高中生物实验设计原则和方法课件

生物实验设计 原则和方法1生物实验设计1一、实验设计的原则一、实验设计的原则 实验设计的原则有：实验设计的原则有：科学性原则科学性原则、对照原则对照原则、单一变量原则单一变量原则和和平行重复原平行重复原则则等。等。从做题的角度出发，在设计实验时，从做题的角度出发，在设计实验时，应着重注意应着重注意单一变量原则单一变量原则和和对照原则对照原则。2一、实验设计的原则实验设计的原则有：科学性原则、对照 单一变量原则即一个实验中只能单一变量原则即一个实验中只能有一个有一个自变量，自变量，即实验过程中欲处即实验过程中欲处理的实验因素，其他实验条件各组理的实验因素，其他实验条件各组应当一致，以避免或减少应当一致，以避免或减少无关变量无关变量和和额外变量额外变量的干扰。的干扰。1.1.单一变量原则单一变量原则3单一变量原则即一个实验中只能有一个自变量，即实验过程中 例如例如“探究海藻糖是否可以保护组探究海藻糖是否可以保护组织细胞免受低温损伤织细胞免受低温损伤”实验中，实验中，“是否是否添加海藻糖添加海藻糖”为为自变量自变量，其余的条件如，其余的条件如温度（低温）、组织细胞的量等都是温度（低温）、组织细胞的量等都是无无关变量关变量，甲、乙两组应保持相同。，甲、乙两组应保持相同。又如又如“验证活细胞细胞膜具有选择验证活细胞细胞膜具有选择透过性透过性”实验中，实验中，“A A、B B两烧杯中的不两烧杯中的不同同pHpH值值”为自变量，烧杯大小、花瓣多为自变量，烧杯大小、花瓣多少等是少等是无关变量无关变量。4例如“探究海藻糖是否可以保护组织细胞免受低温损伤”实验 除了除了自变量自变量外：外：实验材料实验材料要相同，包括数量、大小、生要相同，包括数量、大小、生理状况等；理状况等；实验器具实验器具要相同，包括材质、大小等；要相同，包括材质、大小等；实验试剂实验试剂要相同，包括种类、成分、浓要相同，包括种类、成分、浓度、体积等；度、体积等；环境条件环境条件要相同且适宜，例如温度、光要相同且适宜，例如温度、光照、照、pHpH等。等。怎样在实验中体现单一变量原则？怎样在实验中体现单一变量原则？5除了自变量外：怎样在实验中体现单一变量原则？5 对照原则是设计和实施实验的准则之一。对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照对比，通过设置实验对照对比，排除无关变量的影排除无关变量的影响，增加实验结果的可信度和说服力。响，增加实验结果的可信度和说服力。通常，一个实验总是分为通常，一个实验总是分为实验组实验组和和对照组对照组。实验组，是实验组，是接受实验变量处理接受实验变量处理的对象组；的对象组；对照组，是对照组，是不接受实验变量处理不接受实验变量处理的对象组。的对象组。2.2.对照原则对照原则6对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照对至于哪个作为实验组，哪个作为对照组，一至于哪个作为实验组，哪个作为对照组，一般是随机决定的。按对照的内容和形式上的不般是随机决定的。按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：同，通常有以下对照类型：（1 1）空白对照：指不做任何处理的对象组。）空白对照：指不做任何处理的对象组。如如“验证活细胞细胞膜具有选择透过性验证活细胞细胞膜具有选择透过性”实验中，实验中，A组烧杯中加了盐酸，组烧杯中加了盐酸，B组加等量清组加等量清水，水，B组相对组相对A组而言不含组而言不含HCl，B组就是空组就是空白对照。白对照。7至于哪个作为实验组，哪个作为对照组，一般是随机决定的。按（2 2）相互对照：指不另设对照组，而是几）相互对照：指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照。个实验组相互对比对照。在等组实验法中，在等组实验法中，大都是运用对照。