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四、验证性、探究性实验,一、生物学实验的设计 1.生物学实验探究的一般程序,科学探究的一般过程可简单地用下图表示：,(1)提出问题，确定实验课题：所谓实验课题的选定，就是实验者首先要确定一个有一定价值的研究课题，明确通过实验要解决什么问题。 (2)作出假设：“假设”也称假说或猜测，是指用来说明某种现象但未经证实的论题，也是对所提出的问题作出的参考答案，即依据发现的事实材料或科学原理，通过创造性思维，提出初步假设。 (3)设计实验方案：设计一个实验来检验假说， 在计划中应该写明详细的实验步骤，以及在实验中要进行哪些观察和测量。设计实验方案是实验探究的最基本环节。,(4)预期结果：在实验设计方案确定以后、实验正式实施之前，根据假说和原理，对实验可能出现的结果进行判断，依据提出的假说进行推理，得出假定性结果或推论，即“如果假设成立，则应有何种结果”。 (5)分析数据：实验结束时要对数据进行分析，看是否存在什么规律或趋势，它们能不能支持假说，它们是否指出了实验中存在的缺陷，是否需要收集更多的数据。 (6)得出结论：在下结论的时候，确定收集的数据是否支持原先的假说。通常需要重复几次实验才能得出最后的结论。结论的得出必须依据实验结果，即若出现的结果与预期结果一致，则得出与先前的假说一致的结论或“假说成立”；若实验出现的结果与预期结果不符，则得出的结论应为“假说不成立”。,2.实验设计的要求,3.实验设计的一般步骤,实验步骤应用简洁科学的语言叙述，一般如下叙述： (1)分组编号：根据实验要求选择适宜的材料和器材，选材应保持条件相同(如：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠)。将实验分为实验组和对照组，可以分两组，也可以分若干组，每组进行明确的标记，如用甲、乙、丙，或者是A、B、C，或者是1、2、3，总之让人一看就知道，便于实验的观察、统计、比较和叙述。 常用语言模板：选择长势相同、大小相似的同种植物随机等量分组，分别编号为A、B、C等；取两支试管，分别编号为甲、乙，各加入等量的某溶液；选择年龄、体重(性别)、健康状况相同的某种动物随机等量分组，分别编号为1、2、3等。,(2)对照处理：根据实验的要求分别对实验组和对照组进行处理，除实验变量外，对实验组和对照组的培养、饲养等条件应相同，即控制无关变量。要注意能体现“单一变量”词语的准确使用，例如使用“等量”、“相同”、“适宜”等词语。 (3)培养(或饲养)、观察、记录：对于植物实验和某些动物实验，分别进行实验处理后，要进行一段时间的培养才能出现结果。而有些实验进行实验处理之后，在短时间内(12 h)就可以观察出现的现象。要仔细观察实验组与对照组出现的差异，记录实验现象和实验数据。,二、探究性实验与验证性实验的比较 1.区别,2.举例,题组一 验证性实验 验证性实验适用于实验结果是已知的实验。题目中常见提问语：“请设计一个实验，验证”“验证(自变量)对(因变量)的影响”或“验证(自变量)与(因变量)的关系。”,1,2,3,4,1,2,3,4,答题模板,1,2,3,4,答案,1.为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠的活动状况为观察指标设计实验。 实验原理：胰岛素具有降低血糖的作用。体内胰岛素含量过高时，引起血糖水平下降，机体出现活动减少，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解。 材料用具：正常小鼠4只、注射器、葡萄糖溶液、生理盐水。 (1)实验步骤： 将正常小鼠随机均分成A、B两组，观察并记录_。,小鼠的活动状况,1,2,3,4,答案,A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组_。 一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B组_。 A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠_。一段时间后，A组小鼠低血糖症状得到缓解，B组_。 (2)该实验过程可以说明_。,小鼠注射等量生理盐水,小鼠的活动状况无变化,注射等量葡萄糖溶液,小鼠的活动状况无变化,胰岛素具有降低血糖的作用,1,2,3,4,答案,(3)分析小鼠注射胰岛素溶液后出现低血糖症状的原因：_ _ _ _。,注射胰岛素溶液后，小鼠体内胰岛素含量过高，引起血糖含量下降，小鼠组织细胞特别是脑组织细胞因血糖供应减少、能量供应不足而发生功能障碍，从而引起低血糖症状,解析,解析,1,2,3,4,2.(2013浙江，31)某同学为研究甲状腺的功能，提出以下实验思路： 将若干只未成年小鼠分为2组： 甲组：不切除甲状腺(假手术) 乙组：切除甲状腺 实验开始时和实验中每隔一段时间，分别测定每只小鼠的耗氧量和体长，并记录。 对测得的数据进行统计分析。 (要求与说明：假手术指进行手术但不切除甲状腺；耗氧量用单位时间的氧气消耗量表示；实验持续时间合适；实验条件均适宜) 请回答： (1)实验目的是_ 。,答案,解析,探究甲状腺激素对小鼠新陈代谢和生长发育(或耗氧量和体,长)的影响,1,2,3,4,解析 本题的自变量是甲状腺激素的有无，因变量为小鼠的新陈代谢和生长发育情况，检测指标是小鼠的耗氧量和体长。