高實驗與探究 中生物配人教第一章第二講

1、高實驗與探究 中生物配人教第一章第二講第1頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四授課提示:對應(yīng)學(xué)生用書第9頁 一、掌握實驗操作技能,并能將這些相關(guān)的方法和技能進行綜合運用 第2頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四 實驗類型 實驗名稱 實驗一般程序 顯微鏡觀察類實驗1.用高倍顯微鏡觀察幾種細胞2.觀察DNA和RNA在細胞中的分布3.用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體4.觀察植物細胞的吸水和失水5.觀察細胞的有絲分裂和減數(shù)分裂取材 (染色) 制片 顯 微觀察 結(jié)論 探究性實驗1.影響酶活性的條件2.探究酵母菌細胞呼吸的方式3.低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化4.植物生長

2、素類似物對插條生根的作用分組編號 設(shè)置對照 條件處理 觀察比較 得出結(jié)論5.探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化6.探究水箱(或魚缸)中群落的演替處理 觀察 結(jié)論 驗證性實驗1.檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)2.綠葉中色素的提取和分離選擇材料 材料處理 檢測 或分離 觀察 模擬調(diào)查類驗1.通過模擬實驗探究膜的透性2.模擬探究細胞表面積與體積的關(guān)系3.模擬尿糖的檢測選擇材料 模擬研究 結(jié)論4.調(diào)查人群中的遺傳病5.土壤中動物類群的豐富度的研究選擇課題 課題選擇理由 收集、處理材料 結(jié)論(一)考綱要求的教材實驗歸納分類 第3頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四(二)、中學(xué)生物

3、實驗涉及的基本技術(shù)歸納1.光學(xué)顯微鏡的使用 適用于觀察生物的微觀結(jié)構(gòu),如觀察葉綠體和線粒體。注意正確掌 握低倍鏡和高倍鏡的使用技術(shù): (1)使用低倍鏡應(yīng)注意正確對光和調(diào)焦(粗、細準(zhǔn)焦螺旋的調(diào)節(jié))。 (2)高倍鏡的使用方法包括: 低倍鏡下找到清晰物像并移至視野中央。 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器,使高倍物鏡正對通光孔。 調(diào)節(jié)細準(zhǔn)焦螺旋至物像清晰。 第4頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四2.玻片標(biāo)本的制作 適用于顯微觀察,凡需在顯微鏡下觀察的生物材料,必須先制成玻片標(biāo)本。 包括: (1)壓片法(如洋蔥根尖細胞的有絲分裂)。壓片的一般過程是:取材 固定 解離(對不易分散的材料用鹽酸處理) 漂洗

4、 染色 壓片 觀察。 (2)裝片法(如高倍鏡下觀察葉綠體和細胞質(zhì)的流動)。其過程是:將材料在載玻片水滴中展平 放蓋玻片時應(yīng)從一側(cè)慢慢蓋在水滴上,防止氣泡產(chǎn)生 對材料染色或改變?nèi)芤簼舛?觀察。3.研磨、過濾 適用于從生物組織中提取物質(zhì),如酶、色素等。4.紙層析技術(shù) 適用于溶液中物質(zhì)的分離,如綠葉中色素的分離。主要步驟包括制備濾紙條、畫濾液細線、層析分離。第5頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四5.恒溫技術(shù) 適用于酶參加的生化反應(yīng),一般用水浴或恒溫箱。6.解離技術(shù) 用于破壞細胞壁,分散植物細胞,制作臨時裝片,如觀察有絲分裂 時制片的解離過程。7.比色法:適用于還原糖、脂肪和蛋

5、白質(zhì)的檢測等 另外還有根尖培養(yǎng)、幼小動物的飼養(yǎng)、植物必需元素的鑒 定、 同位素示蹤技術(shù)等。第6頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四二、具備驗證簡單生物學(xué)事實的能力,并對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進行 解釋、分析和處理。 (一)教材經(jīng)典實驗分析,方法技能遷移1.細胞內(nèi)物質(zhì)或結(jié)構(gòu)的檢測方法 (1)淀粉:碘液; (2)還原糖:斐林試劑、班氏試劑; (3)CO2:Ca(OH)2溶液或酸堿指示劑; (4)乳酸:pH試紙; (5)有O2:余燼木條復(fù)燃;無O2:火焰熄滅; (6)脂肪:蘇丹或蘇丹染液; (7)蛋白質(zhì):雙縮脲試劑; (8)染色體:龍膽紫、醋酸洋紅溶液; (9)DNA:甲基綠;RNA:

6、吡羅紅; (10)線粒體:健那綠。第7頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四2.實驗結(jié)果的顯示方法 (1)光合速率:O2釋放量、CO2吸收量或淀粉產(chǎn)生量; (2)呼吸速率:O2吸收量、CO2釋放量或淀粉減少量; (3)原子轉(zhuǎn)移途徑:放射性同位素示蹤法; (4)細胞液濃度大小:質(zhì)壁分離; (5)細胞是否死亡:質(zhì)壁分離、亞甲基藍溶液染色; (6)甲狀腺激素作用:動物耗氧量、發(fā)育速度等; (7)生長激素作用:生長速度(體重變化、身高變化); (8)胰島素作用:動物活動狀態(tài)。第8頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四3.實驗條件的控制方法 (1)增加水中氧氣:泵

