实验设计与评价教学课件

实验设计与评价实验设计与评价服从真理，就能征服一切事物控制变量 施加施加实验现象实验现象实验组：实验组：对照组：对照组：不施加不施加保持原样保持原样实验变量实验变量反应变量反应变量无关变量无关变量对照 科学结论分析操控操控实验变量实验变量控制控制无关变量无关变量检测检测反应变量反应变量相同相同 实验组：实验组：就是接受实验变量、非自然条件下、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。处理以后，需要知道会产生什么实验现象的组。对照组：对照组：用于比较的参照组和基准组，一般把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自然的、已知的、及未接受实验变量的组作为对照组，组，若均若均接受处理或实验变量的有多组，那么就互接受处理或实验变量的有多组，那么就互为对照组。为对照组。（一）实验分组（一）实验分组 有的实验没有对照组，而是以理论现象有的实验没有对照组，而是以理论现象或数据作为对照。或数据作为对照。例如：例如：验证性试验验证性试验豆浆中若有蛋白质，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，遇双缩脲试剂会出现紫色，若无紫色出现，则没有蛋白质。则没有蛋白质。又如：又如：“叶绿体色素的提取和分离叶绿体色素的提取和分离”实验，实验，目的是提取和分离色素，也没有设对照组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。制、与对照相比所不同的因素。例如例如探究唾液淀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）自变量。（对照组加蒸馏水）2、因变量（反应变量因变量（反应变量)，由于自变量（实验，由于自变量（实验变量）而引起的变化和结果。变量）而引起的变化和结果。例如例如往试管中加入往试管中加入碘液，溶液不变蓝就是反应变量。（对照组变蓝）碘液，溶液不变蓝就是反应变量。（对照组变蓝）注：注：自变量和因变量是前因后果的关系。自变量和因变量是前因后果的关系。（二）变量的类型（二）变量的类型 3、无关变量（控制变量），指自变量、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中需要控制并且要减少或消除其对实验造成影响的因素。实验造成影响的因素。例如：探究例如：探究“光照强度与光合作用强光照强度与光合作用强度的关系度的关系”时；光照强度是时；光照强度是自变量自变量，CO2的吸收量是的吸收量是因变量因变量；而；而等等因素属于因素属于无关变量无关变量。温度、温度、CO2浓度、浓度、水、矿质元素水、矿质元素（三）控制变量中遵循（三）控制变量中遵循4大原则大原则n科学性原则科学性原则n单一变量原则（等量原则）单一变量原则（等量原则）n对照原则对照原则n平行重复性原则平行重复性原则1、科学性原则科学性原则科学性原则：是指所涉及的实验方案、实验原理：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。偏离生物学基本知识和基本原理。鉴定还原糖鉴定还原糖鉴定还原糖鉴定还原糖时斐林试剂甲液和斐林试剂乙液时斐林试剂甲液和斐林试剂乙液要先混合再使用（现配现用）要先混合再使用（现配现用）鉴定蛋白质时要先加双缩脲鉴定蛋白质时要先加双缩脲A液，在加双缩液，在加双缩脲脲B液液例如例如例如例如：2、单一变量原则（等量原则）、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环境条件等均要相同。例如例如：在探究：在探究PH值对唾液淀粉酶活性的影响时，值对唾液淀粉酶活性的影响时，除各组除各组PH值不同外，其他的实验条件均要相同。值不同外，其他的实验条件均要相同。如如等等温度酶浓度温度酶浓度加入物质的量加入物质的量3、对照原则空白对照空白对照相互对照相互对照条件对照条件对照自身对照自身对照对对照照类类型型对照性原则：科学、合理的设置对照可以使实验方案简对照性原则：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洁、明了，排除无关变量的干扰，且使实验结论更具有说服力。说服力。对照可分为哪些类型呢？对照可分为哪些类型呢？对照的类型：根据实验目的确定对照的类型：根据实验目的确定1.空白对照：如空白对照：如A组加淀粉酶溶液、组加淀粉酶溶液、B组加等量组加等量 蒸馏水。蒸馏水。2.相互对照：探究温度对淀粉酶活性的影响设相互对照：探究温度对淀粉酶活性的影响设 温度为温度为 0、37、803.自身对照：洋葱表皮细胞质壁分离与复原试自身对照：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验。前一步骤的现象是处理后现 象的对照。象的对照。4.条件对照：条件对照：AB两组番茄花都去雄，仅两组番茄花都去雄，仅A组柱组柱 头涂适宜浓度的生长素溶液，头涂适宜浓度的生长素溶液，C组组 不做处理，看哪组能结果实。不做处理，看哪组能结果实。正常细胞正常细胞初始质壁分离初始质壁分离显著质壁分离显著质壁分离观察植物的质壁分离与复原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平行重复性原则：是指为了提高实验的可靠性和成平行重复性原则：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。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。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，调查某地蒲公英种群密度时要随机取多个样方，取平均值取平均值。又如又如 探究性实验题解析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“低温降低酶的低温降低酶的活性，高温破坏酶的活性活性，高温破坏酶的活性”。