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1、高实验与探究 中生物配人教第一章第二讲第1页，此课件共47页哦授课提示授课提示:对应学生用书第对应学生用书第9页页 一、掌握实验操作技能一、掌握实验操作技能,并能将这些相关的方法和技能进行综合运用并能将这些相关的方法和技能进行综合运用 第2页，此课件共47页哦 实验类实验类型型 实验实验名称名称 实验实验一般程序一般程序 显显微微镜观镜观察察类类实验实验1.用高倍用高倍显显微微镜观镜观察几种察几种细细胞胞2.观观察察DNA和和RNA在在细细胞中的分布胞中的分布3.用高倍用高倍显显微微镜观镜观察叶察叶绿绿体和体和线线粒体粒体4.观观察植物察植物细细胞的吸水和失水胞的吸水和失水5.观观察察细细胞的
2、有胞的有丝丝分裂和减数分裂分裂和减数分裂取材取材 (染色染色)制片制片 显显 微微观观察察 结论结论 探究性探究性实验实验1.影响影响酶酶活性的条件活性的条件2.探究酵母菌探究酵母菌细细胞呼吸的方式胞呼吸的方式3.低温低温诱导诱导染色体数目染色体数目变变化化4.植物生植物生长长素素类类似物似物对对插条生根的作用插条生根的作用分分组编组编号号 设设置置对对照照 条件条件处处理理 观观察比察比较较 得出得出结论结论5.探究培养液中酵母菌种群数量的探究培养液中酵母菌种群数量的变变化化6.探究水箱探究水箱(或或鱼鱼缸缸)中群落的演替中群落的演替处处理理 观观察察 结论结论 验证验证性性实验实验1.检测
3、检测生物生物组织组织中的糖中的糖类类、脂肪和蛋白、脂肪和蛋白质质2.绿绿叶中色素的提取和分离叶中色素的提取和分离选择选择材料材料 材料材料处处理理 检测检测 或分离或分离 观观察察 模模拟调查类验拟调查类验1.通通过过模模拟实验拟实验探究膜的透性探究膜的透性2.模模拟拟探究探究细细胞表面胞表面积积与体与体积积的关系的关系3.模模拟拟尿糖的尿糖的检测检测选择选择材料材料 模模拟拟研究研究 结论结论4.调查调查人群中的人群中的遗传遗传病病5.土壤中土壤中动动物物类类群的丰富度的研究群的丰富度的研究选择课题选择课题 课题选择课题选择理由理由 收收集、集、处处理材料理材料 结论结论(一一)考纲要求的教
4、材实验归纳分类考纲要求的教材实验归纳分类 第3页，此课件共47页哦(二二)、中学生物实验涉及的基本技术归纳、中学生物实验涉及的基本技术归纳1.光学显微镜的使用光学显微镜的使用 适用于观察生物的微观结构适用于观察生物的微观结构,如观察叶绿体和线粒体。注意正确掌如观察叶绿体和线粒体。注意正确掌 握低倍镜和高倍镜的使用技术握低倍镜和高倍镜的使用技术:(1)使用低倍镜应注意正确对光和调焦使用低倍镜应注意正确对光和调焦(粗、细准焦螺旋的调节粗、细准焦螺旋的调节)。(2)高倍镜的使用方法包括高倍镜的使用方法包括:低倍镜下找到清晰物像并移至视野中央。低倍镜下找到清晰物像并移至视野中央。转动转换器转动转换器,
5、使高倍物镜正对通光孔。使高倍物镜正对通光孔。调节细准焦螺旋至物像清晰。调节细准焦螺旋至物像清晰。第4页，此课件共47页哦2.玻片标本的制作玻片标本的制作 适用于显微观察适用于显微观察,凡需在显微镜下观察的生物材料凡需在显微镜下观察的生物材料,必须先制成玻片标本。必须先制成玻片标本。包括包括:(1)压片法压片法(如洋葱根尖细胞的有丝分裂如洋葱根尖细胞的有丝分裂)。压片的一般过程是。压片的一般过程是:取材取材 固定固定 解离解离(对不易分散的材料用盐酸处理对不易分散的材料用盐酸处理)漂洗漂洗 染色染色 压片压片 观察。观察。(2)装片法装片法(如高倍镜下观察叶绿体和细胞质的流动如高倍镜下观察叶绿体
6、和细胞质的流动)。其过程是。其过程是:将材料在载玻片水滴中展将材料在载玻片水滴中展平平 放盖玻片时应从一侧慢慢盖在水滴上放盖玻片时应从一侧慢慢盖在水滴上,防止气泡产生防止气泡产生 对材料染色或改变溶液浓度对材料染色或改变溶液浓度 观察。观察。3.研磨、过滤研磨、过滤 适用于从生物组织中提取物质适用于从生物组织中提取物质,如酶、色素等。如酶、色素等。4.纸层析技术纸层析技术 适用于溶液中物质的分离适用于溶液中物质的分离,如绿叶中色素的分离。主要步骤包括制备滤纸条、画滤液细线、层如绿叶中色素的分离。主要步骤包括制备滤纸条、画滤液细线、层析分离。析分离。第5页，此课件共47页哦5.恒温技术恒温技术
