化和结果的因素或条件。结果的因素或条件。额外变量(干扰变量)额外变量(干扰变量)由无关变量引起的变化和结果
5、。由无关变量引起的变化和结果。植酸酶可降解植酸,提纯的植酸酶需做活植酸酶可降解植酸,提纯的植酸酶需做活性条件测定。右图为测定结果。性条件测定。右图为测定结果。图中的自变量可为图中的自变量可为_(答答一种一种);因变量可以通过测定因变量可以通过测定_来表示。来表示。温度(或温度(或PH)单位时间内植酸的降解量单位时间内植酸的降解量(或植酸降解产物的生成量)(或植酸降解产物的生成量)2.变量的控制变量的控制排除对研究对象的干扰排除对研究对象的干扰 -减法原理减法原理设法对研究对象施加干扰设法对研究对象施加干扰 -加法原理加法原理减法原理减法原理 设法排除某种因素对研究对象的干扰,设法排除某种因素对
6、研究对象的干扰,保持被研究对象的稳定保持被研究对象的稳定 创造一个比较创造一个比较纯粹的环境纯粹的环境反映研究反映研究对象的特征对象的特征 途径 去除或隔离某种条件(变量)的影响纯化抵消、排除无法消除的变量(单一变量单一变量)例:血液中的钙离子在血液中起重要作用,例:血液中的钙离子在血液中起重要作用,缺乏则血液不能凝固,草酸钾溶液能与血液中缺乏则血液不能凝固,草酸钾溶液能与血液中的钙离子发生反应,形成草酸钙沉淀,起抗凝的钙离子发生反应,形成草酸钙沉淀,起抗凝作用。请根据提供的实验材料和用具,简要写作用。请根据提供的实验材料和用具,简要写出第二步及以后的实验步骤和实验结果,验证出第二步及以后的实
7、验步骤和实验结果,验证钙离子在血液凝固中的作用,并回答问题。钙离子在血液凝固中的作用,并回答问题。(一)试验材料和用具(一)试验材料和用具(1)家兔;()家兔;(2)生理盐水;()生理盐水;(3)酒精棉;)酒精棉;(4)适宜浓度的草酸钾溶液;)适宜浓度的草酸钾溶液;(5)适宜浓度的氯化钙溶液;)适宜浓度的氯化钙溶液;(6)试管、注射器(针管、针头)试管、注射器(针管、针头)(二)实验步骤和实验结果(二)实验步骤和实验结果第一步:在第一步:在A、B试管中分别加入等量的草酸试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水(如下图)。钾溶液和生理盐水(如下图)。第二步:第二步:_第三步:第三步:_第四步:第
8、四步:_问题:设置问题:设置B管的目的是管的目的是 _用酒精棉消毒,用注射器取家兔血用酒精棉消毒,用注射器取家兔血 立即将等量的新鲜血分别加入到立即将等量的新鲜血分别加入到A、B两试管中,结果:两试管中,结果:A管,不凝固;管,不凝固;B管,凝固管,凝固 将等量的将等量的CaCl2溶液分别加入到溶液分别加入到A、B两试管中,结果:两试管中,结果:A管,凝固;管,凝固;B管,仍凝固管,仍凝固作为作为A管的对照管的对照加法原理加法原理 设法对研究对象施加干扰,造成研设法对研究对象施加干扰,造成研究对象的变化究对象的变化 反映出研究对象的非正常的某反映出研究对象的非正常的某些特征些特征 两种原理的实
9、质是统一的:两种原理的实质是统一的:为研究对象创造典型环境为研究对象创造典型环境 胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生理作用,为了验证理作用,为了验证“胰高血糖素具有升高血胰高血糖素具有升高血糖的生理作用糖的生理作用”请以小白鼠为实验对象设计请以小白鼠为实验对象设计实验步骤,预测和解释实验应出现的结果,实验步骤,预测和解释实验应出现的结果,并写出实验结论。并写出实验结论。(一)实验的材料和用具(一)实验的材料和用具 正常实验小白鼠正常实验小白鼠2只,生理盐水,用生只,生理盐水,用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液,理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液,班氏糖
10、定性试剂,注射器、试管、烧杯等。班氏糖定性试剂,注射器、试管、烧杯等。(二)实验步骤:(二)实验步骤:(实验提示:采用腹腔注射给药,给药(实验提示:采用腹腔注射给药,给药剂量不作实验设计要求;给药一小时后,剂量不作实验设计要求;给药一小时后,用注射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液。)用注射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液。)(1)确定)确定1只鼠为实验鼠,腹腔注射胰高只鼠为实验鼠,腹腔注射胰高血血 糖素溶液;另一只鼠为对照鼠,腹腔注射糖素溶液;另一只鼠为对照鼠,腹腔注射等量生理盐水。等量生理盐水。(2)将两支试管分别编号为)将两支试管分别编号为1号和号和2号,各号,各加入等量的班氏糖定性试剂。加入等量的班氏糖
11、定性试剂。(3)给药)给药1小时后,对两只小白鼠采尿液,小时后,对两只小白鼠采尿液,实验鼠尿液放入实验鼠尿液放入1号试管内,对照鼠尿液放入号试管内,对照鼠尿液放入2号试管内。号试管内。(4)将两支试管摇匀后,放入盛有开水的)将两支试管摇匀后,放入盛有开水的烧杯内加热煮沸,待冷却后,观察两支试管烧杯内加热煮沸,待冷却后,观察两支试管溶液颜色的变化。溶液颜色的变化。(三)实验结果的预测、解释和结论:三)实验结果的预测、解释和结论:1号试管中应该出现砖红沉淀,表明实号试管中应该出现砖红沉淀,表明实验鼠尿液中有葡萄糖;验鼠尿液中有葡萄糖;2号试管中仍为蓝色溶液,表明对照鼠尿号试管中仍为蓝色溶液,表明对
