實驗設(shè)計有關(guān)知識

1、實驗專題實驗專題實驗設(shè)計的常規(guī)解題思路實驗設(shè)計的常規(guī)解題思路明確實驗?zāi)康拿鞔_實驗?zāi)康姆治鰧嶒炘矸治鰧嶒炘硖岢鰧嶒炈悸诽岢鰧嶒炈悸吩O(shè)計實驗步驟設(shè)計實驗步驟預(yù)期實驗結(jié)果預(yù)期實驗結(jié)果實驗變量實驗變量無關(guān)變量無關(guān)變量反應(yīng)變量反應(yīng)變量施加干擾施加干擾隨機分組隨機分組設(shè)置對照設(shè)置對照條件適宜條件適宜重復(fù)實驗重復(fù)實驗觀察現(xiàn)象觀察現(xiàn)象測量數(shù)值測量數(shù)值操縱操縱控制控制捕獲捕獲設(shè)計實驗步驟設(shè)計實驗步驟(光照對種子萌發(fā)的影響光照對種子萌發(fā)的影響)分組標(biāo)號、分組標(biāo)號、前測、前測、控制無關(guān)變量：控制無關(guān)變量： 向培養(yǎng)皿中倒入適量的水，將等量的種子分別放入向培養(yǎng)皿中倒入適量的水，將等量的種子分別放入甲、乙兩組培養(yǎng)皿中

2、甲、乙兩組培養(yǎng)皿中設(shè)置實驗組（甲組）和對照組（乙），設(shè)置單一變量設(shè)置實驗組（甲組）和對照組（乙），設(shè)置單一變量 控制無關(guān)變量：控制無關(guān)變量： 將甲組置于有光照的環(huán)境中，乙組置于黑暗環(huán)境中。將甲組置于有光照的環(huán)境中，乙組置于黑暗環(huán)境中。控制無關(guān)變量控制無關(guān)變量，觀察、觀察、后測、后測、記錄記錄結(jié)果結(jié)果： 使兩組所處溫度、水分、空氣狀況相同且適宜的條使兩組所處溫度、水分、空氣狀況相同且適宜的條件下培養(yǎng)。一段時間后統(tǒng)計兩組種子的萌發(fā)率，并分析件下培養(yǎng)。一段時間后統(tǒng)計兩組種子的萌發(fā)率，并分析其差異程度其差異程度 二、實驗設(shè)計的基本原則二、實驗設(shè)計的基本原則1 1、對照性原則、對照性原則2 2、單一變量

3、原則、單一變量原則3 3、等量原則、等量原則4 4、科學(xué)性原則、科學(xué)性原則5 5、平行重復(fù)原則、平行重復(fù)原則 1實驗題目：實驗題目：植物的向光性實驗。 2目的要求：目的要求：觀察植物在單側(cè)光照射下的生長情況，植物的生長具有向光性。 3材料用具：材料用具：植物幼苗(玉米、小麥等)、火柴桿、小花盆(或培養(yǎng)皿)、泥土、不透光的紙盒、臺燈、剪刀。 4實驗假設(shè)：實驗假設(shè)：依據(jù)植物生長的向光性原理，幼苗應(yīng)朝紙盒開孔的方向生長，也就是向著光源的方向生長。 5實驗預(yù)期：實驗預(yù)期：經(jīng)過一定時間之后，幼苗將彎向光源生長。 6方法步驟：一般步驟敘述三步曲。方法步驟：一般步驟敘述三步曲。 (1)(1)將幾株長勢相同但

4、真葉尚未出胚芽鞘的小麥幼苗依將幾株長勢相同但真葉尚未出胚芽鞘的小麥幼苗依次排開，分別栽種在兩個花盆中，編號甲和乙。在幼苗的次排開，分別栽種在兩個花盆中，編號甲和乙。在幼苗的旁邊插一根火柴桿，作為對比的參照物。旁邊插一根火柴桿，作為對比的參照物。(2)(2)將制作好的不透光的遮光罩扣住花盆甲，帶小孔的將制作好的不透光的遮光罩扣住花盆甲，帶小孔的遮光罩紙盒扣住花盆乙，白天將裝置置于陽光充足遮光罩紙盒扣住花盆乙，白天將裝置置于陽光充足的地方，夜間以臺燈代替光源，使光從小孔中透入紙盒。的地方，夜間以臺燈代替光源，使光從小孔中透入紙盒。(3)(3)每天打開紙盒，觀察幼苗的生長情況，記錄下高度、每天打開紙