例如大都是运用对照。例如“探究光照对植物生探究光照对植物生长的影响长的影响”实验。实验。（3 3）自身对照：指实验与对照在同一对象）自身对照：指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。上进行，即不另设对照组。自身对照，方法自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的状况为对照组，实化的差异，实验处理前的状况为对照组，实验处理后的变化则为实验组。验处理后的变化则为实验组。（4 4）条件对照：指虽给对象施以某种实验）条件对照：指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的。处理，但这种处理是作为对照意义的。8（2）相互对照：指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照。1 1、准确把握实验、准确把握实验目的目的。实验目的是整个实验设计的灵魂，所有实验目的是整个实验设计的灵魂，所有实验步骤的设计都要围绕实验目的这个核心实验步骤的设计都要围绕实验目的这个核心进行，因此在进行实验设计前首先要认真分进行，因此在进行实验设计前首先要认真分析实验目的。析实验目的。通过分析实验目的一方面可确定通过分析实验目的一方面可确定实验实验变量变量，为实验条件的控制、对照实验的设置，为实验条件的控制、对照实验的设置提供依据；另一方面可确定实验性质，即实提供依据；另一方面可确定实验性质，即实验是验是“验证性实验验证性实验”还是还是“探究性实验探究性实验”，以便能正确地预期实验结果和结论。以便能正确地预期实验结果和结论。二、实验设计程序二、实验设计程序 91、准确把握实验目的。二、实验设计程序92 2、细心弄清实验、细心弄清实验要求要求。一种生物学现象的证实可通过不一种生物学现象的证实可通过不同的实验来证明，但究竟选用何种方同的实验来证明，但究竟选用何种方案，则要根据案，则要根据题目要求题目要求和和所给的材料所给的材料及用具及用具来确定，所以在把握实验目的来确定，所以在把握实验目的后，要细心地弄清题目的要求和题中后，要细心地弄清题目的要求和题中的条件，的条件，特别是不能随意增减材料特别是不能随意增减材料，否则尽管实验设计得很完美，但若不否则尽管实验设计得很完美，但若不合题意，还是会丢分甚至不得分。合题意，还是会丢分甚至不得分。102、细心弄清实验要求。103 3、精心策划、精心策划方法步骤方法步骤。实验方法步骤的策划是整个实验设计的实验方法步骤的策划是整个实验设计的精髓，是一个好的实验设计最富有创意的闪精髓，是一个好的实验设计最富有创意的闪光之处，也是搞好实验设计的关键所在，设光之处，也是搞好实验设计的关键所在，设计中应注意遵循设计的原则。实验步骤一般计中应注意遵循设计的原则。实验步骤一般为三步：为三步：第一步，取材，分组，编号；第一步，取材，分组，编号；（有时需要先对部分材料进行加工）（有时需要先对部分材料进行加工）第二步，分组处理，设置对照，控制变量；第二步，分组处理，设置对照，控制变量；（有时此步也可以分为几个步骤）（有时此步也可以分为几个步骤）第三步，观察实验现象。第三步，观察实验现象。113、精心策划方法步骤。11 4 4、准确预测实验、准确预测实验结果和结论结果和结论。实验实验结果结果即实验过程中观察到的即实验过程中观察到的实实验现象验现象或收集到的数据；或收集到的数据；结论结论则是通过则是通过对实验结果的分析得出的对实验结果的分析得出的定性表述定性表述。结论应紧扣实验目的，回答实验目结论应紧扣实验目的，回答实验目的提出的问题。实验目的的类型不一样，的提出的问题。实验目的的类型不一样，结果和结论的写法就不一样。结果和结论的写法就不一样。124、准确预测实验结果和结论。12验证性实验：验证性实验：验证性实验的实验目的验证性实验的实验目的是是“预料之中预料之中”的，因此结果和结论只有一的，因此结果和结论只有一种情况。