(精品)生物实验设计.ppt

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1、生物实验设计生物实验设计生物实验的一般程序为：生物实验的一般程序为：观察现象观察现象提出问题提出问题作出假设作出假设设计实验设计实验完成实验完成实验得出结论得出结论实验设计的一般要求明确实验要明确实验要明确实验要明确实验要求和目的求和目的求和目的求和目的联系理联系理联系理联系理论原理论原理论原理论原理确定实验思路确定实验思路确定实验思路确定实验思路设计实验步骤设计实验步骤设计实验步骤设计实验步骤（预测现象）（预测现象）（预测现象）（预测现象）保证实验信度保证实验信度保证实验信度保证实验信度（单一变量性（单一变量性（单一变量性（单一变量性等量性）等量性）等量性）等量性）实验结果的预测、实验结果的

2、预测、实验结果的预测、实验结果的预测、分析和讨论分析和讨论分析和讨论分析和讨论一、设计实验要求一、设计实验要求(1)实验设计的内容实验设计的内容:包括包括确定实验目的确定实验目的、提出提出假说假说、设计实设计实 验方法和步骤验方法和步骤、提出实验的预提出实验的预期结果期结果。(2)实验设计的原则实验设计的原则 科学性原则科学性原则单一变量原则单一变量原则(对照性原则对照性原则、等量原则、等量原则)可行性原则可行性原则平行重复原则平行重复原则 单一变量原则单一变量原则 一是确保一是确保“单一变量单一变量”的实验观测的实验观测,即不论即不论一个实验有几个实验变量一个实验有几个实验变量,都应做到都应

3、做到 一个实验一个实验变量对应观变量对应观 测一个反应变量测一个反应变量;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,即实验操即实验操作中要尽可能作中要尽可能避免无关变量避免无关变量的干扰。的干扰。生物材料要相同生物材料要相同生物材料要相同生物材料要相同实验器具要相同实验器具要相同实验器具要相同实验器具要相同实验试剂要相同实验试剂要相同实验试剂要相同实验试剂要相同处理方法要相同处理方法要相同处理方法要相同处理方法要相同 即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源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。和生理状况等方面特点要尽量相

4、同或至少大致相同。实验中要做到实验中要做到实验中要做到实验中要做到“单一变量单一变量单一变量单一变量”，应注意应注意应注意应注意等量等量等量等量的原的原的原的原则则则则 即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小、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。型号、洁净度等要完全一样。即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题体积上等量的问题 保温或冷却：光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。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，看起来似乎是毫无有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是

5、毫无意义的，但还是要作同样的处理。意义的，但还是要作同样的处理。等量性原则等量性原则对照对照实验的设计实验的设计 通过设置对照实验通过设置对照实验,既可排除无关变量的既可排除无关变量的影响影响,又可增加实验结果的可信度。又可增加实验结果的可信度。通常通常,一个实验可分为一个实验可分为实验组实验组和和对照组对照组。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:是不接受实验变量处理的对象组是不接受实验变量处理的对象组。设计方案具有可操作性设计方案具有可操作性 缺乏可操作性缺乏可操作性1：（湖南）统计发现，有（湖南）统计发现，有12的考的考生设计为生设计为“取取1

6、 株生长正常的幼苗，先用缺镁完全营株生长正常的幼苗，先用缺镁完全营养液培养，再用完全培养液培养养液培养，再用完全培养液培养”例：（例：（2002全国高考题）为验证全国高考题）为验证“镁是植物生活的必需镁是植物生活的必需元素元素”，请写出你的设计思路。请写出你的设计思路。缺乏可操作性缺乏可操作性2：“用去掉镁的砂性土壤培养幼苗用去掉镁的砂性土壤培养幼苗”缺乏可操作性缺乏可操作性3：“将幼苗中运载将幼苗中运载Mg2+的载体去掉的载体去掉”缺乏可操作性缺乏可操作性4：“将植物体内的将植物体内的Mg2+分离分离 出来出来”科学性原则科学性原则 正确思路：正确思路：取生长状况一致的大豆取生长状况一致的大

