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1、生物实验设计的基本方法第1页，本讲稿共19页设计实验方法设计实验方法 说说 明明 确定实验目的确定实验目的 实验的最终目的，要实验的最终目的，要探究什么，论证说明，说明什么探究什么，论证说明，说明什么？提出假设和预期提出假设和预期 就就是是你你设设想想的的这这个个科科学学事事实实应应该该是是一一个个什什么么过过程程？最最后后应应该得出什么样的该得出什么样的结论。结论。分析实验原理分析实验原理 即即实验依据实验依据，为完成实验得出实验结论而应用的科学理论，为完成实验得出实验结论而应用的科学理论知识（知识（源于学习过的基本概念、原理、规律等源于学习过的基本概念、原理、规律等）。）。确定实验思路确定
2、实验思路 根据根据实验目的、原理而进行的思维过程，实验目的、原理而进行的思维过程，构建实验设计基构建实验设计基本框架，本框架，是实验设计的蓝图。是实验设计的蓝图。设计实验步骤设计实验步骤 有了思路，具体是怎样操作问题，有了思路，具体是怎样操作问题，设计步骤时，要遵循实设计步骤时，要遵循实验设计原则，验设计原则，一定要充分利用题目所给条件，并思考这些一定要充分利用题目所给条件，并思考这些条件起什么作用和怎样运用。条件起什么作用和怎样运用。根据观察到的现象或数根据观察到的现象或数据结果，进行预测和分据结果，进行预测和分析，得出正确结论。析，得出正确结论。观察现象、处理数据，进行结果的预测与分析是实
3、验设计观察现象、处理数据，进行结果的预测与分析是实验设计的终结，的终结，有画龙点睛的作用。预测要全面，考虑多方面的有画龙点睛的作用。预测要全面，考虑多方面的可能性，分析要科学、实事求是应具说服力。可能性，分析要科学、实事求是应具说服力。第2页，本讲稿共19页 （一）生物实验设计的主要原则（一）生物实验设计的主要原则 1 1对照性原则：对照性原则：空空白白对对照照（即即不不给给对对照照组组以以任任何何处处理理因因素素）、条条件件对对照照（给给对对照照组组以以部部分分实实验验因因素素，但但不不是是要要研研究究的的处处理因素）理因素）自自身身对对照照（实实验验和和对对照照都都在在同同一一研研究究对对
4、象象上上进进行行，可可以以是是不同时间或部位）不同时间或部位）相相互互对对照照原原则则（不不单单独独设设对对照照组组，而而是是几几个个实实验验组组相相互互对对照）等。照）等。第3页，本讲稿共19页探究人的运动量与肌肉细胞中线粒体数量的关系探究人的运动量与肌肉细胞中线粒体数量的关系探究光照强度与光合作用速率的关系探究光照强度与光合作用速率的关系比较过氧化氢在不同条件下的分解速度比较过氧化氢在不同条件下的分解速度验证植物的光合作用必须在有光的条件下进行验证植物的光合作用必须在有光的条件下进行空白对照空白对照 自身对照自身对照条件对照相互对照自身对照第4页，本讲稿共19页1、审题（从题干获取、审题（
5、从题干获取有用有用信息）信息）（1 1）.提出问题提出问题明确实验目的明确实验目的（灵魂）（灵魂）明确到底要解决什么问题，实验目的和要求；分清题型，是明确到底要解决什么问题，实验目的和要求；分清题型，是验验证性实验证性实验还是还是探索性实验探索性实验。（2）.搞清实验原理搞清实验原理（关键）（关键）根据所学相应实验实验原理，提出适合本实验实验原理；或是认根据所学相应实验实验原理，提出适合本实验实验原理；或是认真阅读题干（有时在题前叙述，有时隐藏在实验结果描述中）找出真阅读题干（有时在题前叙述，有时隐藏在实验结果描述中）找出相应实验原理；更多的时候是二者结合分析出。相应实验原理；更多的时候是二者