7、适用于酶参加的生化反应适用于酶参加的生化反应,一般用水浴或恒温箱。一般用水浴或恒温箱。6.解离技术解离技术 用于破坏细胞壁用于破坏细胞壁,分散植物细胞分散植物细胞,制作临时装片制作临时装片,如观察有丝分裂如观察有丝分裂 时制片的解离过程。时制片的解离过程。7.比色法比色法:适用于还原糖、脂肪和蛋白质的检测等适用于还原糖、脂肪和蛋白质的检测等 另外还有根尖培养、幼小动物的饲养、植物必需元素的鉴另外还有根尖培养、幼小动物的饲养、植物必需元素的鉴 定、定、同位素示踪技术等。同位素示踪技术等。第6页，此课件共47页哦二、具备验证简单生物学事实的能力二、具备验证简单生物学事实的能力,并对实验现象和结果进
8、行并对实验现象和结果进行 解释、分析和处理。解释、分析和处理。(一一)教材经典实验分析教材经典实验分析,方法技能迁移方法技能迁移1.细胞内物质或结构的检测方法细胞内物质或结构的检测方法 (1)淀粉淀粉:碘液碘液;(2)还原糖还原糖:斐林试剂、班氏试剂斐林试剂、班氏试剂;(3)CO2:Ca(OH)2溶液或酸碱指示剂溶液或酸碱指示剂;(4)乳酸乳酸:pH试纸试纸;(5)有有O2:余烬木条复燃余烬木条复燃;无无O2:火焰熄灭火焰熄灭;(6)脂肪脂肪:苏丹苏丹或苏丹或苏丹染液染液;(7)蛋白质蛋白质:双缩脲试剂双缩脲试剂;(8)染色体染色体:龙胆紫、醋酸洋红溶液龙胆紫、醋酸洋红溶液;(9)DNA:甲基
9、绿甲基绿;RNA:吡罗红吡罗红;(10)线粒体线粒体:健那绿。健那绿。第7页，此课件共47页哦2.实验结果的显示方法实验结果的显示方法 (1)光合速率光合速率:O2释放量、释放量、CO2吸收量或淀粉产生量吸收量或淀粉产生量;(2)呼吸速率呼吸速率:O2吸收量、吸收量、CO2释放量或淀粉减少量释放量或淀粉减少量;(3)原子转移途径原子转移途径:放射性同位素示踪法放射性同位素示踪法;(4)细胞液浓度大小细胞液浓度大小:质壁分离质壁分离;(5)细胞是否死亡细胞是否死亡:质壁分离、亚甲基蓝溶液染色质壁分离、亚甲基蓝溶液染色;(6)甲状腺激素作用甲状腺激素作用:动物耗氧量、发育速度等动物耗氧量、发育速度
10、等;(7)生长激素作用生长激素作用:生长速度生长速度(体重变化、身高变化体重变化、身高变化);(8)胰岛素作用胰岛素作用:动物活动状态。动物活动状态。第8页，此课件共47页哦3.实验条件的控制方法实验条件的控制方法 (1)增加水中氧气增加水中氧气:泵入空气或吹气或放入绿色植物泵入空气或吹气或放入绿色植物;(2)减少水中氧气减少水中氧气:容器密封或油膜覆盖或用凉开水容器密封或油膜覆盖或用凉开水;(3)除去容器中除去容器中CO2:NaOH溶液或溶液或KOH溶液溶液;(4)除去叶片中原有淀粉除去叶片中原有淀粉:置于黑暗环境一昼夜置于黑暗环境一昼夜;(5)除去叶片中叶绿素除去叶片中叶绿素:酒精加热酒精
11、加热;(6)除去光合作用对呼吸作用的干扰除去光合作用对呼吸作用的干扰:给植株遮光给植株遮光;(7)如何得到单色光如何得到单色光:棱镜色散或彩色薄膜滤光棱镜色散或彩色薄膜滤光;(8)血液抗凝血液抗凝:加入柠檬酸钠加入柠檬酸钠;(9)各种细胞器的提取各种细胞器的提取:细胞匀浆离心细胞匀浆离心;4.实验中控制温度的方法实验中控制温度的方法 (1)还原糖鉴定还原糖鉴定:水浴加热煮沸水浴加热煮沸;(2)酶促反应酶促反应:水浴保温水浴保温;(3)用酒精溶解叶中的叶绿素用酒精溶解叶中的叶绿素:酒精要隔水加热酒精要隔水加热;(4)DNA的二苯胺试剂鉴定的二苯胺试剂鉴定:水浴煮沸加热水浴煮沸加热;(5)细胞和组
12、织培养以及微生物培养细胞和组织培养以及微生物培养:恒温培养。恒温培养。第9页，此课件共47页哦(二二)验证性实验和探究性实验验证性实验和探究性实验1.二者的比较二者的比较 (1)验证性实验验证性实验 验证性实验是验证某一个结论是否正确的实验。验证性实验是验证某一个结论是否正确的实验。实验者在实验前已经了解并掌握了相关理论知识实验者在实验前已经了解并掌握了相关理论知识,并对实验现并对实验现 象有了一定了解或已形成一定认识或提出了某种假说象有了一定了解或已形成一定认识或提出了某种假说,而且这种而且这种 假说是比较确定的假说是比较确定的,即按照假设成立即按照假设成立,应出现何种结果应出现何种结果,再
13、通过具体再通过具体 实验来证明相应的生物学现象或事实。实验来证明相应的生物学现象或事实。通过验证性实验可以对研究对象进行更深入地了解通过验证性实验可以对研究对象进行更深入地了解,也能证明也能证明 某种假设是否正确某种假设是否正确,从而加深对所学生物学知识的理解和记忆。从而加深对所学生物学知识的理解和记忆。由于实验者在实验前大多已掌握了实验结果和实验结论由于实验者在实验前大多已掌握了实验结果和实验结论,因此因此 实验者对实验结果的预期常常是惟一的。实验者对实验结果的预期常常是惟一的。第10页，此课件共47页哦(2)探究性实验探究性实验探究性实验是探究研究对象的未知属性、特性以及与其他因素的关系的