7、豆幼苗，用符合实验要求的容器，对照幼苗，用符合实验要求的容器，对照组盛有含植物必需的各种矿质元素的组盛有含植物必需的各种矿质元素的完全培养液，实验组盛有不含镁离子完全培养液，实验组盛有不含镁离子的完全培养液，两组置于相同的适宜的完全培养液，两组置于相同的适宜条件下培养。观察比较两组植物的生条件下培养。观察比较两组植物的生长发育情况。长发育情况。合理设计操作过程合理设计操作过程简明、准确组织语言文字简明、准确组织语言文字简明、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）3 3、在量上难以做到准确的量

8、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”的语的语言表达。言表达。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，所用器材需用如：凡实验中涉及到两组或两组以上，所用器材需用1、2、3或或A、B、C或甲、乙、丙或甲、乙、丙等加以编号便于区分。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、。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”、“一定量一定量的的”等。等。科学性原则科学性原则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：

9、如：“盖玻片盖玻片”不能说是不能说是“薄的玻璃片薄的玻璃片”；“等量的等量的”不不宜说成宜说成“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”等等。等等。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、乙两试管中加在甲、乙两试管中加入入A、B物质物质”，如此表达则成了图三的含义，显然与图二，如此表达则成了图三的含义，显然与图二不符。准确的描述应为不符。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”或或“在甲试管中加入在甲试管中加入A物质，乙试管中加入物质，乙试管中加入B

10、物质。物质。”科学性原则科学性原则简明、准确组织语言文字、图形简明、准确组织语言文字、图形简明、准确组织语言文字、图形简明、准确组织语言文字、图形 6 6、选用文字、表格、坐标曲线图等形式进行具体、准确表达。选用文字、表格、坐标曲线图等形式进行具体、准确表达。例：某生物学兴趣小组开展例：某生物学兴趣小组开展“不同浓度香烟浸出液对不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响水蚤的影响”的课题研究。他们已将香烟和蒸馏水按照的课题研究。他们已将香烟和蒸馏水按照11的重量比浸泡的重量比浸泡24小时，过滤后的滤液作为原液。如果你是小时，过滤后的滤液作为原液。如果你是其中一员，请设计一张其中一员，请设计一张表格表格用于

11、在实验时记录数据。用于在实验时记录数据。不同浓度的烟草浸出液不同浓度的烟草浸出液每分钟心跳次数每分钟心跳次数第一次测量第一次测量第二次测量第二次测量第三次测量第三次测量平均值平均值浓度浓度1浓度浓度2浓度浓度3蒸馏水（对照）蒸馏水（对照）科学性原则科学性原则1/表格的设计：表格的设计：简明、准确组织语言文字、图形简明、准确组织语言文字、图形简明、准确组织语言文字、图形简明、准确组织语言文字、图形 二二.实验设计题设问的类型：实验设计题设问的类型：1.修正实验设计：给出一个实验，有修正实验设计：给出一个实验，有 不足或缺陷，让你找出并改正。不足或缺陷，让你找出并改正。2.补充实验设计：给出第一（

12、或第一、补充实验设计：给出第一（或第一、第二）步，让你完成后面的步骤，并第二）步，让你完成后面的步骤，并预测结果、得出结论。预测结果、得出结论。3.实验设计：需要你完整的设计一个简实验设计：需要你完整的设计一个简单的生物实验，并预测结果、得出结论。单的生物实验，并预测结果、得出结论。例例1 1：为了研究人工合成的生长素类似物萘乙酸是否为了研究人工合成的生长素类似物萘乙酸是否对植物的开花具有影响，有人设计了以下实验：取对植物的开花具有影响，有人设计了以下实验：取2020个水仙头，随机分成两组，一组个水仙头，随机分成两组，一组1010个不做任何处个不做任何处理，任其自然生长，作为对照；另一组理，任

