《实验设计与评价》PPT课件

实验设计与评价磁灶中学 叶世茂专题复习祝 你 学 习 愉 快 考试说明对实验与探究能力要求n能独立完成“生物知识内容表”所列实验（16个）n验证简单生物学事实，并对实验现象和结果进行解释、分析和处理 （ 验证性实验）n具有一些生物学问题进行初步探究的能力，能用恰当的科学研究方法进行研究 （探究实验 n能对实验方案作出恰当的评价和修订 （实验评价） （一）实验设计题的常规解题思路明确实验目的分析实验原理提 出 实 验 思 路设 计 实 验 步 骤预 期 实 验 结 果 实 验 变 量无 关 变 量反 应 变 量施加条件随机分组设置对照条件适宜重复实验观察现象测量数值操纵控制捕着一、实验设计明确实验目的分析实验原理明 确 实 验 目 的分 析 实 验 原 理 控制变量 施加实验现象实验组：对照组： 不施加保持原样实验变量反应变量无关变量对照科学结论分析操控实验变量控制无关变量检测反应变量相同 实验组：就是接受实验变量、非自然条件下、试验结果未知的对象组，也就是接受实验变量或处理以后，需要知道会产生什么实验现象的组。 对照组：用于比较的参照组和基准组，一般把自然的、已知的、及未接受实验变量的组作为对照组，若均接受处理或实验变量的有多组，那么就互为对照组。（一）实验分组 有的实验没有对照组，而是以理论现象或数据作为对照。 例如：验证性试验豆浆中若有蛋白质，遇双缩脲试剂会出现紫色，若无紫色出现，则没有蛋白质。 又如：“叶绿体色素的提取和分离”实验，目的是提取和分离色素，也没有设对照组 1、自变量（实验变量）：是实验中人为控制、与对照相比所不同的因素。例如探究唾液淀粉酶对淀粉的分解作用，加入的唾液淀粉酶就是自变量。（对照组加蒸馏水） 2、因变量（反应变量)，由于自变量（实验变量）而引起的变化和结果。例如往试管中加入碘液，溶液不变蓝就是反应变量。（对照组变蓝） 注 ：自变量和因变量是前因后果的关系。（二）变量的类型 3、无关变量（控制变量），指自变量以外会影响试验结果的干扰因素，是在实验中需要控制并且要减少或消除其对实验造成影响的因素。 例如：探究“光照强度与光合作用强度的关系”时；光照强度是自变量，CO2的吸收量是因变量；而 等因素属于无关变量。 温度、CO2浓度、水、矿质元素 （三）控制变量中遵循4大原则n科学性原则n单一变量原则（等量原则）n对照原则n平行重复性原则 1、科学性原则 科学性原则：是指所涉及的实验方案、实验原理和实验药品的使用等必须正确符合科学原理。实验结果的预期有科学依据。实验的各个环节不能偏离生物学基本知识和基本原理。鉴定蛋白质时要先加双缩脲A液，在加双缩脲B液 2、单一变量原则（等量原则）单一变量原则：实验过程中除一项因素或处理不同以外，实验所加试剂的量、所用时间、所处环境条件等均要相同。例如：在探究PH值对唾液淀粉酶活性的影响时，除各组PH值不同外，其他的实验条件均要相同。如等温度酶浓度 加入物质的量 3、 对 照 原 则空白对照相互对照条件对照自身对照对照类型对照性原则：科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，排除无关变量的干扰，且使实验结论更具有说服力。对照可分为哪些类型呢？ 对照的类型：根据实验目的确定1.空白对照：如A组加淀粉酶溶液、B组加等量 蒸馏水。2.相互对照：探究温度对淀粉酶活性的影响设 温度为 0、 37 、803.自身对照：洋葱表皮细胞质壁分离与复原试 验。前一步骤的现象是处理后现 象的对照。4.条件对照：AB两组番茄花都去雄，仅A组柱 头涂适宜浓度的生长素溶液，C组 不做处理，看哪组能结果实。 正常细胞初始质壁分离显著质壁分离 观察植物的质壁分离与复原 4、平行重复性原则平行重复性原则：是指为了提高实验的可靠性和成功率，相同处理、多组实验，其结果取平均值。例如：在物理学中测重力加速度、电阻率等时，也要进行多组实验取平均值。调查某地蒲公英种群密度时要随机取多个样方，取平均值。又如 探究性实验题解析二、实验设计案例 请根据以上提供的材料及条件，设计一实验探究“低温降低酶的活性，高温破坏酶的活性”。例1：现有如下材料：试管、淀粉溶液、唾液淀粉酶溶液、斐林试剂以及温度控制在0 、 37 、80 的3个水浴锅。1、该实验的自变量是 ；无关变量有 （列举2项）2、因变量是 ；如何检测因变量 。3、请继续完成以下实验步骤（1）取3支试管，编号为A、B、C，分别加入2mL的 溶液。