12、照鼠尿液中无葡萄糖。液中无葡萄糖。实验结论:实验结论:实验鼠血糖升高,超过一定实验鼠血糖升高,超过一定数值而出现糖尿,是胰高血糖素具有升高数值而出现糖尿,是胰高血糖素具有升高血糖的生理作用所引起的。血糖的生理作用所引起的。(三)科学探究的步骤三)科学探究的步骤1.1.发现问题发现问题(四)一个完整实验方案的组成(四)一个完整实验方案的组成2.2.提出假设、做出预期提出假设、做出预期3.3.设计实验,验证假设和预期设计实验,验证假设和预期4.4.得出结论得出结论(五五)设计实验的基本原则设计实验的基本原则材料与用具得当原则材料与用具得当原则重复性原则重复性原则对照性原则对照性原则1.对照的种类对
13、照的种类空白对照:空白对照:对照组不做任何实验处理对照组不做任何实验处理(或做无效处理或做无效处理)。自身对照:自身对照:实验组和对照组在同一对实验组和对照组在同一对象上进行,即不另设对照组。象上进行,即不另设对照组。相互对照:相互对照:不另设对照组,而是利不另设对照组,而是利用几个实验组相互对照。用几个实验组相互对照。条件对照:条件对照:给实验组某种处理,给对照给实验组某种处理,给对照组另一条件的处理。组另一条件的处理。2.对照组与实验组的确定对照组与实验组的确定(1)(1)确定的一般规律确定的一般规律:一组是已经确定其结果的事物,一组是已经确定其结果的事物,称之为对照组,作为比较的标准;称
14、之为对照组,作为比较的标准;另一组是未知的、需要研究的事物,另一组是未知的、需要研究的事物,称之为称之为“实验组实验组”。取生长状态相同的两组番茄幼苗,置于表中所取生长状态相同的两组番茄幼苗,置于表中所列列A、B两种培养液中,在相同的适宜条件下培养,两种培养液中,在相同的适宜条件下培养,甲组用甲组用A培养液,乙组用培养液,乙组用B培养液。培养液。培养液成分培养液成分 A B Ca(NO3)2KH2PO4KClMgSO4FeSO4其它微量元素其它微量元素蒸馏水蒸馏水+(2)(2)实验组与对照组的数量实验组与对照组的数量 已知豌豆中存在矮生型突变体,它们均已知豌豆中存在矮生型突变体,它们均表现为节
15、间缩短的性状,成熟时高度只能达表现为节间缩短的性状,成熟时高度只能达到正常植株的到正常植株的20%25%。但施用外源赤霉素。但施用外源赤霉素能使矮生型突变体恢复到正常的野生型的高能使矮生型突变体恢复到正常的野生型的高度。为验证这一结论请根据以下实验材料和度。为验证这一结论请根据以下实验材料和用具写出实验步骤、得出实验结果和实验结用具写出实验步骤、得出实验结果和实验结论并回答有关问题。论并回答有关问题。实验材料和用具:实验材料和用具:矮生型突变豌豆幼苗和矮生型突变豌豆幼苗和 正常野生型豌豆正常野生型豌豆幼苗若干株、蒸馏水、幼苗若干株、蒸馏水、510-20 molL-1赤霉素赤霉素溶液、直尺等。溶
16、液、直尺等。实验步骤:实验步骤:(1)分组:分组:选矮生型突变豌豆幼苗若干平均选矮生型突变豌豆幼苗若干平均分为分为A、B两组,选相应数目的正常野生型豌两组,选相应数目的正常野生型豌豆幼苗为豆幼苗为C组,组,A为实验组,为实验组,B、C为对照组。为对照组。(2)处理:处理:A组施用一定量的组施用一定量的 510-20 molL-1赤霉素溶液,赤霉素溶液,B、C组施用相应量的组施用相应量的蒸馏水。蒸馏水。(3)培养:培养:在同样条件下培养。在同样条件下培养。(4)观察记录:观察记录:定期观测定期观测A、B、C组植株平组植株平均高度直植株成熟为止。均高度直植株成熟为止。实验结果:实验结果:实验结论:
17、实验结论:A组与组与C组株高相似,组株高相似,B组与组与A组差异显组差异显著,著,B、C组株高仍保持原状。组株高仍保持原状。施用外源赤霉素能使矮生型突变体恢复施用外源赤霉素能使矮生型突变体恢复到正常的野生型的高度。到正常的野生型的高度。通过实验不难发现外源赤霉素能使矮通过实验不难发现外源赤霉素能使矮生型突变体恢复到正常的野生性状主要是生型突变体恢复到正常的野生性状主要是促进了促进了 部位的生长。有人认为部位的生长。有人认为用外源生长素代替赤霉素也能达到促进长用外源生长素代替赤霉素也能达到促进长高的同样效果,对此请你作出判断并说出高的同样效果,对此请你作出判断并说出相应的理由:相应的理由:节节
18、不一定,因为矮生型突变体植株不一不一定,因为矮生型突变体植株不一定缺乏生长素,施用外源生长素后很可能定缺乏生长素,施用外源生长素后很可能抑制植株的生长。抑制植株的生长。单一变量原则单一变量原则条件可控原则条件可控原则二、实验设计的类型二、实验设计的类型生物实验的设计生物实验的设计:实验设计是实验者根据一定的目实验设计是实验者根据一定的目的和要求,运用有关的实验原理,对的和要求,运用有关的实验原理,对实验过程中的材料、手段、方法、步实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案的制定。骤等全部方案的制定。1.设计验证性实验设计验证性实验验证实验验证实验:是验证某结论或假设是否正确是验证某结论或假设
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