13、其自然生长，作为对照；另一组1010个水仙头个水仙头均剥去部分鳞片叶，露出花芽，并用均剥去部分鳞片叶，露出花芽，并用0.1mg/mL0.1mg/mL的萘的萘乙酸处理。两组放在相同温度和湿度环境下培养。乙酸处理。两组放在相同温度和湿度环境下培养。实验组的实验组的1010个水仙头除个水仙头除2 2个死亡外，其他个死亡外，其他8 8个分别在个分别在6-96-9天时间内开花，平均比对照组早开花一个月。天时间内开花，平均比对照组早开花一个月。（1 1）据此得出萘乙酸可以促进水仙开花的结论）据此得出萘乙酸可以促进水仙开花的结论.实实验还有哪些不够严密的问题会对实验结果造成干扰验还有哪些不够严密的问题会对实

14、验结果造成干扰？（2 2）若要完成本实验，请你重新进行设计合理方案。）若要完成本实验，请你重新进行设计合理方案。(1)(1)(1)(1)对对对对照照照照组组组组也也也也应应应应与与与与实实实实验验验验组组组组一一一一样样样样剥剥剥剥去去去去部部部部分分分分鳞鳞鳞鳞片片片片叶叶叶叶；两两两两组组组组放放放放在在在在相相相相同同同同环环环环境境境境下下下下培培培培养养养养，其其其其条条条条件件件件不不不不仅仅仅仅是是是是温温温温度度度度和和和和湿湿湿湿度度度度，还还还还有有有有阳阳阳阳光光光光、pHpHpHpH值值值值等等等等；水水水水仙仙仙仙的的的的品品品品种种种种和大小应当一致。和大小应当一致

15、。和大小应当一致。和大小应当一致。(其他合理答案也可其他合理答案也可其他合理答案也可其他合理答案也可)(2)(2)(2)(2)针对以上问题，取针对以上问题，取针对以上问题，取针对以上问题，取20202020个相同品种、大小一致个相同品种、大小一致个相同品种、大小一致个相同品种、大小一致的水仙头，随机分成两组，实验组的水仙头，随机分成两组，实验组的水仙头，随机分成两组，实验组的水仙头，随机分成两组，实验组10101010个水仙头个水仙头个水仙头个水仙头均剥去部分鳞片叶，露出花芽，并用均剥去部分鳞片叶，露出花芽，并用均剥去部分鳞片叶，露出花芽，并用均剥去部分鳞片叶，露出花芽，并用0.1mg/mL0

16、.1mg/mL0.1mg/mL0.1mg/mL的萘乙酸处理；对照组的萘乙酸处理；对照组的萘乙酸处理；对照组的萘乙酸处理；对照组10101010个处理方式除不用萘个处理方式除不用萘个处理方式除不用萘个处理方式除不用萘乙酸处理外，其它均与实验组相同，作为对照；乙酸处理外，其它均与实验组相同，作为对照；乙酸处理外，其它均与实验组相同，作为对照；乙酸处理外，其它均与实验组相同，作为对照；两组放在完全相同环境下培养。两组放在完全相同环境下培养。两组放在完全相同环境下培养。两组放在完全相同环境下培养。实验评价：实验评价：评价类实验题解题技巧一看对照一看对照二看步骤二看步骤三看结果三看结果四看材料四看材料五

17、看条件五看条件五步法五步法补充实验设计补充实验设计（09福建卷）福建卷）26（25分）分）回答下列回答下列、题题.右图表示的是测定保湿桶内温度变化实验装右图表示的是测定保湿桶内温度变化实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。在不同条件下呼吸作用的情况。材料用具：保温桶（材料用具：保温桶（500mL）、温度计活性干）、温度计活性干酵母、质量浓度酵母、质量浓度0.1g/mL的葡萄糖溶液、棉花、的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。石蜡油。实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更多。比无氧条

