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1、高中生物实验设计本讲稿第一页，共十三页一、实验设计的一般程序一、实验设计的一般程序1.明确实验目的明确实验目的2.分析实验原理分析实验原理3.选择材料用具选择材料用具4.设计实验步骤设计实验步骤5.预测实验结果预测实验结果6.观察收集数据观察收集数据7.分析推理得出结论分析推理得出结论本讲稿第二页，共十三页二、实验设计遵循的原则二、实验设计遵循的原则1.1.单一变量原则单一变量原则 例如在探究温度对桐花树幼苗生长的影响实验例如在探究温度对桐花树幼苗生长的影响实验中，影响桐花树幼苗生长的因素有很多，包括光中，影响桐花树幼苗生长的因素有很多，包括光照、温度、水分、无机养料等，但根据实验目的，照、温
2、度、水分、无机养料等，但根据实验目的，只允许把温度作为自变量，把树苗生长状况作为只允许把温度作为自变量，把树苗生长状况作为因变量（实验结果），而光照、水分、无机养料因变量（实验结果），而光照、水分、无机养料等作为无关变量，在设计时，应把无关变量设为等作为无关变量，在设计时，应把无关变量设为相同或不影响因变量。相同或不影响因变量。本讲稿第三页，共十三页2.2.对照原则对照原则常见的为空白对照和相互对照。常见的为空白对照和相互对照。空白对照是指不做任何实验处理的对象组。如，在空白对照是指不做任何实验处理的对象组。如，在“证明唾液淀粉酶能催化淀粉水解证明唾液淀粉酶能催化淀粉水解”的实验中，实验的实验
3、中，实验组滴加了唾液淀粉酶液，而对照组只加了等量的蒸馏组滴加了唾液淀粉酶液，而对照组只加了等量的蒸馏水，起空白对照。水，起空白对照。相互对照是指不另设对照组而是几个实验组相互对相互对照是指不另设对照组而是几个实验组相互对比对照。如在研究温度对桐花树幼苗生长的影响时，几比对照。如在研究温度对桐花树幼苗生长的影响时，几个不同温度处理过的实验组间相互形成对照。个不同温度处理过的实验组间相互形成对照。本讲稿第四页，共十三页3.3.等量原则等量原则 对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证量去保证“其它条件的完全相等其它条件的完全相等”。具体来说有如下。具
4、体来说有如下四个方面：四个方面：所用生物材料要相同所用生物材料要相同 所用实验器具要相同所用实验器具要相同所用实验试剂要相同所用实验试剂要相同 所用处理方法要相同所用处理方法要相同 如在研究温度对桐花对幼苗生长的影响实验如在研究温度对桐花对幼苗生长的影响实验时，在选取实验材料时，一定选取高度、长势大时，在选取实验材料时，一定选取高度、长势大致相同的幼苗作为实验材料。实验过程中，除了致相同的幼苗作为实验材料。实验过程中，除了温度外，各组的其它生长条件应相同。温度外，各组的其它生长条件应相同。本讲稿第五页，共十三页4.4.科学性原则科学性原则 要求在实验原理、材料选择、实验方法、实验过程、要求在实
5、验原理、材料选择、实验方法、实验过程、现象观察、结果处理和结论表达等方面都要有严格的科学现象观察、结果处理和结论表达等方面都要有严格的科学性，否则就会出现差错，使实验达不到预期的效果而失败。性，否则就会出现差错，使实验达不到预期的效果而失败。例如，在还原糖的检测实验中，尽量选择白色或例如，在还原糖的检测实验中，尽量选择白色或无色的材料，否则会影响实验现象的观察；在鉴定无色的材料，否则会影响实验现象的观察；在鉴定蛋白质的实验中，使用双缩脲试剂时，蛋白质的实验中，使用双缩脲试剂时，A A、B B液要分开液要分开加，保证实验结果的成功；加，保证实验结果的成功；本讲稿第六页，共十三页三、实验设计的类型
6、三、实验设计的类型 高中阶段的生物学实验主要分为验证性实验高中阶段的生物学实验主要分为验证性实验和探究性实验。两类实验的根本区别在于有无先和探究性实验。两类实验的根本区别在于有无先给出明确的实验结论。验证性实验先给出了明确给出明确的实验结论。验证性实验先给出了明确的实验结论，而探究性实验则没有先给出明确的的实验结论，而探究性实验则没有先给出明确的实验结论。实验结论。验证性实验如，证明脑啡肽是多肽的实验；探究镍为验证性实验如，证明脑啡肽是多肽的实验；探究镍为植物生活所必需的无机盐。植物生活所必需的无机盐。探究性实验如，探究尿液中是否含有葡萄糖；探探究性实验如，探究尿液中是否含有葡萄糖；探究食盐对