7、入空氣或吹氣或放入綠色植物; (2)減少水中氧氣:容器密封或油膜覆蓋或用涼開水; (3)除去容器中CO2:NaOH溶液或KOH溶液; (4)除去葉片中原有淀粉:置于黑暗環(huán)境一晝夜; (5)除去葉片中葉綠素:酒精加熱; (6)除去光合作用對呼吸作用的干擾:給植株遮光; (7)如何得到單色光:棱鏡色散或彩色薄膜濾光; (8)血液抗凝:加入檸檬酸鈉; (9)各種細胞器的提取:細胞勻漿離心; 4.實驗中控制溫度的方法 (1)還原糖鑒定:水浴加熱煮沸; (2)酶促反應(yīng):水浴保溫; (3)用酒精溶解葉中的葉綠素:酒精要隔水加熱; (4)DNA的二苯胺試劑鑒定:水浴煮沸加熱; (5)細胞和組織培養(yǎng)以及微生物

8、培養(yǎng):恒溫培養(yǎng)。 第9頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四(二)驗證性實驗和探究性實驗1.二者的比較 (1)驗證性實驗 驗證性實驗是驗證某一個結(jié)論是否正確的實驗。 實驗者在實驗前已經(jīng)了解并掌握了相關(guān)理論知識,并對實驗現(xiàn) 象有了一定了解或已形成一定認識或提出了某種假說,而且這種 假說是比較確定的,即按照假設(shè)成立,應(yīng)出現(xiàn)何種結(jié)果,再通過具體 實驗來證明相應(yīng)的生物學(xué)現(xiàn)象或事實。 通過驗證性實驗可以對研究對象進行更深入地了解,也能證明 某種假設(shè)是否正確,從而加深對所學(xué)生物學(xué)知識的理解和記憶。 由于實驗者在實驗前大多已掌握了實驗結(jié)果和實驗結(jié)論,因此 實驗者對實驗結(jié)果的預(yù)期常常是惟一

9、的。第10頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四(2)探究性實驗探究性實驗是探究研究對象的未知屬性、特性以及與其他因素的關(guān)系的實驗。實驗者在實驗前對研究對象不了解或不完全了解,完全由實驗者去嘗試、探索和研究,它是一種真正意義的科學(xué)研究,探究性實驗對生物科學(xué)的發(fā)展起了極大的推動作用。探究性實驗是根據(jù)一定的實驗?zāi)康?利用現(xiàn)有的實驗條件,通過控制實驗變量的改變干擾研究對象,并觀察實驗結(jié)果(現(xiàn)象)和推理得出實驗結(jié)論。由于實驗者在實驗前提出的假說往往是比較模糊的,也沒有掌握最后的實驗結(jié)果和實驗結(jié)論,因此對實驗結(jié)果的預(yù)期也是不確定的,只能把各種有可能出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象都考慮在內(nèi),再由各種現(xiàn)

10、象推出相應(yīng)的實驗結(jié)論。此類實驗一般需經(jīng)過探究得出實驗結(jié)論,往往需討論,即“如果出現(xiàn)結(jié)果a會怎樣,如果出現(xiàn)結(jié)果b或c又會怎樣”。 第11頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四 探究性實驗 驗證性實驗 實驗名稱鑒定某人是否出現(xiàn)糖尿驗證某糖尿病患者尿液中含葡萄糖 實驗原理相同(斐林試劑與可溶性還原糖作用呈現(xiàn)磚紅色沉淀) 實驗步驟相同(取尿液后加斐林試劑水浴加熱,觀察實驗現(xiàn)象) 實驗現(xiàn)象出現(xiàn)或不出現(xiàn)磚紅色沉淀出現(xiàn)磚紅色沉淀 預(yù)期實驗結(jié)果出現(xiàn)或不出現(xiàn)磚紅色沉淀出現(xiàn)磚紅色沉淀 實驗結(jié)論若出現(xiàn)磚紅色沉淀,證明此人出現(xiàn)糖尿;若不出現(xiàn)磚紅色沉淀,證明此人不出現(xiàn)糖尿糖尿病患者尿液中含葡萄糖2.

