2022年2022年控制变量法在实验设计类习题解答中的应用 .pdf

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1、控制变量法在实验设计类习题解答中的应用田纲举(湖南省株洲县第五中学412100)生物学是一门实验科学。生物学的概念、原理和规律大多是通过实验推导和论证的。实验不仅是生物学科发展的基石，也是生物学学习的重要途径。近年来的生物高考中，突出了对实验的考查，既体现了高考突出能力考查的要求，也对中学生物教学能起到积极的引导作用，体现了当前教学改革的形势和要求。高考实验常见的考题有：对教材实验内容的识记、对实验原理的分析与应用、操作技能类、实验结果的分析与解释、实验结果预测与分析、实验方案的分析与评价、实验方案设计。能够设计简单的实验方案并处理相关的实验问题，是实验能力的较高要求，通过实验设计，不仅可以考

2、查学生的实验能力，也能较好地考查学生的思维能力和创新能力等各方面的能力，以及学生进行科学实验的思想和方法，能较好地体现当前教学改革特别是考试改革的要求，因此是一类很好的题型。实验设计题的能力要求高，难度较大，学生往往感到比较困难。从解题技巧的角度来看，总体上可以分以下几步进行：了解题目要求-明确实验目的-分析实验原理-确定实验思路-设计实验步骤-预测结果并分析。其中以确定实验思路和设计实验步骤为关键环节，本文将着重介绍控制变量法在确定实验设计思路和设计实验步骤中的应用。原理：生物的生命活动往往是错综复杂的，影响某一个生命活动的产生和变化的因素常常也很多。为了弄清变化的原因和规律，当研究多个因素

3、之间的关系时，往往先控制住其它几个因素不变，集中研究其中一个因素变化所产生的影响，这种方法叫控制变量法。这是一种研究问题的常用的科学实验方法。其基本思路如下：它包括三个方面的内容：、操纵实验变量这是的核心问题。我们实验的目的正是通过操纵实验变量以获取反应变量，因此要求一定要严格操纵实验变量，以求一个实验变量对应一个反应变量。例如温度对酶活性的影响实验中要求一定要先将淀粉溶液和新鲜淀粉酶溶液先分别置于00C、600C、1000C三种环境条件下预热5 分钟，而后再混合分别置于三种环境条件。如果直接先混合，再置于三种环境条件下5 分钟，则可能由于酶的高效性，在常温已经发生反应，从而影响实验结果，导致

4、实验失败。、控制无关变量由于无关变量也可能对实验结果产生影响，因此必须对无关变量进行控制。控制方法有：1、排除因实验对象个体差异带来的影响。-生长状况一致、随机分组2、设法创造稳定的、维持不变的相同条件进行对照，以抵消或排除这些条件对实验对象的干扰。-设置对照组3、设法提供适宜条件，以排除不利环境条件对实验对象的影响。4、重复实验，排除偶然性，减少实验误差。、检测反应变量反应变量是指由于实验变量面引起的变化结果。实验中只有准确获取反应变量，才能通过对照分析提出科学结论。因此必须先根据实验原理和实验条件确定好要观察和测量的指标及方法。常见的反应变量类型有：实验变量反应变量实验组：对照组：不施加改

5、变消失程度改变施加得到操纵实验变量控制无关变量检测反应变量对照科学结论分析无关变量相同名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 3 页 -1、观察特异颜色变化、沉淀反应2、观察形态结构、生理特征变化3、测量生长发育速度4、测量生化反应速度应用举例例 1、为验证铁是植物生长发育所需的“不可再利用的元素”，请你写出合理的实验步骤。实验材料：同种的具45 片叶健壮的小麦幼苗实验器材：自选解题步骤：1、明确实验目的明确实验到底要解决什么问题，避免走弯路。一般说来实验的目的在题目中会告知，如本实验的目的是验证铁是植物生长发育所需的“不可再利用的元素”。2、分析实验原理验证铁是“不可再

6、利用的元素”，应迅速联想教材相关知识点，不可再利用的元素在植物体内形成的是稳定化合物，因此健壮的幼苗(意味着营养均衡)移入一个缺铁环境，最先出现缺乏症的应为幼叶。有时涉及验证的方法多样时，还应结合题干提供的材料或实验装置进行考虑。例验证小麦种子是否具有生命力方法很多，如测定呼吸作用强度、测定种子发芽率、测定细胞膜是否具有选择透过性等。如果材料中提供了密闭容器、NaOH 等则肯定是测定呼吸强度。3、提出实验思路实验变量：铁元素操纵方法：缺铁完全培养液无关变量：控制方法：反应变量：小麦叶的生长状况检测方法：观察小麦新叶和老叶的颜色变化4、设计实验步骤。有了思路，具体怎样操作?这就需要在确定思路的基

7、础上进行精心的设计。这一设计一定要充分利用题目中所给的实验条件，要思考题目中所给出的实验材料和试剂分别是起什么作用的?怎样运用?要注意：一是题目给出的实验试剂和材料都必须充分运用；二是除非题目条件允许，否则不能自己随意增加实验试剂和材料。实验的步骤中应表述的要点有：、实验变量的操纵方法、无关变量的控制方法实验分组：实验材料分组、实验器械分组设置对照组：其它条件相同适宜条件下进行实验、反应变量的检测方法要将以上要点准确完整有序的表述建议采用设计实验步骤如下：a：材料是否要制取或处理b：是否要分组编号c：对不同(或同一)对象施加不同的处理d：适宜条件下培养e:结果观察(预测)、记录，并根据结果(现

8、象)进行分析说明：以上各步不一定每个实验都需要，应视具体情况进行取舍(如 a 步、d 步)。具体应用本题中实验步骤为：a、选择生长状况相同的小麦若干，随机分成数量相同的A、B两组。b、将 A组小麦用缺铁培养液培养，将B组小麦用等量的完全培养液培养。c、将两组装置共同置于温度、光照等适宜的条件下培养。小麦个体差异；小麦生长发育所需的其它必需元素；环境因素等对小麦幼苗进行随机分组；设置空白对照：完全培养液，其它条件相同；适宜的环境。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 3 页 -d、每天观察小麦新叶和老叶的生长情况，并记录结果。例 2、（2004 春季高考）为了研究胰腺的胰

9、液分泌调节，某人从实验狗甲的一段小肠刮下黏膜，将该黏膜放入稀盐酸中浸泡，把过滤后的提取液注入实验狗乙的静脉，结果引起实验狗乙的胰液大量分泌，并由此得出“小肠黏膜中存在促进胰液分泌的某种物质”的结论。分析这一实验与结论，回答下列问题：仅根据上述实验能否得出该结论，为什么？解题步骤：1、明确实验目的2、分析实验原理3、提出实验思路实验变量：小肠黏膜中物质操纵方法：注射用稀盐酸提取的小肠黏膜物质无关变量：稀盐酸控制方法：设置空白对照：在实验狗丙的静脉中注入等量的稀盐酸(注射液中不含小肠黏膜物质)反应变量：胰液分泌量检测方法：检测胰液分泌量评价：根据上述实验无法得出该结论，因为缺少对照实验，也即未排除无关变量稀盐酸的作用。我的 E-mail: 电话号码：135-17411291 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 3 页 -