5、盒，觀察幼苗的生長情況，記錄下高度、傾斜角傾斜角, ,但要注意，打開紙盒觀察實驗現(xiàn)象的時間但要注意，打開紙盒觀察實驗現(xiàn)象的時間該盡可能地短，并保持透光孔的方向與前次一致。該盡可能地短，并保持透光孔的方向與前次一致。 7 7分析分析實驗實驗結(jié)果，得出實驗結(jié)論。結(jié)果，得出實驗結(jié)論。 8 8撰寫撰寫實驗實驗報告，交流成果。報告，交流成果。（1）種類）種類空白對照：空白對照：對照組不做任何實驗處理。對照組不做任何實驗處理。 自身對照：自身對照：實驗組和對照組在同一研究對象上實驗組和對照組在同一研究對象上進(jìn)行，不再另設(shè)對照組。進(jìn)行，不再另設(shè)對照組。 相互對照：相互對照：不單獨設(shè)對照組，而是幾個實驗組相互

6、不單獨設(shè)對照組，而是幾個實驗組相互對照。對照。 條件對照：條件對照：對照組施以部分實驗因素，但不是所研對照組施以部分實驗因素，但不是所研究的實驗處理因素，而這種處理是作為對照意義的究的實驗處理因素，而這種處理是作為對照意義的 。不論實驗組還是對照組的對象都作不同條件的處理，不論實驗組還是對照組的對象都作不同條件的處理，目的是通過得出兩種相對立的結(jié)論，以驗證實驗結(jié)論目的是通過得出兩種相對立的結(jié)論，以驗證實驗結(jié)論的正確性。的正確性。 2.對照組與實驗組的確定對照組與實驗組的確定實驗組：實驗組：是接受實驗變量處理的對象組。是接受實驗變量處理的對象組。對照組：對照組：對實驗假設(shè)而言，是不接受實驗變量處

7、理的對對實驗假設(shè)而言，是不接受實驗變量處理的對象組。象組。1 1、對照性原則、對照性原則2、單一變量原則、單一變量原則單一變量原則：單一變量原則： 控制其他因素不變，只改變其中一個因素（要研究控制其他因素不變，只改變其中一個因素（要研究的因素），觀察其對實驗結(jié)果的影響。的因素），觀察其對實驗結(jié)果的影響。 遵循單一變量原則，對實驗結(jié)果進(jìn)行科學(xué)的分析和遵循單一變量原則，對實驗結(jié)果進(jìn)行科學(xué)的分析和增強實驗結(jié)果的可信度與說服力。增強實驗結(jié)果的可信度與說服力。自變量（亦稱實驗變量）自變量（亦稱實驗變量） 是指實驗中要研究和控制的因素或條件。是指實驗中要研究和控制的因素或條件。因變量（亦稱反應(yīng)變量）因變量

8、（亦稱反應(yīng)變量） 是指實驗中由于實驗變量而引起的變化和結(jié)果。是指實驗中由于實驗變量而引起的變化和結(jié)果。無關(guān)變量（也稱控制變量）無關(guān)變量（也稱控制變量） 是指實驗中除實驗變量以外的影響實驗現(xiàn)象或是指實驗中除實驗變量以外的影響實驗現(xiàn)象或結(jié)果的因素或條件。結(jié)果的因素或條件。3、等量性原則、等量性原則（1）生物材料要相同：）生物材料要相同： 即所用生物材料的數(shù)量、質(zhì)量、長度、體積、來源即所用生物材料的數(shù)量、質(zhì)量、長度、體積、來源和生理狀況等方面特點要盡量相同或至少大致相同。和生理狀況等方面特點要盡量相同或至少大致相同。（2）實驗器具要相同：）實驗器具要相同： 即試管、燒杯、水槽、廣口瓶等器具的大小、型

9、號、即試管、燒杯、水槽、廣口瓶等器具的大小、型號、潔凈度等要完全一樣。潔凈度等要完全一樣。（3）實驗試劑要相同：）實驗試劑要相同： 即試劑的成分、濃度、體積要相同。尤其要注意體即試劑的成分、濃度、體積要相同。尤其要注意體積上等量的問題積上等量的問題 （4）處理方法要相同：）處理方法要相同： 保溫或冷卻；光照或黑暗；攪拌或振蕩都要一致。保溫或冷卻；光照或黑暗；攪拌或振蕩都要一致。有時盡管某種處理對對照實驗來說，看起來似乎是毫無有時盡管某種處理對對照實驗來說，看起來似乎是毫無意義的，但還是要作同樣的處理。意義的，但還是要作同樣的處理。 4、科學(xué)性原則、科學(xué)性原則（1）實驗原理的科學(xué)性）實驗原理的科