14、实验。探究性实验是探究研究对象的未知属性、特性以及与其他因素的关系的实验。实验者在实验前对研究对象不了解或不完全了解实验者在实验前对研究对象不了解或不完全了解,完全由实验者去尝试、完全由实验者去尝试、探索和研究探索和研究,它是一种真正意义的科学研究它是一种真正意义的科学研究,探究性实验对生物科学的发展探究性实验对生物科学的发展起了极大的推动作用。起了极大的推动作用。探究性实验是根据一定的实验目的探究性实验是根据一定的实验目的,利用现有的实验条件利用现有的实验条件,通过控制实验通过控制实验变量的改变干扰研究对象变量的改变干扰研究对象,并观察实验结果并观察实验结果(现象现象)和推理得出实验结论。和
15、推理得出实验结论。由于实验者在实验前提出的假说往往是比较模糊的由于实验者在实验前提出的假说往往是比较模糊的,也没有掌握最后的实验结果和实验也没有掌握最后的实验结果和实验结论结论,因此对实验结果的预期也是不确定的因此对实验结果的预期也是不确定的,只能把各种有可能出现的实验现象都考虑在只能把各种有可能出现的实验现象都考虑在内内,再由各种现象推出相应的实验结论。再由各种现象推出相应的实验结论。此类实验一般需经过探究得出实验结论此类实验一般需经过探究得出实验结论,往往需讨论往往需讨论,即即“如果出现结果如果出现结果a会会怎样怎样,如果出现结果如果出现结果b或或c又会怎样又会怎样”。第11页，此课件共4
16、7页哦 探究性实验探究性实验 验证性实验验证性实验 实验名称实验名称鉴定某人是否出现糖鉴定某人是否出现糖尿尿验证某糖尿病患者尿验证某糖尿病患者尿液中含葡萄糖液中含葡萄糖 实验原理实验原理相同相同(斐林试剂与可溶性还原糖作用呈现砖红色斐林试剂与可溶性还原糖作用呈现砖红色沉淀沉淀)实验步骤实验步骤相同相同(取尿液后加斐林试剂水浴加热取尿液后加斐林试剂水浴加热,观察实验观察实验现象现象)实验现象实验现象出现或不出现砖红色出现或不出现砖红色沉淀沉淀出现砖红色沉淀出现砖红色沉淀 预期实验结果预期实验结果出现或不出现砖红色出现或不出现砖红色沉淀沉淀出现砖红色沉淀出现砖红色沉淀 实验结论实验结论若出现砖红色
17、沉淀若出现砖红色沉淀,证证明此人出现糖尿明此人出现糖尿;若不若不出现砖红色沉淀出现砖红色沉淀,证明证明此人不出现糖尿此人不出现糖尿糖尿病患者尿液中含糖尿病患者尿液中含葡萄糖葡萄糖2.举例举例 第12页，此课件共47页哦三、具备对一些生物学问题进行初步探究的能力三、具备对一些生物学问题进行初步探究的能力,包括运用观察、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。方法。(一一)实验设计的基本理论实验设计的基本理论 实验是科学研究过程中的一个重要环节实验是科学研究过程中的一个重要环节,是在人为控制条件下是在人为控制条件下,
18、研究研究 对象的变化对象的变化,以其结果论证科学结论的一种科学方法。由于研究问以其结果论证科学结论的一种科学方法。由于研究问 题性质的不同题性质的不同,科学研究的方法也有差异科学研究的方法也有差异,但通常分为以下几步但通常分为以下几步:1.观察观察 观察是科学研究方法的第一步观察是科学研究方法的第一步,这里的观察这里的观察,是在处于自然常态条件下是在处于自然常态条件下 进行或通过实验观察。对事物进行观察时必须周详进行或通过实验观察。对事物进行观察时必须周详,并将它们记录下并将它们记录下 来。而尤为重要的是要保持客观的态度。人们常希望看到人想要看来。而尤为重要的是要保持客观的态度。人们常希望看到
19、人想要看 或应该看到的现象或应该看到的现象,因此而影响观察结果因此而影响观察结果,产生偏差。产生偏差。2.提出问题提出问题 人们对事物作缜密观察以后人们对事物作缜密观察以后,常常由于好奇心或想作进一步的了解而常常由于好奇心或想作进一步的了解而 提出问题提出问题,虽然任何人都能提出问题虽然任何人都能提出问题,但只有有意义的问题才值得探讨但只有有意义的问题才值得探讨,因此因此,进行研究时进行研究时,不仅要提出问题不仅要提出问题,而且要提出确切的问题。此外而且要提出确切的问题。此外,对对 问题的叙述问题的叙述,也要清楚而正确也要清楚而正确,例如例如“豌豆为什么子一代只出现显性性豌豆为什么子一代只出现