18、件下呼吸作用放出热量更多。（1）取）取A、B两装置设计实验如下，请补两装置设计实验如下，请补充下表中内容：充下表中内容：装置装置方法步方法步骤骤一一方法步方法步骤骤二二方法步方法步骤骤三三A A加入加入240ml240ml的的葡萄糖溶液葡萄糖溶液加入加入10g10g活性活性干酵母干酵母 B B加入加入240ml240ml煮煮沸后冷却的沸后冷却的葡萄糖溶液葡萄糖溶液 加入石蜡油，加入石蜡油，铺满铺满液面液面不加入不加入石蜡油石蜡油加入加入10g活活性干酵母性干酵母（2 2）B B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是 ，这这是控制是控制实验实验的的 变变量。量。（3 3）要

19、）要测测定定B B装置因呼吸作用引起的温度装置因呼吸作用引起的温度变变化量，化量，还还需要增加一个装置需要增加一个装置C C。请请写出装置写出装置C C的的实验实验步步骤骤：装置装置方法步方法步骤骤一一方法步方法步骤骤二二方法步方法步骤骤三三C C 加入石蜡油，加入石蜡油，铺满铺满液面液面去除氧气去除氧气自自加入加入240mL煮煮沸后冷却的沸后冷却的葡萄糖溶液葡萄糖溶液不加入不加入活性干活性干酵母酵母（4）实验预期：在适宜条件下实验，）实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记分钟后记录实验结果，若装置录实验结果，若装置A、B、C温度大小关系是：温度大小关系是：（用（用“”表示），则假设成立。表

20、示），则假设成立。解题关键：解题关键：1、明确题干实验目的、明确题干实验目的2、分析表中相关内容、分析表中相关内容3、实验要遵循对照性原则、科学性原则和单一、实验要遵循对照性原则、科学性原则和单一变量原则这几个原则变量原则这几个原则ABC实验设计类实验设计类:（09广东卷）广东卷）36.（8分）分）小王发现黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生小王发现黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多。请设计一个实验方案，长的大豆幼苗高得多。请设计一个实验方案，探究不同光照强度对大豆植株高度的影响，并探究不同光照强度对大豆植株高度的影响，并预测实验结果。预测实验结果。实验材料和用具：大豆种子（实验材料和

21、用具：大豆种子（200粒）、光粒）、光照培养箱（光照强度范围照培养箱（光照强度范围010000Lux，温度，温度、湿度等均可自行设定）、培养皿、直尺等。、湿度等均可自行设定）、培养皿、直尺等。（1）实验方案：）实验方案：（2）实验结果测试）实验结果测试 参考答案参考答案实验方案：实验方案：1、实验材料：选出实验材料：选出180粒大小一致的种子，分粒大小一致的种子，分成六组，成六组，每组每组30粒，粒，在培养皿中培养。在培养皿中培养。2、培养条件培养条件 光照强度光照强度 0、2000、4000、6000、8000、10000Lux ，温度，温度25度，培养一周。度，培养一周。3、测定指标、测定

22、指标 用直尺测量植株高度，用直尺测量植株高度，计算每组的计算每组的平均值。平均值。注：要求至少分为三组（三个处理），每组有一注：要求至少分为三组（三个处理），每组有一定的种子数量，光照强度必须有定的种子数量，光照强度必须有0 Lux（黑暗）（黑暗）实验结果测试：随光照强度增加，植株高度下降。实验结果测试：随光照强度增加，植株高度下降。解析：本题考查根据自然现象设计实验方案解析：本题考查根据自然现象设计实验方案及预测实验结果的能力。及预测实验结果的能力。在设计实验过程中，在设计实验过程中，注意遵循对照原则，单一变量原则，平行重注意遵循对照原则，单一变量原则，平行重复原则等科学原则复原则等科学原则，所以至少分三组，且有，所以至少分三组，且有黑暗作为对照，每组必须有一定的种子数量，黑暗作为对照，每组必须有一定的种子数量，且数量相等。预测实验结果要根据题中所给且数量相等。预测实验结果要根据题中所给的自然现象，即黑暗中生长的大豆幼苗比阳的自然现象，即黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多，即可得出正确光下生长的大豆幼苗高得多，即可得出正确答案。答案。