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1、生物实验设计的基本知识第1页，本讲稿共24页第2页，本讲稿共24页第3页，本讲稿共24页第4页，本讲稿共24页第5页，本讲稿共24页第6页，本讲稿共24页第7页，本讲稿共24页课时练习：P6 导例3P10应用解题2P15应用解题2P19应用解题3第8页，本讲稿共24页实验设计的基本原则实验设计的基本原则-第二课时第二课时1 1、对照性原则、对照性原则2 2、单一变量原则、单一变量原则3 3、等量原则、等量原则4 4、科学性原则、科学性原则5 5、平行重复原则、平行重复原则第9页，本讲稿共24页（1）种类）种类空白对照：空白对照：对照组不做任何实验处理。对照组不做任何实验处理。自身对照：自身对照
2、：实验组和对照组在同一研究对象上进实验组和对照组在同一研究对象上进行，不再另设对照组。行，不再另设对照组。相互对照：相互对照：不单独设对照组，而是几个实验组相互对照。不单独设对照组，而是几个实验组相互对照。条件对照：条件对照：对对照照组组施以部分施以部分实验实验因素，但不是所研究的因素，但不是所研究的实验处实验处理因素，而理因素，而这这种种处处理是作理是作为对为对照意照意义义的的 。不不论实验论实验组还组还是是对对照照组组的的对对象都作不同条件的象都作不同条件的处处理，理，目的是通目的是通过过得出两种相得出两种相对对立的立的结论结论，以，以验证实验结论验证实验结论的正确性。的正确性。2.对照组
3、与实验组的确定对照组与实验组的确定实验组：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：对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组。对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组。1 1、对照性原则、对照性原则第10页，本讲稿共24页2、单一变量原则、单一变量原则单一变量原则：单一变量原则：控制其他因素不控制其他因素不变变，只改，只改变变其中一个因素（要研究的因素）其中一个因素（要研究的因素），观观察其察其对实验结对实验结果的影响。果的影响。遵循遵循单单一一变变量原量原则则，对实验结对实验结果果进进行科学的分析和增行科学的分析和增强强实实验结验结果的可信度与果
4、的可信度与说说服力。服力。自变量（亦称实验变量）自变量（亦称实验变量）是指实验中要研究和控制的因素或条件。是指实验中要研究和控制的因素或条件。因变量（亦称反应变量）因变量（亦称反应变量）是指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。是指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。无关变量（也称控制变量）无关变量（也称控制变量）是指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因是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。素或条件。第11页，本讲稿共24页控制变量法施加施加得到得到实验组：实验组：对照组：对照组：不施加不施加改变改变消失消失程度改变程度改变实验变量实验变量反应变量反应变量无关变量
5、无关变量对照 科学结论分析操纵操纵实验变量实验变量控制控制无关变量无关变量检测检测反应变量反应变量相同相同第12页，本讲稿共24页3、等量性原则、等量性原则（1）生物材料要相同：）生物材料要相同：即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。（2）实验器具要相同：）实验器具要相同：即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小、型号、洁即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小、型号、洁净度等要完全一样。净度等要完全一样。（3）实验试剂要相同：）实验试剂要相同：即试剂的成分
6、、浓度、体积要相同。尤其要注意体积即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题上等量的问题（4）处理方法要相同：）处理方法要相同：保温或冷却；光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。有时保温或冷却；光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但还是要作同样的处理。但还是要作同样的处理。第13页，本讲稿共24页4、科学性原则、科学性原则（1）实验原理的科学性）实验原理的科学性（2）明明确确实实验验要要求求和和目目的的，确确定定实实验验思思路科学性路科学性（3）实验材料选择的科学性）实验材料选择的
7、科学性（4）设计实验步骤要合理）设计实验步骤要合理（5）实验结果的科学性）实验结果的科学性5、平行重复原则、平行重复原则 在实验设计中必须注意实验的可重复性。任何在实验设计中必须注意实验的可重复性。任何实验必须有足够的实验次数，才能实验必须有足够的实验次数，才能避免结果的偶然性，避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学使得出的结论准确、科学。第14页，本讲稿共24页例例1：为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。
8、具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。（1）材料和用具：日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠两组，）材料和用具：日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠两组，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。活动测定仪等。（实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作（实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作考试要求，室温恒定。不作考试要求，室温恒定。)（2）方法与步骤：）方法与步骤：_。（3）结果预测与分析：）结果预测与分析：_。第15页，本讲稿共24页【分析】【分析】（1）确定是验证性实验还是探究性实验：）确