20、显性性 状状,子二代却出现性状分离子二代却出现性状分离?分离比为什么都接近分离比为什么都接近31呢呢?”第13页，此课件共47页哦3.假说假说 科学方法的第三步是假说。假说科学方法的第三步是假说。假说,也称假设或猜测也称假设或猜测,指用来说明某种现象但未经证实指用来说明某种现象但未经证实论题论题,也就是对所提的问题所作出的参考答案。假说一般为两步骤也就是对所提的问题所作出的参考答案。假说一般为两步骤:第一步第一步,提前假提前假说说,即依据发现的事实材料或已知的科学原理即依据发现的事实材料或已知的科学原理,通过创造性思维通过创造性思维,提出初步假定提出初步假定;第二第二步步,作出预期作出预期(推
21、断推断),即依据提出的假说即依据提出的假说,进行推理进行推理,得出假定性的结论得出假定性的结论;例如例如,孟德尔孟德尔一对相对性状的实验一对相对性状的实验,其假说是其假说是:控制性状的基因都是成对存在的控制性状的基因都是成对存在的;在杂合子形成配在杂合子形成配子时彼此分离子时彼此分离,分别进入不同的配子分别进入不同的配子;其预期结果是其预期结果是:“F1与隐性亲本相交后代高与隐性亲本相交后代高茎与矮茎的比例茎与矮茎的比例11”。实验预期是较具体的推断。实验预期是较具体的推断。一个问题常有多个可能的答案一个问题常有多个可能的答案,但通常只有一个是正确的。因此但通常只有一个是正确的。因此,假设是对
22、还是错假设是对还是错,还还需要加以验证需要加以验证,即依据假设或预期即依据假设或预期,设计实验方案设计实验方案,进行实验验证。进行实验验证。4.实验实验 实验是验证假说和解决问题的最终途径实验是验证假说和解决问题的最终途径,指在人为控制的条件下研究事指在人为控制的条件下研究事物的变化的一种方法。这是科学方法的最大特色物的变化的一种方法。这是科学方法的最大特色,也是科学方法中最也是科学方法中最困难的一步。如何求证假设可充分展现研究者的才华。在科学实验中困难的一步。如何求证假设可充分展现研究者的才华。在科学实验中,要掌握或贯彻以下几点要掌握或贯彻以下几点:第14页，此课件共47页哦(1)变量变量变
23、量变量,或称因子或称因子,是指实验过程中所被操作的特定因素或条件是指实验过程中所被操作的特定因素或条件,按性质不同按性质不同,通常可分为两通常可分为两类类:自变量与因变量自变量与因变量自变量自变量,也称为实验变量也称为实验变量,指实验中由实验者所操纵的因素或条件。因变量指实验中由实验者所操纵的因素或条件。因变量,亦称反亦称反应变量应变量,指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常,自变量是原因自变量是原因,因变量因变量是结果是结果,二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例
24、如,在在“温度对酶活性温度对酶活性”的实验中的实验中,所给定的低温所给定的低温(冰块冰块)、适温、适温(37)、高温、高温(沸水浴沸水浴)就就是实验变量。而由于低温、适温、高温条件变化是实验变量。而由于低温、适温、高温条件变化,唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化也随之变化,这就是反应变量这就是反应变量,该实验即在于获得和解释温度变化该实验即在于获得和解释温度变化(自变量自变量)与酶的与酶的活性活性(因变量因变量)的因果关系。的因果关系。第15页，此课件共47页哦无关变量与额外变量无关变量与额外变量无关变量无关变量,也称控制变量也称控制变量,指实验中除实验变量以外
25、的影响实验现象或结果的因素或条指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。额外变量件。额外变量,也称干扰变量也称干扰变量,指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然,额额外变量会对反应变量有干扰作用外变量会对反应变量有干扰作用,例如例如,上述实验中除实验变量上述实验中除实验变量(低温、适温、高低温、适温、高温温)以外以外,试管洁净程度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂试管洁净程度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯度溶液的剂量、浓度和纯度,实验操作程度实验操作程度,温度处理的时间长短等等温度处理的时间长