（2）（3）温 度溶液PH值、酶量 、加入淀粉溶液量溶液是否出现砖红色沉淀溶液与斐林试剂水浴加热到60 - 80 唾液淀粉酶将A、B、C试管分别放入0 、 37 、80 的3个水浴锅中，其他条件适宜且相同；一段时间后，往3支试管各加入等量（约1mL)的淀粉溶液，一段时间后，测定各试管是否出现转红沉淀。将试管A、C试管放入37 的水浴锅中，一段时间后，测定A、B试管是否会 出现转红色沉淀 4、实验结果预测：若 则说明假设成立。 第1次试管A无砖红色沉淀（或砖红色很浅），B试管出现砖红色沉淀，C试管无砖红色沉淀；且第2次A试管出现砖红色沉淀，而C试管仍无砖红色沉淀 ； 三、实验评价实验方案的“五看评价法”一看对照无对照有对照自变量设置是否合理、是否编号是否遵守四大基本原则二看步骤步骤顺序是否合理、步骤是否完整具体操作有无违反生物学原理 三看器材五看结果实验材料、器材选择是否得当、合理药剂选择、使用方法、用量是否准确四看条件是否需要加热、搅拌、染色等实验所需温度、PH值、光照等条件是否合理实验结果验证的目标是否准确实验结果验证的方法是否得当 例 2： 为 了 研 究 人 工 合 成 的 生 长 素 类 似 物 萘 乙 酸 是 否 对 植 物 的 开 花具 有 影 响 ， 有 人 设 计 了 以 下 实 验 ： 取 20个 水 仙 鳞 茎 ， 随 机 分 成 两 组 ，一 组 10个 不 做 任 何 处 理 ， 任 其 自 然 生 长 ， 作 为 对 照 ； 另 一 组 10个 水仙 鳞 茎 均 剥 去 部 分 鳞 片 ， 露 出 花 芽 ， 并 用 0.1mg/mL的 萘 乙 酸 处 理 。两 组 放 在 相 同 温 度 和 湿 度 的 环 境 下 培 养 。 实 验 组 的 10个 水 仙 头 除 2个 死 亡 外 ， 其 他 8个 分 别 在 6-9天 时 间 内 开 花 ， 平 均 比 对 照 组 早 一 个月 开 花 。（1）结论：萘乙酸可以促进水仙提前开花。实验中有哪些不够严谨的设计会影响实验结果的准确性？对照组也应与实验组一样剥去部分鳞片时；两组放在相同环境下培养，其条件不仅是温度和湿度，还有阳光、pH值等；水仙的品种和大小应当一致。 （ 2） 若 要 得 出 该 结 论 ， 请 你 重 新 设 计 合 理 的 实 验 方 案 。（ 1） 取 20个 同 一 品 种 、 大 小 一 致 的 水 仙 鳞 茎 ， 随 机 分 成 A、B两 组 ， 每 组 各 10各 。(2)A组 10个 水 仙 头 均 剥 去 部 分 鳞 片 叶 ， 露 出 花 芽 ， 并用 0.1mg/mL的 萘 乙 酸 处 理 ； B组 10个 处 理 方 式 除 不 用萘 乙 酸 处 理 外 ， 其 它 均 与 实 验 组 相 同 ， 作 为 对 照 。(3)将 A、 B两 组 放 在 完 全 相 同 环 境 下 培 养 。 观 察 两 组 水仙 鳞 茎 开 花 先 后 顺 序 。 三 、 课 堂 作 业1、 （ 2009年 理 综 全 国 卷 ） 已 知 2H2O2 2H2O + O2， 可 以 通过 观 察 反 应 过 程 中 O2的 生 成 速 度 （ 即 气 泡 从 溶 液 中 释 放 的 速 度 ）来 判 断 H2O2分 解 反 应 的 速 度 。 请 用 所 给 的 实 验 材 料 和 用 具 设 计 实 验 ，使 其 能 同 时 验 证 过 氧 化 氢 酶 具 有 催 化 作 用 和 高 效 性 。 要 求 写 出 实验 步 骤 ， 预 期 实 验 结 果 、 得 出 结 论 ， 并 回 答 问 题 。 实 验 材 料 与 用 具 ： 适 宜 浓 度 的 H2O2溶 液 ， 蒸 馏 水 、 3.5%的FeCl3溶 液 ， 0.01%的 过 氧 化 氢 酶 溶 液 ， 恒 温 水 浴 锅 ， 试 管 。（ 1） 实 验 步 骤 ： 取 3支 试 管 分 别 编 号 为 A、 B、 C， 各 加 入 2mL的 H 2O2溶 液 ， 放 入 37 的 恒 温 水 浴 锅 中 保 温 适 当 时 间 。 分 别 向 A、 B、 C3支 试 管 中 加 入 2mL的 蒸 馏 水 、 FeCl3溶 液 、 0.01%的 过 氧 化 氢 酶 溶 液 。 观 察 各 试 管 释 放 气 泡 的 快 慢 （ 2） 实 验 结 果 预 测 及 结 论 ： 整 个 实 验 中 ， 不 同 处 理 的 试 管 中 O2的 释 放 速 度 从 快 到 慢依 次 是 由 此 得 出 的 结 论 是 (3)如果将实验中的恒温水浴改为80，重做上述实验，O2释放速度最快的是 ，原因是： 。