10、學(xué)性（2）明確實驗要求和目的，確定實驗）明確實驗要求和目的，確定實驗思路科學(xué)性思路科學(xué)性（3）實驗材料選擇的科學(xué)性）實驗材料選擇的科學(xué)性（4）設(shè)計實驗步驟要合理）設(shè)計實驗步驟要合理（5）實驗結(jié)果的科學(xué)性）實驗結(jié)果的科學(xué)性5、平行重復(fù)原則、平行重復(fù)原則 在實驗設(shè)計中必須注意實驗的可重復(fù)性。在實驗設(shè)計中必須注意實驗的可重復(fù)性。任何實驗必須有足夠的實驗次數(shù)，才能任何實驗必須有足夠的實驗次數(shù)，才能避免結(jié)避免結(jié)果的偶然性，使得出的結(jié)論準(zhǔn)確、科學(xué)果的偶然性，使得出的結(jié)論準(zhǔn)確、科學(xué)。 例例1：為了驗證甲狀腺激素的生理作用，試以大白鼠為了驗證甲狀腺激素的生理作用，試以大白鼠的耗氧量和活動量為觀察指標(biāo)，根據(jù)給出

11、的實驗材料的耗氧量和活動量為觀察指標(biāo)，根據(jù)給出的實驗材料和用具，設(shè)計實驗步驟，預(yù)測實驗結(jié)果，并作出分析。和用具，設(shè)計實驗步驟，預(yù)測實驗結(jié)果，并作出分析。 （1）材料和用具：日齡相同體重相近的雄性成年大）材料和用具：日齡相同體重相近的雄性成年大白鼠兩組，甲狀腺激素溶液，蒸餾水，灌胃器，耗氧白鼠兩組，甲狀腺激素溶液，蒸餾水，灌胃器，耗氧量測定裝置，小動物活動測定儀等。量測定裝置，小動物活動測定儀等。 （實驗提示：給藥途徑為每日灌胃，給藥劑量和儀（實驗提示：給藥途徑為每日灌胃，給藥劑量和儀器操作不作考試要求，室溫恒定。器操作不作考試要求，室溫恒定。) （2）方法與步驟：）方法與步驟：_。（3）結(jié)果預(yù)

12、測與分析：）結(jié)果預(yù)測與分析：_。【分析】【分析】（1）確定是驗證性實驗還是探究性實驗：）確定是驗證性實驗還是探究性實驗： 驗證性實驗驗證性實驗（2）確定實驗?zāi)康?、實驗原理、觀察指標(biāo)）確定實驗?zāi)康?、實驗原理、觀察指標(biāo)實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模?驗證甲狀腺激素的生理作用驗證甲狀腺激素的生理作用實驗原理：實驗原理： 甲狀腺激素加速物質(zhì)的氧化分解，耗氧量甲狀腺激素加速物質(zhì)的氧化分解，耗氧量增加，提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，使活動量增加。增加，提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，使活動量增加。觀察指標(biāo)：觀察指標(biāo)： 大白鼠的耗氧量和活動量大白鼠的耗氧量和活動量。（3）確定自變量、因變量、無關(guān)變量）確定自變量、因變量、無關(guān)變量自變量

13、：自變量： 甲狀腺激素和蒸餾水甲狀腺激素和蒸餾水因變量：因變量： 大白鼠的耗氧量和活動量大白鼠的耗氧量和活動量無關(guān)變量：無關(guān)變量： 鼠齡、溫度、藥劑量、灌胃次數(shù)等鼠齡、溫度、藥劑量、灌胃次數(shù)等（4）設(shè)計實驗步驟）設(shè)計實驗步驟分組標(biāo)號、前測、控制無關(guān)變量：分組標(biāo)號、前測、控制無關(guān)變量： 將日齡相同體重相近的雄性成年大白鼠兩組大白鼠分別將日齡相同體重相近的雄性成年大白鼠兩組大白鼠分別標(biāo)號為甲組和乙組，并分別用給出儀器測定與記錄耗氧量標(biāo)號為甲組和乙組，并分別用給出儀器測定與記錄耗氧量和活動量和活動量設(shè)置實驗組（甲組）和對照組（乙），設(shè)置單一變量、設(shè)置實驗組（甲組）和對照組（乙），設(shè)置單一變量、控制無

14、關(guān)變量：控制無關(guān)變量： 每日用灌胃器給與甲組鼠灌喂甲狀腺激素溶液，給與乙每日用灌胃器給與甲組鼠灌喂甲狀腺激素溶液，給與乙組灌胃等量的蒸餾水，飼養(yǎng)一段時間。組灌胃等量的蒸餾水，飼養(yǎng)一段時間。 觀察、記錄、后測觀察、記錄、后測 定期測量與記錄甲、乙兩組鼠的耗氧量和活動量定期測量與記錄甲、乙兩組鼠的耗氧量和活動量。 （5）結(jié)果預(yù)測與分析：）結(jié)果預(yù)測與分析：實驗?zāi)康闹杏袑嶒災(zāi)康闹杏小膀炞C驗證”，因為是驗證性實驗。，因為是驗證性實驗。實驗結(jié)果預(yù)測：實驗結(jié)果預(yù)測： 未給甲狀腺激素時，甲、乙兩組鼠的耗氧和未給甲狀腺激素時，甲、乙兩組鼠的耗氧和活動量相近。活動量相近。 給甲組鼠甲狀腺激素后，其耗氧和活動量均大