结果即为由所学知识或实验原理推种情况。结果即为由所学知识或实验原理推出的现象，出的现象，结论即为实验目的结论即为实验目的。探究性实验：探究性实验：探究性实验是对未知的生探究性实验是对未知的生物学现象进行探索，因此预期的结果及结论物学现象进行探索，因此预期的结果及结论是所有可能出现的情况，为多种情况。其书是所有可能出现的情况，为多种情况。其书写格式一般为写格式一般为“如果如果则则；如果；如果则则”。13验证性实验：验证性实验的实验目的是“预料之中”例一例一：（探究型）请你根据相关知识，：（探究型）请你根据相关知识，设计一个实验探究镁是植物生长发育过设计一个实验探究镁是植物生长发育过程所必需的元素，请写出简要步骤、预程所必需的元素，请写出简要步骤、预期结果及结论。期结果及结论。实验材料和用具：若干株番茄幼苗、实验材料和用具：若干株番茄幼苗、蒸馏水、各种元素、多个培养瓶等。蒸馏水、各种元素、多个培养瓶等。三、实验设计例题三、实验设计例题14例一：（探究型）请你根据相关知识，设计一个实验探究镁实验步骤：实验步骤：1、配制、配制完全完全营养液和营养液和缺镁缺镁营养液；营养液；2、取相同的培养瓶、取相同的培养瓶10个，等分成个，等分成A、B两个组；两个组；3、向、向A组各瓶分别加入组各瓶分别加入等量等量的完全营养的完全营养液，向液，向B组各瓶分别加入和组各瓶分别加入和A组各瓶组各瓶等量等量的的缺镁营养液；缺镁营养液；4、将长势基本相同的、将长势基本相同的10棵番茄幼苗分别棵番茄幼苗分别放入放入A、B组组10个培养瓶中，置于个培养瓶中，置于相同、适相同、适宜的环境条件宜的环境条件下培养；下培养；5、一段时间后观察结果；、一段时间后观察结果；15实验步骤：15预期结果及结论：预期结果及结论：1、若若A组全部组全部/大部分植株生长良好，大部分植株生长良好，B组全部组全部/大部分生长异常，大部分生长异常，则则说明镁是说明镁是植物生长发育的必需元素；植物生长发育的必需元素；2、若若A组和组和B组植株均生长良好，组植株均生长良好，则则说明镁不是植物生长发育过程的必需元说明镁不是植物生长发育过程的必需元素；素；16预期结果及结论：16例二例二：（验证型）已知光照强度、温度和：（验证型）已知光照强度、温度和二氧化碳浓度均能影响植物生长，且二氧化碳浓度均能影响植物生长，且“在一在一定的光照强度范围内定的光照强度范围内,在其他条件适宜的情在其他条件适宜的情况下，况下，光照越强，幼苗的质量增加越快光照越强，幼苗的质量增加越快”试试设计一个实验验证之，并写出简要步骤、预设计一个实验验证之，并写出简要步骤、预期结果及结论。期结果及结论。实验材料：花盆若干、玉米幼苗若干、来实验材料：花盆若干、玉米幼苗若干、来自同一处的土壤若干以及减弱或加强光照的自同一处的土壤若干以及减弱或加强光照的设备若干设备若干17例二：（验证型）已知光照强度、温度和二氧化碳浓度均能实验步骤：实验步骤：1、取相同的花盆、取相同的花盆15个，分成等量的甲乙丙个，分成等量的甲乙丙三组；三组；2、向各花盆加入等量的来自同一处的土壤、向各花盆加入等量的来自同一处的土壤适量，分别植入一株生长状况大致相同的玉米适量，分别植入一株生长状况大致相同的玉米幼苗；幼苗；3、对甲组幼苗施以弱光照，乙组适当遮荫、对甲组幼苗施以弱光照，乙组适当遮荫（相当于全光照的（相当于全光照的1/25），丙组全光照（晴天），丙组全光照（晴天不遮荫），其他条件三个组完全相同；不遮荫），其他条件三个组完全相同；4、一段时间后称量各幼苗的质量并记录；、一段时间后称量各幼苗的质量并记录；18实验步骤：18预期结果及结论：预期结果及结论：结果：幼苗质量：弱光照结果：幼苗质量：弱光照适当遮荫适当遮荫全光照全光照 结论：在一定的光照强度范围内结论：在一定的光照强度范围内,在在其他条件适宜的情况下，其他条件适宜的情况下，光照越强，光照越强，幼苗的质量增加越快幼苗的质量增加越快19预期结果及结论：19