故实验目的是探究甲状腺激素对小鼠新陈代谢和生长发育(或耗氧量和体长)的影响。,1,2,3,4,(2)预测实验结果(在右面坐标系中用耗氧量和体长变化的示意曲线表示),解析答案,1,2,3,4,解析 甲组小鼠有甲状腺分泌甲状腺激素，甲组小鼠的新陈代谢正常，故甲组体温正常；乙组小鼠因切除甲状腺缺乏甲状腺激素，故乙组小鼠体温会逐渐有所下降。甲状腺激素还能促进幼年动物的生长发育，故具有甲状腺的甲组小鼠体长有所增加，切除甲状腺的乙组小鼠不能正常生长发育，体长不再增加。,答案 如图所示,(3)分析与讨论 用耗氧量作为检测指标的依据是_ 。 切除甲状腺后，小鼠体长变化的原因是_ 。 上述分组时，还可增设丙组作为实验组，丙组：_ _。,答案,1,2,3,4,甲状腺激素促进新陈代谢，此过程需,消耗氧,甲状腺激素缺乏，小鼠生长发,育停滞,切除甲状腺、给予甲,状腺激素(或不切除甲状腺、给予甲状腺激素),解析,解析 由于甲状腺激素能促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，该过程需消耗氧气，故可用耗氧量作为检测指标。切除甲状腺后，小鼠体长不变的原因是缺乏甲状腺激素，小鼠不能完成正常的生长发育过程。本实验还可增加切除甲状腺后给予甲状腺激素的实验组，也可以是不切除甲状腺、给予甲状腺激素的实验组，以便进一步确定是甲状腺激素在发挥作用。,1,2,3,4,题组二 探究性实验 探究性实验适用于实验结果是未知的实验。题目中常见提问语：“请设计一个实验，探究”“探究(自变量)对(因变量)的影响”或“探究(自变量)与(因变量)的关系”。,1,2,3,4,1,2,3,4,答题模板,(1)材料用具：体积相同的玻璃缸几个，清水，生长发育状况相同的小蝌蚪60只，饲喂蝌蚪的饲料，未经处理的具有生物活性的甲状腺激素，50 的温水处理10 min后的甲状腺激素等。 (2)设计实验的方法步骤。 _。 (3)预测实验结果并得出结论。 _。,3.某同学由温度能影响酶的活性联想到温度能否影响甲状腺激素的生物活性。请以蝌蚪的变态发育情况为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，探究经过50 的温水处理10 min后的甲状腺激素的生物活性是否发生了改变，预测实验结果并得出结论。,解析答案,1,2,3,4,1,2,3,4,解析,解析答案,1,2,3,4,答案 (2)第一步：把生长发育状况相同的小蝌蚪随机平均分成A、B、C三组，分别放在加入等量清水的三个玻璃缸中，A为对照组，B、C为实验组。 第二步：A组每天用适量的未添加甲状腺激素的饲料喂养蝌蚪；B组每天用等量添加适量的未经处理的甲状腺激素的饲料喂养蝌蚪；C组每天用与B组等量的经处理(与50 温水处理10 min)的甲状腺激素的饲料喂养蝌蚪。其他条件相同且适宜。 第三步：把小蝌蚪喂养一段时间后，观察记录蝌蚪发育成青蛙的先后顺序,解析答案,1,2,3,4,(3)如果B组玻璃缸中的蝌蚪发育成青蛙的时间早于A组玻璃缸中的蝌蚪，但晚于C组玻璃缸中的蝌蚪，说明经过50 的温水处理10 min后的甲状腺激素的生物活性增强； 如果C组玻璃缸中的蝌蚪发育成青蛙的时间早于A组玻璃缸中的蝌蚪，但晚于B组玻璃缸中的蝌蚪，说明经过50 的温水处理10 min后甲状腺激素的生物活性减弱； 如果B、C组玻璃缸中的蝌蚪同步发育成青蛙，且均早于A组玻璃缸中的蝌蚪，说明经过50 的温水处理10 min后的甲状腺激素的生物活性不变； 如果A、C组玻璃缸中的蝌蚪同步发育成青蛙，且均晚于B组玻璃缸中的蝌蚪，说明经过50 的温水处理10 min后的甲状腺激素失去生物活性,4.(2015浙江10月选考)欲进行小鼠肝细胞在不同浓度NaCl溶液中发生体积和数量变化的实验，请根据以下提供的实验材料与用具，提出实验思路，预测实验结果并进行分析。 材料与用具：小鼠肝细胞悬液(用质量分数为0.9%NaCl溶液配制)、质量分数为1.3%NaCl溶液、蒸馏水、试管若干支、血细胞计数板、显微镜(具有测距功能)等。 (要求与说明：对NaCl溶液的具体稀释过程、细胞计数的具体操作过程不作要求。不考虑细胞体积变化对计数的影响。绘制曲线时的细胞体积指细胞的平均体积。),1,2,3,4,请回答下列问题： (1)实验思路 _。 _。 _ _。 _。,答案,1,2,3,4,取试管若干支,将质量分数为1.3%NaCl溶液由高到低进行浓度梯度稀释,向各支试管中分别加入肝细胞悬液，放置一定时间,取各试管中的肝细胞悬液，分别滴加到血细胞计数板上，在显微镜下计数并测量细胞直径，记录实验结果,对实验数据进行统计分析,(2)预测实验结果(在以下坐标系中，绘制细胞体积和细胞数量变化示意曲线)：,答案,1,2,3,4,答案 如图,(3)分析与讨论： 当NaCl溶液浓度大于0.9%时，细胞体积与细胞数量发生的变化及其原因是什么？ _。 基于上述实验，怎样才能用肝细胞分离得到纯度较高的细胞膜？ _。,答案,1,2,3,4,NaCl溶液浓度大于0.9%时，细胞体积变小，原因是细胞失水皱缩。细胞数量不变，原因是细胞仍完整,将肝细胞置于蒸馏水中，细胞吸水胀破，然后进行离心等处理，从而得到纯度较高的细胞膜,本课结束,
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