26、短等等,都都属于无关变量属于无关变量,要求对低温、适温、高温要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的组实验是等同、均衡、稳定的;如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件,对对3个实验组的给定不等同、不个实验组的给定不等同、不均衡均衡,不稳定不稳定,则会在实验结果中产生额外变量则会在实验结果中产生额外变量,出现干扰出现干扰,造成误差。实验的关键之一造成误差。实验的关键之一在于控制无关变量或减少额外变量在于控制无关变量或减少额外变量,以减少误差。以减少误差。第16页，此课件共47页哦(2)单一变量原则单一变量原则单一变量原则是处理实验中的复杂关系的
27、准则之一。它有两层意思单一变量原则是处理实验中的复杂关系的准则之一。它有两层意思:一是确保一是确保“单一变单一变量量”的实验观测的实验观测,即不论一个实验有几个实验变量即不论一个实验有几个实验变量,都应做到一个实验变量对应观测一个都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量反应变量;二是确保二是确保“单一变量单一变量”的操作规范的操作规范,即实验操作中要尽可能避免无关变量及额即实验操作中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。例如外变量的干扰。例如,上述实验遵循单一变量原则上述实验遵循单一变量原则,第一第一,在观测上要做到在观测上要做到:低温处理观测低温处理观测记录低温下的变化和结果记录低温下的变化
28、和结果,高温处理观测记录高温下的变化和结果高温处理观测记录高温下的变化和结果,反应变量不能混淆反应变量不能混淆;第二第二,在操作上要做到在操作上要做到:对对3个实验要在预先的低温、适温、高温条件下做实验处理个实验要在预先的低温、适温、高温条件下做实验处理,常见常见的错误是先在常温下做处理再放到低温、适温、高温条件中进行观测的错误是先在常温下做处理再放到低温、适温、高温条件中进行观测;这样就混入了这样就混入了“常温常温”这个无关变量及额外变量。总之这个无关变量及额外变量。总之,实验设计、实验的全过程实验设计、实验的全过程,都应遵循单一变量原都应遵循单一变量原则。则。第17页，此课件共47页哦(3
29、)控制与平衡控制控制与平衡控制保证实验不受干扰或将干扰因素降低到最低程度保证实验不受干扰或将干扰因素降低到最低程度控制控制,是处理实验中变量关系的又一准则是处理实验中变量关系的又一准则,指实验要严格地操纵实验变量指实验要严格地操纵实验变量,以获取反应以获取反应变量。与此同时变量。与此同时,还要严格地均衡无关变量还要严格地均衡无关变量,以消除额外变量的干扰。一句话以消除额外变量的干扰。一句话,通过实通过实验控制验控制,尽量消除实验误差尽量消除实验误差,以取得较为精确的实验结果。以取得较为精确的实验结果。如果说如果说“单一变量单一变量”原则原则,主要是对实验变量与反应变量的控制而言主要是对实验变量
30、与反应变量的控制而言,而这里的而这里的“平衡控制平衡控制”,则主要是对无关变量与额外变量的控制而说的则主要是对无关变量与额外变量的控制而说的,意思是说意思是说,实验中的实验中的无关变量的因素条件无关变量的因素条件,很难避免很难避免,只能设法平衡和抵消它们的影响只能设法平衡和抵消它们的影响,常用的方法有常用的方法有:单组实验法单组实验法 对一组对一组(或一个或一个)对象对象,既用既用A法法,又用又用B法法,顺序随机或轮流循顺序随机或轮流循环环,这是生物实验常用的实验方法。例如这是生物实验常用的实验方法。例如,“观察植物细胞的质壁分离与观察植物细胞的质壁分离与复原复原”实验实验,通常是将做好的洋葱
31、紫色鳞片叶表皮细胞装片通常是将做好的洋葱紫色鳞片叶表皮细胞装片,先用蔗糖溶先用蔗糖溶液做质壁分离观察液做质壁分离观察,接着又用清水做质壁分离复原观察接着又用清水做质壁分离复原观察,这就是单组实验这就是单组实验法。由于对象同一法。由于对象同一,无关变量影响也就被平衡和抵消了。无关变量影响也就被平衡和抵消了。第18页，此课件共47页哦等组实验法等组实验法 将状况相等的对象分成两组或多组将状况相等的对象分成两组或多组,一组用一组用A法法,另一组用另一组用B法法,这也这也是生物实验常用的实验方法。例如是生物实验常用的实验方法。例如,“植物激素与向性植物激素与向性”设计了设计了5组实验组实验,其对象是玉