15、給甲組鼠甲狀腺激素后，其耗氧和活動量均大于乙組。于乙組。結(jié)果分析結(jié)果分析得出結(jié)論得出結(jié)論： 甲狀腺激素能促進(jìn)新陳代謝，加速體內(nèi)物質(zhì)的甲狀腺激素能促進(jìn)新陳代謝，加速體內(nèi)物質(zhì)的氧化分解，提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，從而使耗氧量氧化分解，提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，從而使耗氧量和活動量加大。和活動量加大?！纠纠?】現(xiàn)有一種植物的種子，已經(jīng)知道它的萌發(fā)受水分、溫】現(xiàn)有一種植物的種子，已經(jīng)知道它的萌發(fā)受水分、溫度和氧氣的影響，但不了解其萌發(fā)與光是否有關(guān)。為探究光的度和氧氣的影響，但不了解其萌發(fā)與光是否有關(guān)。為探究光的有無對該種子萌發(fā)的影響，請你依據(jù)所給材料用具設(shè)計出實驗有無對該種子萌發(fā)的影響，請你依據(jù)所給材料用具

16、設(shè)計出實驗的方法步驟，預(yù)測可能的實驗結(jié)果，并分別得出相應(yīng)的結(jié)論。的方法步驟，預(yù)測可能的實驗結(jié)果，并分別得出相應(yīng)的結(jié)論。 材料用具：數(shù)量充足的鋪有濾紙的培養(yǎng)皿、無菌水、表面消材料用具：數(shù)量充足的鋪有濾紙的培養(yǎng)皿、無菌水、表面消毒過的種子等。毒過的種子等。 方法步驟：方法步驟： 預(yù)測實驗結(jié)果并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析：預(yù)測實驗結(jié)果并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析： 【例【例23】 【解析】【解析】（1）確定是驗證性實驗還是探究性實驗：）確定是驗證性實驗還是探究性實驗： 探究性實驗探究性實驗（2）確定實驗?zāi)康?、實驗原理、觀察指標(biāo)）確定實驗?zāi)康?、實驗原理、觀察指標(biāo)實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模?探究光的有無對該種子萌發(fā)的影響探究

17、光的有無對該種子萌發(fā)的影響實驗原理：實驗原理： 種子在適宜的條件下萌發(fā)種子在適宜的條件下萌發(fā)觀察指標(biāo)：觀察指標(biāo)： 種子發(fā)芽率種子發(fā)芽率（3）確定自變量、因變量、無關(guān)變量）確定自變量、因變量、無關(guān)變量自變量自變量： “有光有光”和和“無光無光”因變量：因變量： 發(fā)芽率差異發(fā)芽率差異無關(guān)變量：無關(guān)變量： 水分、溫度和氧氣、種子數(shù)量、大小等水分、溫度和氧氣、種子數(shù)量、大小等（4）設(shè)計實驗步驟）設(shè)計實驗步驟分組標(biāo)號、控制無關(guān)變量：分組標(biāo)號、控制無關(guān)變量： 向培養(yǎng)皿中倒入適量的水，將等量的種子分別放向培養(yǎng)皿中倒入適量的水，將等量的種子分別放入甲、乙兩組培養(yǎng)皿中入甲、乙兩組培養(yǎng)皿中設(shè)置實驗組（甲組）和對照組（乙），設(shè)置單一變量：設(shè)置實驗組（甲組）和對照組（乙），設(shè)置單一變量： 將甲組置于有光照的環(huán)境中，乙組置于黑暗環(huán)境將甲組置于有光照的環(huán)境中，乙組置于黑暗環(huán)境中。中?？刂茻o關(guān)變量：控制無關(guān)變量： 使兩組所處溫度、水分、空氣狀況相同且適使兩組所處溫度、水分、空氣狀況相同且適宜的條件下培養(yǎng)。宜的條件下培養(yǎng)。 觀察、記錄、后測：觀察、記錄、后測： 一段時間后統(tǒng)計兩組種子的萌發(fā)率，并分析其差一段時間后統(tǒng)計兩組種子的萌發(fā)率，并分析其差異程度異程度 （5）預(yù)測實驗結(jié)果并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析）預(yù)測實驗結(jié)