例例1：现有如下材料：试管、淀粉溶液、唾液淀粉酶溶液、：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斐林试剂以及温度控制在0、37、80 的的3个水浴个水浴锅。锅。1、该实验的自变量是、该实验的自变量是；无关变量有；无关变量有（列举（列举2项）项）2、因变量是、因变量是；如何检测因变量；如何检测因变量 。3、请继续完成以下实验步骤、请继续完成以下实验步骤（1）取）取3支试管，编号为支试管，编号为A、B、C，分别加入，分别加入2mL的的溶液。溶液。（2）（3）温度温度溶液溶液PH值、酶量值、酶量、加入淀粉溶液量加入淀粉溶液量溶液是否出现溶液是否出现砖红色沉淀砖红色沉淀溶液与斐林试剂水浴溶液与斐林试剂水浴加热到加热到60-80唾液淀粉酶唾液淀粉酶将将A、B、C试管分别放入试管分别放入0、37、80的的3个水浴锅中，其他条件个水浴锅中，其他条件适宜且相同；一段时间后，往适宜且相同；一段时间后，往3支试管各加入等量（约支试管各加入等量（约1mL)的淀粉溶液，的淀粉溶液，一段时间后，测定各试管是否出现转红沉淀。一段时间后，测定各试管是否出现转红沉淀。将试管将试管A、C试管放入试管放入37的水浴锅中，一段时间后，测定的水浴锅中，一段时间后，测定A、B试管是否会试管是否会出现转红色沉淀出现转红色沉淀4、实验结果预测：若、实验结果预测：若 则说明假设成立。则说明假设成立。第第1次试管次试管A无砖红色沉淀无砖红色沉淀（或砖红色很浅），（或砖红色很浅），B试管出现砖红色沉淀，试管出现砖红色沉淀，C试管无砖红色沉淀；且第试管无砖红色沉淀；且第2次次A试管出现砖红色试管出现砖红色沉淀，而沉淀，而C试管仍无砖红色沉淀试管仍无砖红色沉淀；三、实验评价实验方案的实验方案的“五看评价法五看评价法”一看对照一看对照无对照无对照有对照有对照自变量设置是否合理、是否编号自变量设置是否合理、是否编号是否遵守四大基本原则是否遵守四大基本原则二看步骤二看步骤步骤顺序是否合理、步骤是否完整步骤顺序是否合理、步骤是否完整具体操作有无违反生物学原理具体操作有无违反生物学原理三看器材三看器材五看结果五看结果实验材料、器材选择是否得当、合理实验材料、器材选择是否得当、合理药剂选择、使用方法、用量是否准确药剂选择、使用方法、用量是否准确四看条件四看条件是否需要加热、搅拌、染色等是否需要加热、搅拌、染色等实验所需温度、实验所需温度、PH值、光照等条件是否合理值、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目标是否准确实验结果验证的方法是否得当实验结果验证的方法是否得当例例2 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。）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？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；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，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、还有阳光、pH值等；值等；水仙的品种和大小应当一致。水仙的品种和大小应当一致。（2 2）若要得出该结论，请你重新设计合理的实验方案。）若要得出该结论，请你重新设计合理的实验方案。（1 1）取）取2020个同一品种、大小一致的水仙鳞茎，随机分成个同一品种、大小一致的水仙鳞茎，随机分成A A、B B两组，每组各两组，每组各1010各。各。(2)A(2)A组组1010个水仙头均剥去部分鳞片叶，露出花芽，并个水仙头均剥去部分鳞片叶，露出花芽，并用用0.1mg/mL0.1mg/mL的萘乙酸处理；的萘乙酸处理；B B组组1010个处理方式除不用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。萘乙酸处理外，其它均与实验组相同，作为对照。(3)(3)将A、B两组放在完全相同环境下培养。观察两组水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仙鳞茎开花先后顺序 。三、课堂作业1、（20092009年理综全国卷）已知年理综全国卷）已知 2H 2H2 2O O2 2 2H2H2 2O O +O O2 2，可以通过，可以通过观察反应过程中观察反应过程中O O2 2的生成速度（即气泡从溶液中释放的速度）来的生成速度（即气泡从溶液中释放的速度）来判断判断H H2 2O O2 2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实要求写出实验步骤，预期实验结果、得出结论，并回答问题。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：适宜浓度的实验材料与用具：适宜浓度的H H2 2O O2 2溶液，蒸馏水、溶液，蒸馏水、3.5%3.5%的的FeClFeCl3 3溶液，溶液，0.01%0.01%的过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。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H2O2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 2）实验结果预测及结论：）实验结果预测及结论：整个实验中，不同处理的试管中整个实验中，不同处理的试管中O O2 2的释放速度从快到慢的释放速度从快到慢依次是依次是 由此得出的结论是由此得出的结论是 (3)如果将实验中的恒温水浴改为如果将实验中的恒温水浴改为80，重做上述实验，重做上述实验，O2释放速度最快的是释放速度最快的是，原因是：，原因是：。C、B、A 酶具有 催化作用和高效性B B在在80下，下，FeCl3的催化效率最高，而过氧化氢酶因高的催化效率最高，而过氧化氢酶因高温而失去活性。