生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及解題策略課件

1、生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及解題策略課件生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及解題策略課件一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則2一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則4二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 3二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 5例：（2010常州調(diào)研)水分子通過半透膜從低濃度向高濃度的擴(kuò)散叫滲透作用。已知滲透作用發(fā)生的條件必須有半透膜，膜兩側(cè)溶液必須有濃度差，但不知pH能否影響滲透作用。某課題研究小組對此課題進(jìn)行研究。假如你是研究小組的一員，請分析回答下列問題：(1)材料用具：1 000 mL燒杯、帶刻度管的長頸漏斗、玻璃鉛筆、新鮮的豬膀胱膜、蒸餾水、蔗糖溶液、HCl溶液、NaOH溶液、滴管等實(shí)驗(yàn)材料和用具。請你在下面的方框中，畫出一組裝置的示意圖。(2)本實(shí)驗(yàn)是通過

2、測定水分子通過膜的擴(kuò)散即_作用速率來進(jìn)行探究的。此實(shí)驗(yàn)的自變量是_；為了直觀地表示相對速率，用_作為因變量（3）方法步驟 取相同的大燒杯三只，用玻璃鉛筆標(biāo)號為A、B、C。另取相同的帶刻度管的長頸 漏斗三只，用新鮮的豬膀胱膜如上圖封口。_觀察_。(3)寫出其中四種可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并給出相應(yīng)的結(jié)論。_。_。_。_。4例：（2010常州調(diào)研)水分子通過半透膜從低濃度向高濃度的答案：(1)如圖（2）滲透 滲透系統(tǒng)所處的不同PH環(huán)境漏斗液面高度的變化（3）在A、B、C三只大燒杯中各加入適量且等量的清水。在A燒杯中加入2滴HCl溶液，在B燒杯中加入2滴NaOH溶液，在C燒杯中加入2滴蒸餾水在三只用新鮮豬膀胱

3、膜封口的長頸漏斗里各加等量的蔗糖溶液，并分別置于A、B、C三只大燒杯中，靜置一段時(shí)間A、B、C三只燒杯中的長頸漏斗液面高度(其他步驟設(shè)計(jì)合理也可)(3)A、B、C三只燒杯中的長頸漏斗液面高度一致，說明pH高或低不影響水分的滲透作用A、B兩只燒杯中的長頸漏斗液面高度一致且均明顯低于C，說明pH高或低使水分的滲透作用減弱A、B兩只燒杯中的長頸漏斗液面高度一致且均明顯高于C，說明pH高或低使水分的滲透作用增強(qiáng)A燒杯中的長頸漏斗液面高度明顯低于C，而B燒杯中的長頸漏斗液面高度與C一致，說明pH低使水分的滲透作用減弱，pH高不影響水分的滲透作用(實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能會出現(xiàn)多種不同的預(yù)測，寫出其中四種即可) 5答

4、案：(1)如圖（2）滲透 滲透系統(tǒng)所處的不同PH環(huán)境漏三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路 解決問題的依據(jù)和觀測指標(biāo)選擇的依據(jù)6三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路 四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題 1、變量的概念及種類 ：變量或稱因子，是指實(shí)驗(yàn)過程中被操作的特定因素 或條件。按性質(zhì)不同，變量通?？煞譃閮深悾簩?shí)驗(yàn)變量與反應(yīng)變量： 實(shí)驗(yàn)變量(自變量）是指實(shí)驗(yàn)中由實(shí)驗(yàn)者所操縱的因素或條件。反應(yīng)變量（因變量）是指實(shí)驗(yàn) 中由于實(shí)驗(yàn)變量而引起的變化和結(jié)果。通常兩者之間具有因果關(guān)系，而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的在于獲得和解釋這種前因后果。如“植物向光性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和觀察”的目的在于是否獲得單側(cè)光(實(shí)驗(yàn)變量)與植物向光性(反應(yīng)變量)的因果關(guān)系。無關(guān)變量與額