32、其对象是玉米幼苗米幼苗,要求品种、萌发期、粗细、大小、长势等状况都是相同的要求品种、萌发期、粗细、大小、长势等状况都是相同的,这就是等组这就是等组实验法实验法,无关变量的影响起到了平衡和消除作用。无关变量的影响起到了平衡和消除作用。轮组实验法轮组实验法 对两组或两组以上的对象对两组或两组以上的对象,循环进行两个或两个以上的实验处理循环进行两个或两个以上的实验处理,如甲组如甲组A法、法、B法法;乙组乙组B法、法、A法等法等,这样能有效的平衡和抵消无关变量的影响。这样能有效的平衡和抵消无关变量的影响。自然自然,操作起来要麻烦一些。例如操作起来要麻烦一些。例如,“植物向光性植物向光性”实验实验,可随
33、机取可随机取2株株(组组)生长状况生长状况并不相等的玉米幼苗并不相等的玉米幼苗,作如下实验处理作如下实验处理:甲组甲组:玉米幼苗玉米幼苗A选用选用“不透光不透光”处理处理 B选用选用“单侧光单侧光”处理处理乙组乙组:玉米幼苗玉米幼苗C选用选用“单侧光单侧光”处理处理 D选用选用“不透光不透光”处理处理实验结果实验结果,则是则是A+D(“不透光不透光”)B+C(“单侧光单侧光”)的比较的比较,这就是轮组实验法。这这就是轮组实验法。这种实验处理的匹配种实验处理的匹配,对平衡、消除无关变量和额外变量更有说服力。对平衡、消除无关变量和额外变量更有说服力。第19页，此课件共47页哦(4)对照对照对照是实
34、验控制的手段之一对照是实验控制的手段之一,目的还是在于消除无关变量对实验结果的影响。实验目的还是在于消除无关变量对实验结果的影响。实验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,既可排除无关变既可排除无关变量的影响量的影响,又可增加实验结果的可信度和说服力。又可增加实验结果的可信度和说服力。通常通常,一个实验总分为实验组和对照组。实验组一个实验总分为实验组和对照组。实验组,是接受实验变量处理的对象组是接受实验变量处理的对象组:对照组对照组,也称控制组也称控制组,对实验假设而言对实验假设而言,是不接受实验变量处理的对象组是不接
35、受实验变量处理的对象组,至于哪个作为实验组至于哪个作为实验组,哪哪个作为对照组个作为对照组,一般是随机决定的一般是随机决定的,这样这样,从理论上说从理论上说,由于实验组与对照组的无关变量的由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的影响是相等的,被平衡了的被平衡了的,故实验组与对照组两者之差异故实验组与对照组两者之差异,则可认定为是来自实验变量则可认定为是来自实验变量的效果的效果,这样的实验结果是可信的。按对照的内容和形式上的不同这样的实验结果是可信的。按对照的内容和形式上的不同,通常有以下对照类型通常有以下对照类型:空白对照空白对照 指不做任何实验处理的对象组。例如指不做任何实验处理的对象组。
36、例如,在在“生物组织中可溶性还原糖生物组织中可溶性还原糖的鉴定的鉴定”的实验中的实验中,向甲试管溶液加入试剂向甲试管溶液加入试剂,而乙试管溶液不加试剂而乙试管溶液不加试剂,一起进行沸水一起进行沸水浴浴,比较它们的变化。这样比较它们的变化。这样,甲为实验组甲为实验组,乙为对照组乙为对照组,且乙为典型的空白对照。空且乙为典型的空白对照。空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果,增强了说服力。增强了说服力。第20页，此课件共47页哦自身对照自身对照 指实验与对照在同一对象上进行指实验与对照在同一对象上进行,即不另设对照组。单组法和轮组法即不另设对照组
37、。单组法和轮组法,一一般都包含有自身对照。如般都包含有自身对照。如“植物细胞质壁分离和复原植物细胞质壁分离和复原”实验实验,就是典型的自身对照。自就是典型的自身对照。自身对照身对照,方法简便方法简便,关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异,实验处理前的对象状实验处理前的对象状况为对照组况为对照组,实验处理后的对象变化则为实验组。实验处理后的对象变化则为实验组。条件对照条件对照 指虽给对象施以某种实验处理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但这种处理是作为对照意义的,或者或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。例如说这种处理不