温而失去活性。2、为证明、为证明“唾液淀粉酶对淀粉有消化作用唾液淀粉酶对淀粉有消化作用”，某同学制订了，某同学制订了下列实验方案。下列实验方案。(1)(1)实验目的实验目的(略略)(2)(2)实验材料和用具实验材料和用具(略略)(3)(3)实验方法和步骤：实验方法和步骤：取取2 2支试管，编号为支试管，编号为A A和和B B，各注入，各注入2 2 L L浆糊。浆糊。用凉开水漱口后，用小烧杯收集唾液。用凉开水漱口后，用小烧杯收集唾液。向向A A试管内加入试管内加入2 2 唾液。唾液。向向2 2支试管中各滴加支试管中各滴加2 2滴碘液。滴碘液。将将2 2支试管振荡后放在支试管振荡后放在3737水中恒温水中恒温10 10。同。同时取出时取出2 2支试管，观察试管内溶液颜色的变化。支试管，观察试管内溶液颜色的变化。(4)(4)结论：唾液中含有淀粉酶能将淀粉分解成麦芽糖。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？请指出上述某同学的实验设计是否合理？请指出3 3点不合理点不合理之处，并试着写出你的实验设计思路。之处，并试着写出你的实验设计思路。分析分析 该题型是一种实验纠错评价题，体现了考试说明该题型是一种实验纠错评价题，体现了考试说明中中“能对实验方案作出恰当的评价和修订能对实验方案作出恰当的评价和修订”该题是该题是对课本实验四和实验五的延伸和重要补充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：第实验方法和步骤中的错误：第步应在步应在B B试管中加入试管中加入2 2 清水；第清水；第步和第步和第步应作对调，以排除碘液对淀粉步应作对调，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。解作用，但不能证明具体分解后的产物是什么。解析解析：课堂作业课堂作业3 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、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烯和COCO2 2产生量的变化关系。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，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），远乙烯合成抑制剂，气相色谱仪（用于测定乙烯浓度），远红外红外COCO2 2分析仪。分析仪。方法和步骤：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挑选无破损，形状、大小、外观颜色相对一致的香蕉2kg2kg，随机分成，随机分成2 2等份，编号为等份，编号为A A、B B。A A组不做处理，组不做处理，B B组组 。将将A A、B B两组香蕉分别置于两个相同的密闭容器内，并放入两组香蕉分别置于两个相同的密闭容器内，并放入2525恒温箱中。恒温箱中。每隔每隔1 1小时，分别从两个容器内抽取等量气体，小时，分别从两个容器内抽取等量气体，并记录数据。，并记录数据。喷洒一定浓度的乙烯合成抑制剂、喷洒一定浓度的乙烯合成抑制剂、其他条件适宜且与其他条件适宜且与A组相同组相同分别测定分别测定A A、B B两组乙烯和两组乙烯和CO2CO2的浓度值的浓度值每隔每隔3 3天，重复步骤天，重复步骤。所得数据处理后得到下图（图。所得数据处理后得到下图（图1 1、图、图2 2分别表分别表示示A A、B B组实验结果）。组实验结果）。从上图可以看出从上图可以看出COCO2 2产生量与乙烯产生量之间的关产生量与乙烯产生量之间的关系是系是，比较图，比较图1 1和图和图2 2说明：说明：。在生产实践中乙烯合成抑制剂有什么用途：在生产实践中乙烯合成抑制剂有什么用途：_。1呈正相关呈正相关乙烯抑制剂会抑制乙烯抑制剂会抑制CO2CO2的释放、延迟呼吸峰的到来的释放、延迟呼吸峰的到来水果、蔬菜的保鲜水果、蔬菜的保鲜1 1、熟练掌握及准确提取有关题目背景知识和信息、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、相互影响的关系把握事物之间的相互联系、相互影响的关系3 3、根据事实作出科学的判断、归纳、推理等、根据事实作出科学的判断、归纳、推理等小结：小结：实验题解题的基本思路和要求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、条理注意语言表达、书写的科学性、完整性、条理性和规范性性和规范性再再 见见2010年年4月月7日日谢谢谢谢你你的的参参与与再再 见见2010年年4月月7日日实验步骤书写方法实验步骤书写方法（1 1）第）第1 1步是取材、分组编号步是取材、分组编号（2)2)第第2 2步是对实验组和对照组进行不同的处理和相同步是对实验组和对照组进行不同的处理和相同处理；常用语处理；常用语“适量（适量（2mL)2mL)等量；其他条件适宜等量；其他条件适宜且相同且相同（3 3）（一段时间后）观察实验组和对照组不同的实）（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）验现象（观察对象要写具体）21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。培根22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。韩愈23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。马克思24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。莎士比亚25、学习是劳动，是充满思想的劳动。乌申斯基供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎(讲课2019)脊髓灰质炎(讲课2019)