7、草履虫的影响。究食盐对草履虫的影响。本讲稿第七页，共十三页四、实验设计实例四、实验设计实例本讲稿第八页，共十三页（一）用溶液培养法证明（一）用溶液培养法证明MgMg是植物必需的矿质元素。现有是植物必需的矿质元素。现有某绿色植物的幼苗若干、广口瓶两个、完全培养液配方表某绿色植物的幼苗若干、广口瓶两个、完全培养液配方表及试剂、陶砾（作为使幼苗直立的基质用）等及试剂、陶砾（作为使幼苗直立的基质用）等请续写实验步骤请续写实验步骤配制完全培养液、缺配制完全培养液、缺MgMg的完全培养液的完全培养液广口瓶编号甲、乙广口瓶编号甲、乙在甲中加入完全培养液，在乙中加入缺在甲中加入完全培养液，在乙中加入缺MgMg
8、的完全培的完全培养液养液取生长状况一致的两棵绿色植物幼苗，分别培养在取生长状况一致的两棵绿色植物幼苗，分别培养在甲乙两个广口瓶内，加上陶砾固定幼苗，放置在相同甲乙两个广口瓶内，加上陶砾固定幼苗，放置在相同适宜的条件下培养，并注意对溶液通气。适宜的条件下培养，并注意对溶液通气。观察比较两株植物的生长情况。观察比较两株植物的生长情况。本讲稿第九页，共十三页过段时间后，向乙中补充过段时间后，向乙中补充MgMg2+2+，继续观察植物的生长，继续观察植物的生长状况。状况。写出预测结果及结论写出预测结果及结论缺缺MgMg营养液中（广口瓶乙）的幼苗生长不良，营养液中（广口瓶乙）的幼苗生长不良，MgMg是植物
9、是植物必须的矿质元素必须的矿质元素为了进一步确定为了进一步确定MgMg一定是必须元素，还应增加的实验一定是必须元素，还应增加的实验步骤是步骤是本讲稿第十页，共十三页（二）探究（二）探究“人造蛋白人造蛋白”是否比缺乏蛋白质更有是否比缺乏蛋白质更有害儿童正常发育。害儿童正常发育。1.1.实验材料：实验材料：幼龄大白鼠若干、真正的纯牛奶、不含任幼龄大白鼠若干、真正的纯牛奶、不含任何蛋白质的假牛奶、含有何蛋白质的假牛奶、含有“人造蛋白人造蛋白”的假牛奶、发育的假牛奶、发育状况测定装置（可测定一定的发育状况指标，具体操状况测定装置（可测定一定的发育状况指标，具体操作不作要求）、饲养装置等。作不作要求）、
10、饲养装置等。本讲稿第十一页，共十三页2.2.实验步骤：实验步骤：选取年龄相当、体重相当、发育良好的幼龄大白选取年龄相当、体重相当、发育良好的幼龄大白鼠若干，随机平均分为三组，标记为鼠若干，随机平均分为三组，标记为A A、B B、C C。分。分别饲养别饲养每天分别给每天分别给A A、B B、C C三组大白鼠饲喂等量的真正三组大白鼠饲喂等量的真正的纯牛奶、不含任何蛋白的假牛奶、含有的纯牛奶、不含任何蛋白的假牛奶、含有“人人造蛋白造蛋白”的假牛奶。的假牛奶。在相同的且适宜的条件下饲养一段时间。在相同的且适宜的条件下饲养一段时间。（1 1）（2 2）（3 3）本讲稿第十二页，共十三页用发育状况测定装置
11、测定用发育状况测定装置测定A A、B B、C C三组大白鼠的发三组大白鼠的发育状况。记录各组发育状况指标，计算出各组的平育状况。记录各组发育状况指标，计算出各组的平均值，进行比较分析。均值，进行比较分析。（4 4）3.3.预测实验结果，并作出相应的结论：预测实验结果，并作出相应的结论：（1 1）A A组发育正常，组发育正常，B B组和组和C C组均不正常，但组均不正常，但B B、C C两组两组发育状况指标差异不显著。说明发育状况指标差异不显著。说明“人造蛋白人造蛋白”并不并不比缺乏蛋白质更有害儿童正常发育。比缺乏蛋白质更有害儿童正常发育。（2 2）A A组发育正常，组发育正常，B B组和组和C C组均不正常，但组均不正常，但B B组比组比C C组发育状况指标好，差异显著。说明组发育状况指标好，差异显著。说明“人造蛋白人造蛋白”比缺乏蛋白质更有害儿童正常发育。比缺乏蛋白质更有害儿童正常发育。本讲稿第十三页，共十三页