6、结合分析出。（3）.找出实验材料找出实验材料（定位）（定位）题目通常给的实验材料，或你经分析可能想到能材料。题目通常给的实验材料，或你经分析可能想到能材料。（二）生物实验设计的（二）生物实验设计的注意的问题注意的问题做什么？做什么？怎么做？怎么做？用什么做？用什么做？（从题干获取（从题干获取有用有用信息）信息）第5页，本讲稿共19页（4）确认变量确认变量抓住三个抓住三个“量量”即即自变量、无关变量、因变量自变量、无关变量、因变量解决三个问题：解决三个问题：、自变量怎样、自变量怎样设定设定？可人为改变的因素？可人为改变的因素 、无关变量怎样、无关变量怎样控制控制？可影响因变量？可影响因变量 、因
7、变量怎样、因变量怎样检测检测？随着自变量的变化而变化随着自变量的变化而变化的因素的因素例如：探究温度对植物结实率的影响例如：探究温度对植物结实率的影响第6页，本讲稿共19页2、提出假设、提出假设首先要明确首先要明确：实验是：实验是验证性实验验证性实验还是还是探究性实验探究性实验。验证性实验：验证性实验：结论已经给出结论已经给出，只要充分的实验事实，只要充分的实验事实，加以证明结论的正确性加以证明结论的正确性。探究性实验：探究性实验：结论未知结论未知，要经过实验去找寻可，要经过实验去找寻可能的情况。（最能体现学生的创造性）能的情况。（最能体现学生的创造性）第7页，本讲稿共19页某同学进行探究实验
8、如下，请回答有关问题：通常情况下，某同学进行探究实验如下，请回答有关问题：通常情况下，正常人的尿液中没有葡萄糖。当一次食用大量糖时，尿液中正常人的尿液中没有葡萄糖。当一次食用大量糖时，尿液中是否是否有葡萄糖存在有葡萄糖存在?通常情况下，正常人的尿液中没有葡萄糖。研究发现通常情况下，正常人的尿液中没有葡萄糖。研究发现当一次食用大量糖时，尿液就会出现葡萄糖，当一次食用大量糖时，尿液就会出现葡萄糖，请请验证验证这一结论这一结论第8页，本讲稿共19页3、设计实验步骤、设计实验步骤a：材料是否要制取或处理（注意对照实验）。：材料是否要制取或处理（注意对照实验）。b：所用器材是否要分组编号：所用器材是否要
9、分组编号。c：对不同：对不同(或同一或同一)对象施加不同的处理。对象施加不同的处理。d：结果观察：结果观察(预测预测)、记录，并根据结果、记录，并根据结果(现象现象)进行分析。进行分析。注意：注意：题目给出的试剂和材料要充分运用。题目给出的试剂和材料要充分运用。除非题中条件允许，一般不能随意添加。除非题中条件允许，一般不能随意添加。第9页，本讲稿共19页项目项目试管试管123淀粉溶液淀粉溶液2mL2mL2mL温度温度37 温水温水沸水沸水冰水冰水稀释的淀粉酶溶稀释的淀粉酶溶液液2滴滴2滴滴2滴滴碘液碘液滴滴滴滴滴滴结果现象结果现象为验证在不同温度下酶的活性不同，设计了如下实验为验证在不同温度下
10、酶的活性不同，设计了如下实验 指出该实验的自变量，因变量，和无关变量指出该实验的自变量，因变量，和无关变量步骤步骤换到步骤换到步骤 之前可以吗？之前可以吗？不行不行步骤步骤换到步骤换到步骤 之前可以吗？之前可以吗？可以可以酶的活性酶的活性温度温度物质的浓度，体积，物质的浓度，体积，PH值值第10页，本讲稿共19页4、记录实验现象及其相应数据、记录实验现象及其相应数据要客观、详实要客观、详实通常文字、图表或曲线等表现设计记录表设计记录表 注意：注意：表格要有题目；表格要有题目；表格设计要科学；表格设计要科学；绘图绘图 注意：注意：用笔（用铅笔绘图）；用笔（用铅笔绘图）；建立坐建立坐 标（标（横纵
11、坐标的含义单位和数值横纵坐标的含义单位和数值）；）；两条以上曲线要作出标注两条以上曲线要作出标注第11页，本讲稿共19页狂犬病是由狂犬病病毒引起，就目前而言，注射狂犬疫苗狂犬病是由狂犬病病毒引起，就目前而言，注射狂犬疫苗是预防狂犬病的有效途径，要研制疫苗必须知道其大分子是预防狂犬病的有效途径，要研制疫苗必须知道其大分子组成，请探究其物质组成组成，请探究其物质组成实验原理：实验原理：RNARNA溶液遇吡罗红显红色，溶液遇吡罗红显红色，DNADNA溶液遇溶液遇 显绿色蛋白质与双缩脲试剂反应生成显绿色蛋白质与双缩脲试剂反应生成 物质物质实验步骤：实验步骤：用三支洁净的试管分别取用三支洁净的试管分别取