5、外變量： 無關(guān)變量是指實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)變量以外的其他一切影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果的因素或條件。額外變量是指實(shí)驗(yàn)中由無關(guān)變量引起的變化和結(jié)果。無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果同樣產(chǎn)生影響并使實(shí)驗(yàn)結(jié)果有誤差，但實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中不作為研究對象，而是控制或減少無關(guān)變量的干擾。如上述實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)變量有無單側(cè)光外，外界的氣溫、濕度等都屬于無關(guān)變量。實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵之一在于通過控制無關(guān)變量而減少額外變量，以減少誤差。7四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題92、嚴(yán)格控制無關(guān)變量，遵循單一變量原則 在任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，無關(guān)變量總是大量存在的，而且類型繁多。只有嚴(yán)格控制無關(guān)變量，消除了無關(guān)變量的影響，才能真正確定實(shí)驗(yàn)變量與反應(yīng)變量之間的因果關(guān)系，體現(xiàn)生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

6、的科學(xué)性原則、單一變量原則。因此，控制無關(guān)變量是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的精髓。常用的控制無關(guān)變量的方法主要有以下兩種： （1）平衡法：設(shè)置對照組，使無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)組和對照組的影響相同，從而使實(shí)驗(yàn)結(jié)果在相同的條件下顯現(xiàn)出來，體現(xiàn)對照原則和等量原則，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的嚴(yán)謹(jǐn)性和說服力。多數(shù)無關(guān)變量可通過設(shè)置對照來控制。 (2)消除法：排除或隔離無關(guān)變量的影響。如在雜交實(shí)驗(yàn)中，去雄和在人工授粉前后都應(yīng)給雌花套上紙袋以隔離其他花粉對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響；在微生物實(shí)驗(yàn)中，滅菌和在無菌環(huán)境中操作，可以排除雜菌污染對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響；在許多實(shí)驗(yàn)中都應(yīng)設(shè)法提供適宜條件，以排除不利環(huán)境條件對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。82、嚴(yán)格控制無關(guān)變量，遵循單

7、一變量原則 103、實(shí)驗(yàn)組與對照組 通常一個(gè)實(shí)驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)組和對照組。實(shí)驗(yàn)組是指能反映實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，需要研究的接受?shí)驗(yàn)變量處理的對象組。而對照組是不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)變量處理的對象組。這樣，從理論上說，由于無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)組與對照組的影響是相等的，被平衡了的，故實(shí)驗(yàn)組與對照組兩者之間的差異，則可認(rèn)定為是來自實(shí)驗(yàn)變量的效果，這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是可信的。 對照組的類型 按對照的內(nèi)容和形式的不同，通常有以下幾種對照類型： (1)空白對照：是指不做任何實(shí)驗(yàn)處理的對照組。例如，在“生物組織中還原糖的鑒定”的實(shí)驗(yàn)中，向甲試管溶液加入試劑，而乙試管溶液不加試劑，一起進(jìn)行沸水浴，比較它們的變化。這樣，甲為實(shí)驗(yàn)組，乙為對照組，且乙為

8、典型的空白對照?？瞻讓φ漳芮宄貙Ρ群鸵r托出實(shí)驗(yàn)組的變化和結(jié)果，增強(qiáng)了說服力。93、實(shí)驗(yàn)組與對照組 11(2)自身對照：是指實(shí)驗(yàn)與對照在同一對象上進(jìn)行，即不另設(shè)對照組。單組法和輪組法，一般都包含有自身對照。如“植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn)就是典型的自身對照。自身對照方法簡便，關(guān)鍵是要看清楚實(shí)驗(yàn)處理前后現(xiàn)象變化的差異，實(shí)驗(yàn)處理前的對象狀況為對照組，實(shí)驗(yàn)處理后的對象變化則為實(shí)驗(yàn)組。(3)條件對照：是指雖然給對象施以某種實(shí)驗(yàn)處理，但這種處理是作為對照意義的，或者說這種處理不是實(shí)驗(yàn)假設(shè)所給定的實(shí)驗(yàn)變量。例如“用動物激素飼喂小動物”的實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)，采用等組實(shí)驗(yàn)法，其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是：甲組飼喂甲狀腺激素(實(shí)驗(yàn)組

