高中生物试验设计

高中生物实验设计潘卓一、 教学目的:知识目的:1、 辨别探究性实验和验证性实验，写出实验结论2、 分析得出高中生物实验原理3、 区别和解决实验变量、反映变量和无关变量，设计对照实验思路能力目的：1、 具有验证简朴生物学事实的能力,能设计实验、提出实验思路，并能对实验现象和成果进行解释、分析和解决。2、 具有对某些生物学问题进行初步探究的能力，涉及运用观测、实验与调查，假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究措施。情感目的:树立辩证唯物主义观点,逐渐形成科学的世界观二、 教学重难点：重点:实验原理和对照性实验的设计 难点：实验变量,无关变量和反映变量的操控、控制和检测三、教学设计:【视频展示】考试阐明解读:（二）实验与探究能力1能独立完毕“生物知识内容表”所列的生物实验，涉及理解实验目的、原理、措施和操作环节,掌握有关的操作技能，并能将这些实验波及的措施和技能进行综合运用。具有验证简朴生物学事实的能力,能设计实验、提出实验思路,并能对实验现象和成果进行解释、分析和解决。3具有对某些生物学问题进行初步探究的能力,涉及运用观测、实验与调查，假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究措施。.能对某些简朴的实验方案进行设计并作出恰当的评价和修正。【展示例题】:例一、研究发现紫外线克制植物生长，因素也许是紫外线提高了植物体内吲哚乙酸氧化酶的活性，从而催化生长素氧化为-亚甲基氧代吲哚,而失去增进细胞伸长的作用。目前提供生长状况相似且健康的小麦幼苗若干作为实验材料，请完毕下列实验方案，以验证紫外线克制植物生长与生长素的氧化有关。(探究紫外线克制植物生长与生长素的氧化有关。）环节1:将小麦幼苗平均分为甲组和乙组。环节2：予以甲组 光照,予以乙组 光照。观测两组幼苗的 并测量 的含量。预测实验成果和结论: 。答案：合适的光照;同等强度的可见光和一定强度的紫外线光;高度；3-亚甲基氧代吲哚;甲组高于乙组,甲组中3-亚甲基氧代吲哚含量少于乙组,紫外线克制了植物的生长。【引入】如果实验目的改成:探究紫外线克制植物生长与生长素的氧化有关。那答案哪里需要改动？预测实验成果和结论：若甲组高于乙组,且甲组中-亚甲基氧代吲哚含量少于乙组,则紫外线克制了植物的生长。若甲组低于乙组,且甲组中3-亚甲基氧代吲哚含量多于于乙组，紫外线增进了植物的生长。若甲乙两组高度差不多,且两组中3-亚甲基氧代吲哚含量相似,紫外线与植物的生长无关。【板书】实验设计的常规解题思路：1、判断实验类型【视频展示】探究性实验验证性实验实验目的摸索研究对象的未知属性、特性以及与其她因素的关系验证研究对象的已知属性、特性以及与其她因素的关系实验现象未知,可以不描述已知，应精确描述实验成果预测相应假设,分类讨论。一般需讨论“如果浮现成果会如何，如果浮现成果或又会如何”，一般有多种也许的成果。但有时也会浮现“预测最也许的成果”的问题.此种状况应根据已有知识推测最合理的成果。与实验假设一致(不可与探究性的成果预测相混)实验结论根据也许的实验成果，进行分析。 相应实验目的做出肯定结论【板书】2.明的确验目的【教师说解】实验目的一般在题干中呈现。审“实验目的”：例：探究不同PH对酶活性的影响。验证对Y的影响（或关系）;探究X对Y的影响（或关系)实验目的能告诉我们什么？