38、是实验假设所给定的实验变量意义的。例如,“动物激素饲喂小动物动物激素饲喂小动物”的实习实验的实习实验,采用等组实验法采用等组实验法,其实验设计方案是其实验设计方案是:甲组甲组:饲喂甲状腺激素饲喂甲状腺激素(实验组实验组),乙组乙组:饲喂甲状腺抑制剂饲喂甲状腺抑制剂(条件对照组条件对照组);丙组丙组:不饲喂药剂不饲喂药剂(空白对照组空白对照组);显然显然,乙组为条件对照。该实验即设置了条件对照乙组为条件对照。该实验即设置了条件对照,又设置了空白对照又设置了空白对照,通过通过比较、对照、更能充分说明实验变量比较、对照、更能充分说明实验变量甲状腺激素能促进动物的生长发育。甲状腺激素能促进动物的生长发
39、育。第21页，此课件共47页哦相互对照相互对照 指不另设对照组指不另设对照组,而是几个实验组相互对比对照而是几个实验组相互对比对照,在等组实验法中在等组实验法中,大都是运用相互对照大都是运用相互对照,如如“植物的向性植物的向性”的等组实验中的等组实验中,5个实验组所采用的都个实验组所采用的都是相互对照是相互对照,较好的平衡和抵消了无关变量的影响较好的平衡和抵消了无关变量的影响,使实验结果更具有说服力。使实验结果更具有说服力。特别提醒：特别提醒：通常把改变生物生长所需正常条件的组为实验组。如通常把改变生物生长所需正常条件的组为实验组。如,对叶片遮光处理的对叶片遮光处理的实验组、不遮光为对照组。实
40、验组、不遮光为对照组。第22页，此课件共47页哦 5.结论结论 观察、实验的价值即在于获得验证性的结果。因此观察、实验的价值即在于获得验证性的结果。因此,在实验中要记录在实验中要记录 实验的事实、现实验的事实、现象和数据象和数据,即捕捉、记录由实验变量而带来的反应变量。然后即捕捉、记录由实验变量而带来的反应变量。然后,论证、说明实验中的自论证、说明实验中的自变量与因变量的因果关系变量与因变量的因果关系,从而得到实验的结果。从而得到实验的结果。如果所获得的结果与假设相符如果所获得的结果与假设相符,则则肯定假设肯定假设;如果结果与假设不相符如果结果与假设不相符,则否定假设则否定假设;如果结果与假设
41、无关如果结果与假设无关,则无从判断。则无从判断。最后得出结论。最后得出结论。科学实验必须遵循真实、客观的基本准则科学实验必须遵循真实、客观的基本准则,即实验中的观察一定要实事即实验中的观察一定要实事求是求是,一切从实验出发一切从实验出发,使获取的材料使获取的材料(事实、现象、数据事实、现象、数据)尽可能的反映客观尽可能的反映客观事物的本来面目事物的本来面目,不能凭空胡诌不能凭空胡诌,不能片面武断。不能片面武断。以上科学方法是进行实验设计以上科学方法是进行实验设计,制定实验方案的理论依据。制定实验方案的理论依据。第23页，此课件共47页哦6.生物学探究实验的一般方法生物学探究实验的一般方法 第2
42、4页，此课件共47页哦(二二)实验设计的思路实验设计的思路1.实验设计的原理实验设计的原理 (1)科学性原则科学性原则 所谓科学性所谓科学性,是指实验目的要明确是指实验目的要明确,实验原理要正确实验原理要正确,实验材料和实实验材料和实 验手段的选择要验手段的选择要恰当恰当,整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。如其他学科领域的基本原则。如:淀粉酶水解淀粉的顺序问题。淀粉酶水解淀粉的顺序问题。(2)可行性原则可行性原则 可行性原则是指在设计生物学实验时可行性原则是指在设计生物学实
43、验时,从实验原理、实验的实施到实从实验原理、实验的实施到实验结果的产生验结果的产生;都具有可行性。都具有可行性。(3)简便性原则简便性原则 设计实验时设计实验时,要考虑到实验材料容易获得要考虑到实验材料容易获得,实验装置比较简单实验装置比较简单,实验药品比较便实验药品比较便宜宜,实验操作过程比较简便实验操作过程比较简便,实验步骤比较少实验步骤比较少,实验时间比较短。实验时间比较短。第25页，此课件共47页哦(4)可重复性可重复性重复、随机和对照是保证实验结果正确性的三大原则重复、随机和对照是保证实验结果正确性的三大原则,多年来为研究者所公多年来为研究者所公认。因此认。因此,在实验设计中也必须注
44、意实验的可重复性。任何实验都必须要有在实验设计中也必须注意实验的可重复性。任何实验都必须要有足够的实验次数足够的实验次数,才能判断结果的可靠性才能判断结果的可靠性,设计的实验不能只能进行一次设计的实验不能只能进行一次,在在无法重复的情况下无法重复的情况下,作为正式结论作为正式结论,这样的结论易被推翻。这样的结论易被推翻。(5)对照原则对照原则(6)等量原则等量原则选取实验材料或试剂时不同组别应保持相同选取实验材料或试剂时不同组别应保持相同(或基本相同或基本相同)或相等或相等,确保实验不会确保实验不会由于实验材料的原因而产生误差干扰实验结果。由于实验材料的原因而产生误差干扰实验结果。第26页，此