9、)，乙組飼喂甲狀腺抑制劑(條件對照組)，丙組不飼喂藥劑(空白對照組)。該實(shí)驗(yàn)既設(shè)置了條件對照，又設(shè)置了空白對照，通過比較、對照，更能充分說明實(shí)驗(yàn)變量甲狀腺激素有促進(jìn)幼小動物的個(gè)體發(fā)育的作用。(4)相互對照：是指不另設(shè)對照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組相互對比對照，在等組實(shí)驗(yàn)法中，大都是運(yùn)用相互對照，如“植物的向性”的等組實(shí)驗(yàn)中采用的都是相互對照，較好地平衡和抵消了無關(guān)變量的影響，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有說服力。 10(2)自身對照：是指實(shí)驗(yàn)與對照在同一對象上進(jìn)行，即不另設(shè)對照1113121413151416五、高考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的常見題型15五、高考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的常見題型17六、生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的解題策略實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)“六要素” 新

10、課程標(biāo)準(zhǔn)對探究性研究的具體要求是：“具有對一些生物學(xué)問題進(jìn)行初步探究的能力，包括確認(rèn)變量、作出假設(shè)和預(yù)期、設(shè)計(jì)可行的研究方 案、處理和解釋數(shù)據(jù)、根據(jù)數(shù)據(jù)做出合理的判斷等”。因此，所有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要問題就是“六要素”，即細(xì)心審題、原理分析、材料分析、變量分析、結(jié)果分析和正確表達(dá)。審題瀏覽試題；明確要求；挖掘條件(特別是隱涵條件)類型分析實(shí)驗(yàn)類型驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)探究性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑囶}中已知，用線畫出即可把題目中提出的問題變?yōu)殛愂鼍鋵?shí)驗(yàn)假設(shè)不需要假設(shè)對探究問題提出一種可能性原理分析實(shí)驗(yàn)原理即實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的科學(xué)道理，涉及生物學(xué)及相關(guān)學(xué)科中的許多方法和原理。要結(jié)合課本所學(xué)知識，并充分利用題中給出的實(shí)驗(yàn)條件來確定

11、實(shí)驗(yàn)原理16六、生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的解題策略實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)“六要素”審題瀏覽試材料分析試題一般會給出材料用具，但完全開放性試題要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模灾鬟x擇實(shí)驗(yàn)材料和用具(原則：不要少用也不要多用)變量分析步驟1獲取實(shí)驗(yàn)中的變量(唯一不同的量)，將材料用具用1、2、3進(jìn)行分組標(biāo)號步驟2不施加實(shí)驗(yàn)變量(自然條件或模擬自然條件)，設(shè)為對照組；施加實(shí)驗(yàn)變量，設(shè)為實(shí)驗(yàn)組(也可能是相互對照)；控制無關(guān)變量，即其他條件相同(考慮可操作性原則和重復(fù)原則)步驟3根據(jù)反應(yīng)變量，反應(yīng)或培養(yǎng)一段相同時(shí)間后，尋找具有可操作性的觀察指標(biāo)(特異顏色變化、沉淀反應(yīng)；形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理特征變化等)，或測定指標(biāo)(生長發(fā)育速度、生化反應(yīng)速度等)，記

12、錄數(shù)據(jù)或結(jié)果。結(jié)果分析根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理確定已知實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確描述對應(yīng)假設(shè)，分類討論：實(shí)驗(yàn)組和對照組無顯著差異，實(shí)驗(yàn)變量無影響；實(shí)驗(yàn)組比對照組好，實(shí)驗(yàn)變量有利；實(shí)驗(yàn)組比對照組差，實(shí)驗(yàn)變量不利(如果是相互對照，也分類討論)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：對應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖龀隹隙ńY(jié)論表達(dá)將實(shí)驗(yàn)分析的結(jié)果用語言、文字、圖表、曲線予以正確表達(dá)檢查檢查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及語言表達(dá)有沒有科學(xué)性錯(cuò)誤17材料分析試題一般會給出材料用具，但完全開放性試題要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)【例1】 科學(xué)的發(fā)現(xiàn)看似偶然，其實(shí)是必然的。青霉素的發(fā)現(xiàn)就是一個(gè)最好的例證。 (1)仔細(xì)閱讀下列句子，按青霉素發(fā)現(xiàn)的過程進(jìn)行排序_。(只寫編號) 弗萊明用一小滴青霉菌所產(chǎn)生的

