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,第十单元 实验原则与设计,第36讲 实验原则与设计,第十单元 实验原则与设计,考纲考频 1能独立完成考纲规定的教材实验，包括理解实验的目的、原理、方法和操作步骤。(3年6考) 2.具备验证简单生物学实验的能力，并对实验现象和结果进行解释、分 析和处理。(3年4考) 3.具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模 型与系 统分析等科学研究方法。(3年3考) 4.能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订。(3年2考),第十单元 实验原则与设计,1完整的实验设计一般包括实验题目、_、预 期、_观察和收集数据、_、推论、评价、交流等。 2科学探究的一般过程为：观察、_ _设计、完成实验分析数据，_交流、表达和再探究。,假设,实验,提出问题,分析,作出假设,得出结论,3探究实验设计时要遵循三大原则：科学性原则、_和_。 4实验过程中可以变化的因素称为_，生物学实验中常涉及的类型有_、_和无关变量。 5实验一般程序：分组编号_条件处理_。,对照原则,单一变量原则,变量,自变量,因变量,设置对照,观察比较,得出结论,1科研人员为了研究食物对螳螂生长的影响，将刚孵化出的螳螂分为甲、乙、丙、丁四组，分别喂食不同营养的食物(见下表)。表中数字代表所含成分的多少，“”表示没有此成分。则这个实验的对照组是( ) A. 甲 B乙 C丙 D丁,C,2(2015江苏苏北四市模拟)实验中的变量主要有自变量、因变量和无关变量。下列控制无关变量的操作错误的是( ) A验证光合作用能产生淀粉的实验中，首先将实验植物做饥饿处理 B探究唾液淀粉酶的最适pH的实验中，将每一组温度控制在37 C验证光合作用需要光照的实验中，将叶片的一半用黑纸包住 D探究唾液淀粉酶最适温度的实验中，每一组都加入等量的淀粉,C,解析：验证光合作用能产生淀粉的实验中，将实验植物做饥 饿处理，避免植物自身原有的有机物对实验结果产生影响属 于控制无关变量的操作，A项正确；探究唾液淀粉酶的最适 pH的实验中，将每一组温度都控制在37 ,是控制无关变量 温度对实验的影响，B项正确；验证光合作用需要光照的实 验中，将叶片的一半用黑纸包住，这是设置自变量，不是控 制无关变量，C项错误；探究唾液淀粉酶最适温度的实验 中，每一组都加入等量的淀粉，淀粉的量也影响实验的结 果，需要控制，D项正确。,3要研究环境因素对植物生长的影响，在暗室内设立一个斜坡装置，并将植株盆栽固定于斜坡上，再以灯泡连续照射， 如图甲所示。若盆栽内土壤保持潮湿且养分充足，经一段时 间后，此植株的生长情形与下列哪一个图示最相似( ) 解析：植物的茎具有向光性，而根具有向地性，因此植株的生长情况如图D所示。,D,4某同学认为一种植物(X植物)的提取液对“埃博拉”病毒 有抑制作用，他以小白鼠为研究对象设计了如下实验进行探 究： 实验步骤： (1)选择一只健康的小白鼠，给小白鼠注射“埃博拉”病毒； (2)在喂养小白鼠的饲料中加入一定量X植物的提取液，观察小白鼠是否出现患病症状。 该同学的实验存在两点明显的不科学之处，请指出： _。 _。,每组只选一只小白鼠,实验没有设置对照组,解析：该实验的目的是探究X植物的提取液对“埃博拉”病毒是否有抑制作用，自变量是有无X植物的提取液，实验组在小白鼠的饲料中加入一定量X植物的提取液，对照组给小白鼠饲喂不含X植物提取液的饲料。同时该实验每组不能只选一只小白鼠，这样不能排除偶然性。,考点一 实验设计原则,考点二 探究性实验与验证性实验,1科学性原则 包括实验_、实验材料的选择、实验_和实验_的处理等方面要保证不出现科学性错误，要有科学的思想和方法作指导。 2对照原则 对于对照实验，一个实验包括实验组和对照组。_是接受自变量处理的对象组，_ (控制组)是不接受自变量处理的对象组。常用的对照类型有以下几种：,考点一 实验设计原则,原理,方法,结果,实验组,对照组,(1)_：对照组为不作任何处理的对象组。这 里的不作处理，并非什么因素都不给予，而是针对实验所要 研究的因素不给予，以体现实验因素的有无对实验结果的影响。 (2)_：实验与对照在同一对象上进行，不另设对照组。 (3)_：给对照组施以某种实验处理，但不是 所研究的实验因素，以突出实验实施的处理因素与实验所研 究因素的差异，从一个侧面衬托实验因素对实验结果所造成 的影响。 (4)相互对照：不单设对照组，而是几个实验组相互对比。,空白对照,自身对照,条件对照,3单一变量原则 在实验中，变量是指可被操纵的特定因素或条件。单一变量原则是指控制其他因素不变，而只_，观察其对实验结果的影响。 4平行重复原则 为了使实验结果或实验数据更接近真实 情况，避免偶然因素对实验的影响，一般在实验组中控制相同条件下_，以使得出的结论更准确、科学。,改变其中某一因素,多设几组,深度思考,提示：1.空白对照。1号试管。 2属于典型的自身对照实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化为实验组。 3条件对照。乙。 4相互对照。,1某研究小组为验证糖尿病是由胰岛素缺乏引起的，设计了以下实验： 实验材料：健康且年龄、大小等相同的小鼠若干，胰岛素、斐林试剂及其他必需用品。 实验步骤： 第一步：随机选择2只小鼠，切除其中一只小鼠的胰腺，另一只小鼠不切除胰腺但进行相应的切割处理。 第二步：一段时间后分别收集小鼠适量的尿液于试管中，然后滴加斐林试剂，观察颜色变化。 第三步：给切除胰腺的小鼠喂食适量的胰岛素，一段时间后收集适量的尿液于试管中，滴加斐林试剂，观察颜色变化。,请根据以上内容回答问题： (1)指出上述实验步骤中的3项错误：_ _ _ (2)本实验设置了两种对照：一种是_， 另一种是_。,第一步选择2只小鼠(小鼠的数量太少)；第二步、第三步滴加斐林试剂观察颜色变化(无水浴加热)；第三步给切除胰腺的小鼠喂食适量的胰岛素(胰岛素不能喂食),实验小鼠与正常小鼠的空白对照(或空白对照),实验小鼠补充胰岛素的自身前后对照(或前后对照),(3)请设计实验结果记录表，并将正确处理后预期的实验结果填入表中。 答案：实验结果记录表如下,1探究性实验与验证性实验比较,考点二 探究性实验与验证性实验,不知,已知,如果A，则B,假设,2.实验步骤设计的一般步骤 第一步：取材、分组和编号 a取材：探究性实验中一般提供实验的材料，但在设计实验步骤时需注意常用的关键词，如“取相同的(或生理状态相同的)若干只(或株、个等)”。如此设置是防止_对实验结果的影响。 b分组：要体现_、均衡性或者合理的梯度性。常用的关键词为：“随机(或平均)分为若干组”。 c编号：根据实验分组情况而_，如甲组、乙组等，或组、组、组。,无关变量,随机性,编号,第二步：实验处理 实验处理遵循_原则。即除自变量外，其他因素都是相同的。常用的模式为：组施加实验变量，组作为对照不施加实验变量。 第三步：_ 实验的因变量尽可能选择较好地反映与实验的自变量之间的关系，并易于实验人员观察和测定的指标。常用的关键词为“一段时间后观察(测定)做好记录等”。,单一变量,观察、记录,深度思考 2014年我国白酒行业再掀塑化剂风波，使我 们清醒地认识到环境激素对人体的危害。有 人猜测塑化剂的作用类似于雌性激素，可能 会引发性早熟。 (1)若以小鼠作为实验材料，如何选材？ _ (2)若用雌鼠作材料该如何进行分组？能否每组一只雌鼠？ _ (3)如果猜测正确，则实验结果应是怎样的？ _,提示：(1)选用同种、同龄、生理状况相同的幼年雌鼠。 (2)随机、均等分为三组。不能，避免实验时的偶然性，只用一只雌鼠不能排除因个体差异造成的结果不准确。 (3)含适量塑化剂的饲料和含等量适量浓度雌性激素的饲料喂养，都比普通饲料喂养雌鼠的平均发情时间短。,2兔是一种恒温动物，是动物生理实验材料之一。为了探究调节体温的中枢是否为下丘脑，某校生物兴趣小组制订了以下实验方案。 实验假设：下丘脑是调节体温的主要中枢。 材料用具：略。 实验步骤： 取两只健康的、_相同的成年兔，并标记为甲、乙； 用一定的方法破坏甲兔的下丘脑，_；,性别与生理状况,乙兔不做处理作为对照,把甲、乙两兔置于可人工控制的温室中，温室中温度调为0 ，在相对安静的条件下观察24小时，每隔4小时分别测量一次体温，并做好记录。 预期结果与结论： a若甲兔体温发生明显改变，乙兔体温保持相对恒定，则假设成立； b若_，则假设不成立。 将实验步骤补充完整并分析回答： (1)该兴趣小组设计的实验方案有哪些不妥之处？请写出两点。 _； _。,甲、乙两兔体温均保持相对恒定,实验前要先测定甲、乙两兔的体温,实验要有重复性，仅用两只兔进行实验有一定的偶然性,(2)有的同学认为实验组与对照组可在同一只兔身上进行，你是否赞同这个观点？并说明理由。_ _。,赞同。先做不破坏下丘脑的实验，可重复测量体温并记录，再做破坏下丘脑后的实验，进行自身前后对照,解析：本题考查实验变量的控制，排除无关变量就必须 用健康的、性别与生理状况相同的成年兔，自变量为是否破 坏兔的下丘脑，所以设置实验对照时就必须以不做处理(不破坏兔的下丘脑)作为空白对照。要求对实验结果进行预期，由预期结果与结论a就不难得出另一结论b。设计该实验时应遵循 对照性、重复性原则等，所以实验前要先测定甲、乙两兔 的体温，实验要有重复性，仅用两只兔，数量过少，实验偶 然性较大。设置实验对照除空白对照外，还可用自身对 照，即用同一只兔子，再破坏下丘脑前后进行对照。,方法技巧 评价、修订类实验题的解题策略 此类试题要求考生对相应实验的实验原理、目的要求、材料用具、方法步骤、实验现象、结果或结论等内容非常熟悉，能找出实验中错误的地方并给予纠正，常以生物学中一些经典实验或学生实验为基础而设计，要求考生有扎实的基础知识和基本技能，突出了对“双基”的考查。解此类题的一般步骤： 第一步：分析取材是否正确。 第二步：分析实验原理及方法是否正确。 第三步：分析药品与试剂的使用是否合理。,第四步：步骤及操作分析，包括(1)漏做某个实验步骤或颠倒某两个实验步骤的顺序；(2)操作方法错误；(3)有没有设置对照实验，如果有，看对照实验设计是否合理；(4)实验是否遵循单一变量原则；(5)实验是否具有偶然性；(6)有无更为简单的实验方案；(7)实验能否顺利完成；(8)实验的安全性如何。 第五步：分析实验结果是否正常。,易错点1 验证与探究的混淆 点拨 一般来说，验证性实验与探究性实验的实质区 别在于实验结果是已知的还是未知的。如果是已知的，大多可以作为验证性实验来考虑，例如教材中“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验；如果是未知的，就可以作为探究性实验来考虑，例如教材中“影响酶活性的条件”的实验。,易错点2 假说与预期、结果与结论的混淆 点拨 (1)“假说”是指用来说明某 种现 象 但未经证 实 的论题，也是依提出的问题而作出的参考答案。“预期”是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，得出的实验可能出现的假定性结果，即“假如假说成立，则应有何种结果”。 (2)“结果”应为实验实际出现的情况。“结论”是依据实验结果得 出的总 结性的话，若结果与预 期一致，则结论为 假说成立；否则，结论为假说不成立。 (3)验证性实验有时也可以作为探究性实验来说明问题。例如孟德尔的分离定律和自由组合定律的发现过程，就首先提出了假说(未知的)，然后对实验进行了预期。如果实验结果 与预期一致，说明假 说是正确的，是 真理；如 果实验结果与预 期不一致，说明假说是错误的，是谬论。,易错点3 实验开始前测与实验结果处理 点拨 有些实验开始前需对实验状态进行前测，有些实验结果不能直接观察到实验现象，需要对实验结果进行处理，即再进行一个小的实验。 易错点4 对实验原理与实验结果解释的混淆 点拨 (1)实验原理要求写出实验设计的依据，实验设计的主要思路及对实验结果的观测方法。 (2)实验结果解释要求用实验原理把实验结果和实验结论联系起来，叙述好前因后果。,1研究细胞核的功能，把蝾螈的受精卵横缢成有核和无核两部分。( ) 2比较过氧化氢在不同温度条件下的分解实验，该实验的自变量是FeCl3溶液与肝脏研磨液。( ) 3探究Ca2的主动吸收，使细胞外Ca2浓度大于或小于细胞内Ca2浓度。( ) 4探究酵母菌培养过程中的呼吸方式，其因变量是是否产生了CO2。( ),5探究生长素促进插条生根的最适浓度的实验中，需设置不同浓度生长素与清水组作对照。( ) 6观察二氧化硫对植物的影响，可用两组实验相互对照：一组玻璃罩内放入植物，并加入低浓度二氧化硫气体，另一组 玻璃罩内放入相同的植物，并加入高浓度二氧化硫气体。 ( ),
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