45、课件共47页哦2.实验设计的内容实验设计的内容 一个比较完整的实验设计方案一个比较完整的实验设计方案,一般包括以下几方面的内容一般包括以下几方面的内容:实验题目的确定实验题目的确定;提提出假说出假说;设计实验方法和步骤设计实验方法和步骤;提出实验的预期结果提出实验的预期结果;要观察和搜集的数据及方要观察和搜集的数据及方法。书写实验设计方案通常包括法。书写实验设计方案通常包括:实验课题、实验假说、实验预期、实验目的要求、实验课题、实验假说、实验预期、实验目的要求、实验方法类型、实验对照类、实验材料用具、实验方法步骤和实验结论与讨论等项目实验方法类型、实验对照类、实验材料用具、实验方法步骤和实验结
46、论与讨论等项目,而在中学生物课本的实验指导中而在中学生物课本的实验指导中,实验假说和实验预期大都隐含在实验假说和实验预期大都隐含在”实验原理实验原理”中。中。实验方法类别、实验对照类型则一般隐含在方法步骤里。实验方法类别、实验对照类型则一般隐含在方法步骤里。3.实验设计的关键环节实验设计的关键环节 (1)实验设计中的假说实验设计中的假说 在实验设计中在实验设计中,每一个实验目的的确定每一个实验目的的确定,都是一个实验假说的形成过程。我们作出都是一个实验假说的形成过程。我们作出实验假说时实验假说时,必须在注意假说的预见性的同时必须在注意假说的预见性的同时,强调客观性和多样性。强调客观性和多样性。
47、(2)实验材料和实验手段的选择实验材料和实验手段的选择 选择恰当的材料和手段选择恰当的材料和手段,是所设计的实验能否达到预期结果的重要保证。是所设计的实验能否达到预期结果的重要保证。(3)反应变量的确定和控制反应变量的确定和控制 依据实验条件和环境因素充分控制无关变量依据实验条件和环境因素充分控制无关变量,使实验具有科学性使实验具有科学性,结果不受干扰。结果不受干扰。第27页，此课件共47页哦4.实验设计的基本步骤实验设计的基本步骤 第28页，此课件共47页哦【名师点睛】【名师点睛】各种不同类型实验应注意的问题各种不同类型实验应注意的问题 有关酶的实验设计有关酶的实验设计,应注意各步骤的顺序应
48、注意各步骤的顺序,必须先调节相关条件必须先调节相关条件(温度、温度、pH等等)才能使反应物与酶相遇才能使反应物与酶相遇,还应注意空白对照中加入还应注意空白对照中加入“等量蒸馏水等量蒸馏水”。生长素设计中生长素设计中,应注意对胚芽鞘的生长状况描述应注意对胚芽鞘的生长状况描述:“向哪方弯曲生长向哪方弯曲生长”“向上生长向上生长”“不弯曲不生长不弯曲不生长”,无子番茄培育时注意无子番茄培育时注意“去雄去雄”“套袋套袋”“一定浓度生长素类似一定浓度生长素类似物物”。动物激素调节实验中动物激素调节实验中,甲状腺激素生理功能的研究常用饲喂法、切除法、甲状腺激素生理功能的研究常用饲喂法、切除法、注射法注射法
49、,常用蝌蚪、小白鼠、小狗作实验材料常用蝌蚪、小白鼠、小狗作实验材料,在设计过程中常作甲状腺激在设计过程中常作甲状腺激素含量增多、减少和不变三种处理素含量增多、减少和不变三种处理;而胰岛素、胰高血糖素的研究常用注射而胰岛素、胰高血糖素的研究常用注射法法,少见切除法少见切除法,常用小白鼠作实验材料常用小白鼠作实验材料,在设计过程中常做该激素含量增多在设计过程中常做该激素含量增多和不变两种处理。和不变两种处理。无土栽培时应注意无土栽培时应注意,“培养液中通空气培养液中通空气”“适时适量补充稀释培养液适时适量补充稀释培养液”。遗传学实验遗传学实验 a.植物杂交实验植物杂交实验:如果为两性花如果为两性花
50、(花中既有雄蕊又有雌蕊花中既有雄蕊又有雌蕊)的植物杂交。如应注意的植物杂交。如应注意“去雄去雄”“人工授粉人工授粉”“授粉后套袋授粉后套袋”,如果为单性花如果为单性花(即有雄无雌或有雌无雄即有雄无雌或有雌无雄),则无须则无须“去雄去雄”,但要但要“套袋套袋”。b.动物杂交实验动物杂交实验:千万不能有千万不能有“自交自交”,应为应为“与相同基因型的异性交配与相同基因型的异性交配”。第29页，此课件共47页哦四、能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订四、能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订 四步看四步看:一看对照、二看变量、三看操作、四看结果。一看对照、二看变量、三看操作、四看结果。1.