9、定是验证性实验还是探究性实验：验证性实验验证性实验（2）确定实验目的、实验原理、观察指标）确定实验目的、实验原理、观察指标实验目的：实验目的：验证甲状腺激素的生理作用验证甲状腺激素的生理作用实验原理：实验原理：甲状腺激素加速物质的氧化分解，耗氧量增加，甲状腺激素加速物质的氧化分解，耗氧量增加，提高神经系统的兴奋性，使活动量增加。提高神经系统的兴奋性，使活动量增加。观察指标：观察指标：大白鼠的耗氧量和活动量大白鼠的耗氧量和活动量。（3）确定自变量、因变量、无关变量）确定自变量、因变量、无关变量自变量：自变量：甲状腺激素和蒸馏水甲状腺激素和蒸馏水因变量：因变量：大白鼠的耗氧量和活动量大白鼠的耗氧量
10、和活动量无关变量：无关变量：鼠龄、温度、药剂量、灌胃次数等鼠龄、温度、药剂量、灌胃次数等第16页，本讲稿共24页（4）设计实验步骤）设计实验步骤分组标号、前测、控制无关变量：分组标号、前测、控制无关变量：将日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠两组大白鼠分别标号为甲组将日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠两组大白鼠分别标号为甲组和乙组，并分别用给出仪器测定与记录耗氧量和活动量和乙组，并分别用给出仪器测定与记录耗氧量和活动量设置实验组（甲组）和对照组（乙），设置单一变量、控制无关变设置实验组（甲组）和对照组（乙），设置单一变量、控制无关变量：量：每日用灌胃器给与甲组鼠灌喂甲状腺激素溶液，给与乙组每日用灌胃
11、器给与甲组鼠灌喂甲状腺激素溶液，给与乙组灌胃等量的蒸馏水，饲养一段时间。灌胃等量的蒸馏水，饲养一段时间。观察、记录、后测观察、记录、后测 定期测量与记录甲、乙两组鼠的耗氧量和活动量定期测量与记录甲、乙两组鼠的耗氧量和活动量。第17页，本讲稿共24页（5）结果预测与分析：）结果预测与分析：实验目的中有实验目的中有“验证验证”，因为是验证性实验。，因为是验证性实验。实验结果预测：实验结果预测：未给甲状腺激素时，甲、乙两组鼠的耗氧和活动未给甲状腺激素时，甲、乙两组鼠的耗氧和活动量相近。量相近。给甲组鼠甲状腺激素后，其耗氧和活动量均大于乙给甲组鼠甲状腺激素后，其耗氧和活动量均大于乙组。组。结果分析结果
12、分析得出结论得出结论：甲状腺激素能促进新陈代谢，加速体内物质的氧甲状腺激素能促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，提高神经系统的兴奋性，从而使耗氧量和活化分解，提高神经系统的兴奋性，从而使耗氧量和活动量加大。动量加大。第18页，本讲稿共24页【例【例2】现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气】现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关。为探究光的有无对该种子萌发的影响，但不了解其萌发与光是否有关。为探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料用具设计出实验的方法步骤，预测可能的实的影响，请你依据所给材料用具设计出实验的方法步骤，
13、预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。验结果，并分别得出相应的结论。材料用具：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子材料用具：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等。等。方法步骤：方法步骤：预测实验结果并对实验结果进行分析：预测实验结果并对实验结果进行分析：第19页，本讲稿共24页【例【例23】【解析】【解析】（1）确定是验证性实验还是探究性实验：）确定是验证性实验还是探究性实验：探究性实验探究性实验（2）确定实验目的、实验原理、观察指标）确定实验目的、实验原理、观察指标实验目的：实验目的：探究光对该种子萌发有无影响探究光对该种子萌发有无影响实验原理：实验原理
14、：种子在适宜的条件下萌发种子在适宜的条件下萌发观察指标：观察指标：种子发芽率种子发芽率（3）确定自变量、因变量、无关变量）确定自变量、因变量、无关变量自变量自变量：“有光有光”和和“无光无光”因变量：因变量：发芽率差异发芽率差异无关变量：无关变量：水分、温度和氧气、种子数量、大小等水分、温度和氧气、种子数量、大小等第20页，本讲稿共24页（4）设计实验步骤）设计实验步骤分组标号、控制无关变量：分组标号、控制无关变量：向培养皿中倒入适量的水，将等量的种子分别放入向培养皿中倒入适量的水，将等量的种子分别放入甲、乙两组培养皿中甲、乙两组培养皿中设置实验组（甲组）和对照组（乙），设置单一变量：设置实验
15、组（甲组）和对照组（乙），设置单一变量：将甲组置于有光照的环境中，乙组置于黑暗环境中。将甲组置于有光照的环境中，乙组置于黑暗环境中。控制无关变量：控制无关变量：使两组所处温度、水分、空气状况相同且适宜的条件使两组所处温度、水分、空气状况相同且适宜的条件下培养。下培养。观察、记录、后测：观察、记录、后测：一段时间后统计两组种子的萌发率，并分析其差异程度一段时间后统计两组种子的萌发率，并分析其差异程度 第21页，本讲稿共24页（5）预测实验结果并对实验结果进行分析）预测实验结果并对实验结果进行分析本实验为探究性试验，结果可能有多方面。本实验为探究性试验，结果可能有多方面。如果有光组萌发，无光组也萌
16、发，但两组发芽率差异不如果有光组萌发，无光组也萌发，但两组发芽率差异不显著，则说明该种植物的种子萌发不受光的影响；显著，则说明该种植物的种子萌发不受光的影响；如果有光组发芽高于无光组，且差异显著，则说如果有光组发芽高于无光组，且差异显著，则说明光促进该种植物种子的萌发；明光促进该种植物种子的萌发；如果有光组发芽低于无光组，且差异显著，则说明如果有光组发芽低于无光组，且差异显著，则说明光抑制该种植物种子的萌发。光抑制该种植物种子的萌发。第22页，本讲稿共24页3.3 验证性实验和探究性实验有关内容的比较验证性实验和探究性实验有关内容的比较（1）探究性实验：）探究性实验：指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。的一种认知活动。（2）验证性实验：）验证性实验：指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。为目的的重复性实验。第23页，本讲稿共24页第24页，本讲稿共24页