13、代謝物質(zhì)，滴在正在生長的葡萄球菌上， 幾小時(shí)后葡萄球菌奇跡般地消失了。 弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉菌菌落周圍葡萄球菌不能生長。 或許是青霉菌的生長搶奪了葡萄球菌的營養(yǎng)，或許是青霉菌產(chǎn)生了某種代 謝物質(zhì)殺死或抑制了葡萄球菌的生長。 他將青霉菌的代謝物質(zhì)稀釋1 000倍進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仍然有效；并試著用青霉菌的 代謝物質(zhì)治療局部多種細(xì)菌感染的傷口也獲得成功。 他把這種代謝物質(zhì)命名為青霉素。(2)發(fā)現(xiàn)青霉素的過程與弗萊明的科學(xué)態(tài)度和思維方式有關(guān)。他采用青霉菌所產(chǎn)生的代謝物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，主要想驗(yàn)證的假設(shè)是 ()A青霉菌的生長搶奪了葡萄球菌的營養(yǎng)B青霉菌產(chǎn)生的某種代謝物質(zhì)殺死或抑制了葡萄球菌的生長C青霉菌的生長以葡萄球菌為營

14、養(yǎng)D青霉菌產(chǎn)生的某種代謝物質(zhì)刺激了葡萄球菌的生長18【例1】 科學(xué)的發(fā)現(xiàn)看似偶然，其實(shí)是必然的。青霉素的發(fā)現(xiàn)就是例2、(青島測試)某實(shí)驗(yàn)小組要對“低溫是否會影響物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)步驟：組裝滲透裝置兩套，分別編號為1、2。在兩組燒杯中分別加入等量的水，在長頸漏斗中分別加入等量的同一濃度的蔗糖溶液，保持管內(nèi)外液面高度相等。對兩組裝置進(jìn)行不同處理：1組用水浴鍋加熱至37，2組的燒杯外加冰塊降溫。兩組裝置同時(shí)開始實(shí)驗(yàn)，幾分鐘后觀察記錄漏斗的液面刻度變化。請分析回答下列問題：(1)本實(shí)驗(yàn)是通過測定水分子通過膜的擴(kuò)散即_作用速率來進(jìn)行探究的。(2)此實(shí)驗(yàn)的自變量是_；為了直

15、觀地表示相對速率，用_作為因變量。(3)該實(shí)驗(yàn)可能的結(jié)果與結(jié)論是：_；_；_。19例2、(青島測試)某實(shí)驗(yàn)小組要對“低溫是否會影響物質(zhì)的跨膜運(yùn)(4)如果上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了“低溫能影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)乃俾省保敲磳τ谏锘罴?xì)胞來講，產(chǎn)生這種情況的原因是：_；_。思路點(diǎn)撥：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)不僅要注意嚴(yán)格遵循對照原則和單因子變量原則，也要特別注意實(shí)驗(yàn)中觀察或者記錄對象的選擇。選取觀察對象時(shí)，要注意選取的觀察或記錄的對象要方便直觀，易于操作、觀察、記錄，無關(guān)的干擾因素少等。對于實(shí)驗(yàn)的類型一定要注意分析清楚，是探究性實(shí)驗(yàn)還是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，本題是探究性實(shí)驗(yàn)，所以預(yù)測其結(jié)果時(shí)就要注意分析全面。 答案：(1)滲透(2)滲透系統(tǒng)所處的不同溫度環(huán)境漏斗液面高度的變化(3) 若1組漏斗液面比2組高，則說明低溫會影響物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸且運(yùn)輸速率減慢若2組漏斗的液面比1組高，則說明低溫會影響物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸且運(yùn)輸速率加快若1、2組漏斗的液面高度相同，則說明溫度高低并不影響物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸(4)低溫會影響細(xì)胞膜的流動性，從而影響其功能低溫會影響 酶的活性，從而影響細(xì)胞呼吸釋放能量的過程 20(4)如果上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了“低溫能影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)乃俾省?123一、生物遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究22一、生物遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究24案例導(dǎo)析23案例導(dǎo)析252426