C、B、A 酶 具 有催 化 作 用 和 高 效 性B在80下，FeCl3的催化效率最高，而过氧化氢酶因高温而失去活性。 2、为证明“唾液淀粉酶对淀粉有消化作用”，某同学制订了下列实验方案。 (1)实 验 目 的 (略 ) (2)实 验 材 料 和 用 具 (略 ) (3)实 验 方 法 和 步 骤 ： 取 2支 试 管 ， 编 号 为 A和 B， 各 注 入 2 L浆 糊 。 用 凉 开 水 漱 口 后 ， 用 小 烧 杯 收 集 唾 液 。 向 A试 管 内 加 入 2 唾 液 。 向 2支 试 管 中 各 滴 加 2滴 碘 液 。 将 2支 试 管 振 荡 后 放 在 37 水 中 恒 温 10 。 同时 取 出 2支 试 管 ， 观 察 试 管 内 溶 液 颜 色 的 变 化 。(4)结 论 ： 唾 液 中 含 有 淀 粉 酶 能 将 淀 粉 分 解 成 麦 芽 糖 。 上 述 某 同 学 的 实 验 设 计 是 否 合 理 ？ 请 指 出 3点 不 合 理之 处 ， 并 试 着 写 出 你 的 实 验 设 计 思 路 。 分析 该题型是一种实验纠错评价题，体现了考试说明中“能对实验方案作出恰当的评价和修订”该题是对课本实验四和实验五的延伸和重要补充。 实 验 方 法 和 步 骤 中 的 错 误 ： 第 步 应 在 B试 管 中 加 入 2 清 水 ； 第 步 和 第 步 应 作 对 调 ， 以 排 除 碘 液 对 淀 粉分 解 的 影 响 。 结 论 错 误 ： 本 实 验 只 能 证 明 唾 液 对 淀 粉 的 分解 作 用 ， 但 不 能 证 明 具 体 分 解 后 的 产 物 是 什 么 。解 析 ： 课堂作业3、 某 同 学 设 计 了 一 个 实 验 ， 研 究 香 蕉 在 常 温 下 贮 藏 过 程 中乙 烯 和 CO2产 生 量 的 变 化 关 系 。 材 料 和 器 材 ： 刚 采 摘 的 成 熟 度 相 近 的 香 蕉 若 干 ， 密 闭 容器 ， 乙 烯 合 成 抑 制 剂 ， 气 相 色 谱 仪 （ 用 于 测 定 乙 烯 浓 度 ） ，远 红 外 CO2分 析 仪 。 方 法 和 步 骤 ： 挑 选 无 破 损 ， 形 状 、 大 小 、 外 观 颜 色 相 对 一 致 的 香 蕉 2kg， 随 机 分 成2等 份 ， 编 号 为 A、 B。 A组 不 做 处 理 ， B组 。 将 A、 B两 组 香 蕉 分 别 置 于 两 个 相 同 的 密 闭 容 器 内 ， 并 放入 25 恒 温 箱 中 。 每 隔 1小 时 ， 分 别 从 两 个 容 器 内 抽 取 等 量 气 体 ， ， 并 记 录 数 据 。喷洒一定浓度的乙烯合成抑制剂、其他条件适宜且与A组相同 分 别 测 定 A、 B两 组 乙 烯 和 CO2的 浓 度 值 每 隔 3天 ， 重 复 步 骤 。 所 得 数 据 处 理 后 得 到 下 图 （ 图 1、 图 2分 别 表示 A、 B组 实 验 结 果 ） 。 从 上 图 可 以 看 出 CO2产 生 量 与 乙 烯 产 生 量 之 间 的 关系 是 ， 比 较 图 1和 图 2说 明 ： 。 在 生 产 实 践 中 乙 烯 合 成 抑 制 剂 有 什 么 用 途 ：_。1 呈 正 相 关乙 烯 抑 制 剂 会 抑 制 CO2的 释 放 、 延 迟 呼 吸 峰 的 到 来水 果 、 蔬 菜 的 保 鲜 1、 熟 练 掌 握 及 准 确 提 取 有 关 题 目 背 景 知 识 和 信 息2、把 握 事 物 之 间 的 相 互 联 系 、 相 互 影 响 的 关 系3、 根 据 事 实 作 出 科 学 的 判 断 、 归 纳 、 推 理 等小结： 实验题解题的基本思路和要求 4、 注 意 语 言 表 达 、 书 写 的 科 学 性 、 完 整 性 、 条 理性 和 规 范 性 再 见2010年4月7日谢谢你的参与 再 见2010年4月7日 实验步骤书写方法（ 1） 第 1步 是 取 材 、 分 组 编 号（ 2)第 2步 是 对 实 验 组 和 对 照 组 进 行 不 同 的 处 理 和 相同 处 理 ； 常 用 语 “ 适 量 （ 2mL) 等 量 ； 其 他 条 件 适宜 且 相 同（ 3） （ 一 段 时 间 后 ） 观 察 实 验 组 和 对 照 组 不 同 的 实验 现 象 （ 观 察 对 象 要 写 具 体 ）