【学生解读】、实验类型2、根据实验的因果关系找出自变量和因变量,一般X就是自变量，Y就是因变量【板书】3.分析实验原理【例题展示】(全国卷)为了验证胰岛素具有减少血糖的作用，以小鼠活动状况为观测指标设计实验。某同窗的实验方案如下： 将正常小鼠随机提成、B两组,观测并记录其活动状况。 A组小鼠注射适量胰岛素溶液,B组注射等量生理盐水。一段时间后，A组小鼠会浮现四肢无力,活动减少，甚至昏迷等低血糖症状,B组活动状况无变化。 A组小鼠浮现低血糖症状后，分别给A、两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后,组小鼠低血糖症状缓和，组活动状况无变化。该实验方案可以阐明胰岛素具有减少血糖的作用。请回答: 该实验原理是: 【学生思考】胰岛素具有减少血糖的作用。体内胰岛素含量过高时,引起血糖下降,机体浮现活动减少,甚至昏迷等低血糖症状，此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓和。【教师解说】什么是实验原理? 实验原理是实验环节设计、实验成果预测、实验成果分析的根据。如何书写实验原理？、实验可以这样设计的科学理论根据。2、实验可以这样检测成果的理论根据。【例题展示】下图为测量过氧化氢酶催化过氧化氢分解放出O2的实验装置。水槽内注有清水， 倒置的量筒内也布满了清水。 提前制作大小相似的圆形小滤纸片若干。实验过程如下： 制备新鲜动物肝脏的研磨液; 将4片圆形小滤纸片在肝脏研磨液中浸泡后取出, 并贴在反映小室上侧的内壁上 (如 图A所示） ; 向反映小室内加入10mL3H2溶液(如图A所示); 将反映小室旋转18o,放置水槽中（装置如图B); 每隔30s读取并记录量筒中水面的刻度一次，共进行5 mi。 请根据实验1，设计一对照实验(实验2)探究酶浓度与酶促反映速率的关系。 实验原理: 【错误展示】【答案展示】新鲜的肝脏中具有过氧化氢酶，它可以催化H2O2分解产生O;不同浓度的酶催化2O2分解,可根据O2的生成速率探究酶浓度与酶促反映速率的关系【板书】4.提出实验思路操纵实验变量(自变量)控制无关变量随机分组、设立对照、条件合适、反复实验反映变量（因变量)捕获观测现象、测量数值【教师解说】控制变量法：实验变量反映变量高中生物实验都是在施加实验变量后得到反映变量的变化过程。操纵实验变量。措施:设法给研究对象施加干扰，导致研究对象的变化，从而使研究对象在被干扰状态中反映出某些特性、暴露出某种现象和属性。反映变量类型：1、观测特异颜色变化、沉淀反映 2、观测形态构造、生理特性变化3、测量生长发育速度4、测量生化反映速度措施：根据实验原理和实验条件拟定观测和测量的指标及措施。控制无关变量的措施:1、排除因实验对象个体差别带来的影响。-生长状况一致、随机分组、设法发明稳定的、维持不变的相似条件进行对照，以抵消或排除这些条件对实验对象的干扰。-设立对照3、设法提供合适条件,以排除不利环境条件对实验对象的影响。、反复实验,排除偶尔性,减少实验误差。实验组就是施加实验变量，从而得到反映变量。而作为对照组则一般不施加实验变量,导致反映变量变化或消失。进而对照分析得出科学结论。【例题展出】验证甲状腺激素能增进蝌蚪的生长发育:实验环节:1、将3个相似的玻璃缸分别编为1、2、3号。、将15条同步孵化的同种蝌蚪(体长均为15m），随机分为3组(每组5条），分别放入3个玻璃缸中,在合适的相似水质、饲料、温度条件下饲养。