12、等量等量的含有狂犬的含有狂犬病病毒的溶液：病病毒的溶液：向向A A试管加入试管加入适量适量的甲基绿染液：的甲基绿染液：向向B B试管加入试管加入等量等量的吡罗红染液：的吡罗红染液：向向C C试管试管 第12页，本讲稿共19页双缩脲试剂双缩脲试剂 甲基绿染液甲基绿染液 吡罗红染液吡罗红染液现象现象紫色紫色不变色不变色不变色不变色成分成分存在蛋白质存在蛋白质 不存在不存在RNARNA不存在不存在RNARNA设计一个表格并记录实验结果设计一个表格并记录实验结果第13页，本讲稿共19页5、预测结果及分析结论、预测结果及分析结论首先要首先要分清，分清，验证性实验验证性实验还是还是探究性实验探究性实验。验
13、证性实验，假设既定，那么结果的预测应该与实验证性实验，假设既定，那么结果的预测应该与实验的假设相一致。验的假设相一致。探究性实验，就需要对结果进行分类讨论（变大、探究性实验，就需要对结果进行分类讨论（变大、变小还是不变，判断标准与对照实验结果进行比较），变小还是不变，判断标准与对照实验结果进行比较），讨论时讨论时充分注意各种情况的可能性。充分注意各种情况的可能性。第14页，本讲稿共19页华北地区经常出现苹果小叶病，有人认为是土壤中缺锌引起，有人华北地区经常出现苹果小叶病，有人认为是土壤中缺锌引起，有人认为是缺镁，请认为是缺镁，请探究探究上面的猜测哪一个正确上面的猜测哪一个正确方步步骤方步步骤
14、首先配置完全培养液，缺锌培养液和首先配置完全培养液，缺锌培养液和 培养液，分别培养液，分别放入三个培养缸，放入三个培养缸，编号编号A B CA B C 放在放在适宜适宜的条件下培养的条件下培养一段时间一段时间 结果预测和分析结果预测和分析第15页，本讲稿共19页简明、准确组织语言文字简明、准确组织语言文字 2 2、实验、实验步骤分步描述并加以编号（一般不宜连续描述）步骤分步描述并加以编号（一般不宜连续描述）1 1、实验组别编号描述实验组别编号描述如：凡实验中涉及到两组或两组以上，所用器材需如：凡实验中涉及到两组或两组以上，所用器材需用用1、2、3或或A、B、C或甲、乙、丙或甲、乙、丙等加以编号
15、便于区分。等加以编号便于区分。如：第一步如：第一步。第二步第二步。如：如：1、。2、。步骤书写：步骤书写：第16页，本讲稿共19页3 3、在量上难以做到准确的量化描述，应尽可能用在量上难以做到准确的量化描述，应尽可能用“定性定性”的语言表达。的语言表达。如：如：“一段时间一段时间”、“适宜的温度适宜的温度”、“适量的适量的”、“一定量的一定量的”等。等。第17页，本讲稿共19页4 4、叙说中尽量要用规范的实验术语，不能用含糊的口语，叙说中尽量要用规范的实验术语，不能用含糊的口语，如：如：“等量的等量的”不宜说成不宜说成“一样多的一样多的”；“振荡振荡”不宜说成不宜说成“晃动晃动”“摇动摇动”等
16、等。等等。“不变蓝不变蓝”不等于不等于“无色无色”或或“没有颜色变化没有颜色变化”，另外，另外“不变不变”也不能说成也不能说成“无现象无现象”等等等。等。简明、准确组织语言文字、图形简明、准确组织语言文字、图形 第18页，本讲稿共19页 5 5、注意避免注意避免“词不达意词不达意”。如：如图二，有些学生描述为如：如图二，有些学生描述为“分别分别在甲、乙在甲、乙两试管中加入两试管中加入A、B物质物质”，如此表达则成了，如此表达则成了图三的含义，显然与图二不符。图三的含义，显然与图二不符。准确的描述应为准确的描述应为“在甲乙两支试管中在甲乙两支试管中分别分别加入加入A、B物质物质第19页，本讲稿共19页