3、1号中加入甲状腺激素5mg ,2号中加入甲状腺克制剂5g，号中不加任何药物。4、向1号、2号玻璃缸中持续投药，每天一次,药量相似。、实验期间，每天准时用标尺测量蝌蚪的体长,观测前肢、后肢和尾的变化,并记录。【提问】:其中的实验变量、反映变量、无关变量分别是什么？【例题展示】例题为探究二氧化硫对植物叶片的影响，请根据所给的材料和用品，设计有关的实验环节。材料用品：长势相似的盆栽黄瓜幼苗2株，2只相似的小烧杯，大小相似的玻璃罩2个，玻璃板块（比玻璃罩口径略大）、稀硫酸、亚硫酸钠,凡士林、水【学生解答】实验变量:SO2 操纵措施：使稀硫酸和亚硫酸钠反映生成SO2，干扰黄瓜幼苗生长无关变量:光照、温度 控制措施:设立空白对照：不添加SO其他因素与实验组相似 等环境因素 合适的环境反映变量：黄瓜叶片生 检测措施:观测黄瓜叶片生长状况的变化 长状况【学生解答】实验环节:1、将2盆黄瓜幼苗分别放在玻璃板中央,罩上玻璃罩,并标号。2、在1个小烧杯中加入一定量的亚硫酸钠和稀硫酸，放入1号玻璃罩内,取另一小烧杯中加入等量的清水，放入2号玻璃罩内。用凡士林密封两个装置。、将两个装置同步放在光照、温度等条件相似的合适环境中。、定期观测黄瓜幼苗叶片的生长状况，并记录。【例题展示】例题为验证铁是植物生长发育所需的“不可再运用的元素”，请你写出合理的实验环节。实验材料:同种的具4-5片叶的小麦幼苗实验器材:自选【学生解答】实验变量:铁元素 操纵措施: 缺铁完全培养液无关变量： 控制措施:小麦个体差别； 对小麦幼苗进行随机分组； 小麦生长发育所需的其他必需元素； 设立空白对照:完全培养液环境因素等 其他条件相似；合适的 环境。 反映变量:小麦叶的生长状况 检测措施：观测小麦新叶和老叶的颜色变化【学生解答】实验环节:1、选择生长状况相似的小麦若干，随机提成数量相似的A、B两组。、将A组小麦用缺铁培养液培养，将B组小麦用等量的完全培养液培养。3、将两组装置共同置于温度、光照等合适的条件下培养。4、每天观测小麦新叶和老叶的生长状况，并记录成果。【板书】5实验环节【解说】实验的环节中应表述的要点、实验变量的操纵措施2、无关变量的控制措施实验分组：实验材料分组、实验器械分组设立对照组：其他条件相似合适条件下进行实验3、反映变量的检测措施实验环节常用句式:第一步：把(生长状况、大小、身高、体重、生长发育等）相似的随机平均提成A、组，A为对照组，B为实验组。(分组编号，等量对照重要是描述“无关变量”）第二步： A组加适量的（对照解决）;B组加等量的(实验解决)；其她条件相似且合适。（实验组进行解决重要是描述“自变量”，平衡“无关变量”)第三步：把培养(生理实验)或反映(生化反映类)一段时间后，观测记录数据进行有关解决（求平均值等）,(实验成果的解决重要是描述“因变量”）【板书】6.预期实验成果【作业总结】同窗甲从一本植物生理学中查到“幼嫩叶片可产生生长素,生长素可制止叶柄脱落”的结论。于是她设计了一种实验，想证明该结论。她的实验环节为：(1)取一盆生长状况良好的植物，去掉幼叶的叶片（如右图所示）;（）观测幼叶叶柄的脱落状况。请你用所学知识，评价该同窗的实验设计，并提出修改建议。 评价：应去掉顶芽。由于顶芽产生的生长素向下运送,可到幼叶叶柄处，制止叶柄脱落;应增长一种对照实验。由于没有对照,难以阐明幼叶叶柄脱落是幼叶产生的生长素所致。对照设立:（1)取同一品种,生长状况相似的植物,去掉幼叶的叶片和顶芽；（2)在叶柄横断面上，涂上一定浓度的生长素,观测幼叶叶柄的脱落状况。