11、舉例 第12頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四三、具備對一些生物學(xué)問題進行初步探究的能力,包括運用觀察、 實驗與調(diào)查、假說演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學(xué)研究 方法。 (一)實驗設(shè)計的基本理論 實驗是科學(xué)研究過程中的一個重要環(huán)節(jié),是在人為控制條件下,研究 對象的變化,以其結(jié)果論證科學(xué)結(jié)論的一種科學(xué)方法。由于研究問 題性質(zhì)的不同,科學(xué)研究的方法也有差異,但通常分為以下幾步:1.觀察 觀察是科學(xué)研究方法的第一步,這里的觀察,是在處于自然常態(tài)條件下 進行或通過實驗觀察。對事物進行觀察時必須周詳,并將它們記錄下 來。而尤為重要的是要保持客觀的態(tài)度。人們常希望看到人想要看 或應(yīng)該看

12、到的現(xiàn)象,因此而影響觀察結(jié)果,產(chǎn)生偏差。2.提出問題 人們對事物作縝密觀察以后,常常由于好奇心或想作進一步的了解而 提出問題,雖然任何人都能提出問題,但只有有意義的問題才值得探討, 因此,進行研究時,不僅要提出問題,而且要提出確切的問題。此外,對 問題的敘述,也要清楚而正確,例如“豌豆為什么子一代只出現(xiàn)顯性性 狀,子二代卻出現(xiàn)性狀分離?分離比為什么都接近31呢?” 第13頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四3.假說 科學(xué)方法的第三步是假說。假說,也稱假設(shè)或猜測,指用來說明某種現(xiàn)象但未經(jīng)證實論題,也就是對所提的問題所作出的參考答案。假說一般為兩步驟:第一步,提前假說,即依據(jù)

13、發(fā)現(xiàn)的事實材料或已知的科學(xué)原理,通過創(chuàng)造性思維,提出初步假定;第二步,作出預(yù)期(推斷),即依據(jù)提出的假說,進行推理,得出假定性的結(jié)論;例如,孟德爾一對相對性狀的實驗,其假說是:控制性狀的基因都是成對存在的;在雜合子形成配子時彼此分離,分別進入不同的配子;其預(yù)期結(jié)果是:“F1與隱性親本相交后代高莖與矮莖的比例11”。實驗預(yù)期是較具體的推斷。 一個問題常有多個可能的答案,但通常只有一個是正確的。因此,假設(shè)是對還是錯,還需要加以驗證,即依據(jù)假設(shè)或預(yù)期,設(shè)計實驗方案,進行實驗驗證。4.實驗 實驗是驗證假說和解決問題的最終途徑,指在人為控制的條件下研究事物的變化的一種方法。這是科學(xué)方法的最大特色,也是科

14、學(xué)方法中最困難的一步。如何求證假設(shè)可充分展現(xiàn)研究者的才華。在科學(xué)實驗中,要掌握或貫徹以下幾點:第14頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四(1)變量變量,或稱因子,是指實驗過程中所被操作的特定因素或條件,按性質(zhì)不同,通?？煞譃閮深?自變量與因變量自變量,也稱為實驗變量,指實驗中由實驗者所操縱的因素或條件。因變量,亦稱反應(yīng)變量,指實驗中由于實驗變量而引起的變化和結(jié)果。通常,自變量是原因,因變量是結(jié)果,二者具有因果關(guān)系。實驗的目的在于獲得和解釋這種前因后果。例如,在“溫度對酶活性”的實驗中,所給定的低溫(冰塊)、適溫(37)、高溫(沸水浴)就是實驗變量。而由于低溫、適溫、高溫條

15、件變化,唾液淀粉酶水解淀粉的反應(yīng)結(jié)果也隨之變化,這就是反應(yīng)變量,該實驗即在于獲得和解釋溫度變化(自變量)與酶的活性(因變量)的因果關(guān)系。第15頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四無關(guān)變量與額外變量無關(guān)變量,也稱控制變量,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。額外變量,也稱干擾變量,指實驗中由于無關(guān)變量所引起的變化和結(jié)果。顯然,額外變量會對反應(yīng)變量有干擾作用,例如,上述實驗中除實驗變量(低溫、適溫、高溫)以外,試管潔凈程度、唾液新鮮程度、可溶性淀粉濃度和純度、試劑溶液的劑量、濃度和純度,實驗操作程度,溫度處理的時間長短等等,都屬于無關(guān)變量,要求對低溫、適溫

16、、高溫3組實驗是等同、均衡、穩(wěn)定的;如果無關(guān)變量中的任何一個或幾個因素或條件,對3個實驗組的給定不等同、不均衡,不穩(wěn)定,則會在實驗結(jié)果中產(chǎn)生額外變量,出現(xiàn)干擾,造成誤差。實驗的關(guān)鍵之一在于控制無關(guān)變量或減少額外變量,以減少誤差。第16頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四(2)單一變量原則單一變量原則是處理實驗中的復(fù)雜關(guān)系的準(zhǔn)則之一。它有兩層意思:一是確保“單一變量”的實驗觀測,即不論一個實驗有幾個實驗變量,都應(yīng)做到一個實驗變量對應(yīng)觀測一個反應(yīng)變量;二是確?！皢我蛔兞俊钡牟僮饕?guī)范,即實驗操作中要盡可能避免無關(guān)變量及額外變量的干擾。例如,上述實驗遵循單一變量原則,第一,在觀測

17、上要做到:低溫處理觀測記錄低溫下的變化和結(jié)果,高溫處理觀測記錄高溫下的變化和結(jié)果,反應(yīng)變量不能混淆;第二,在操作上要做到:對3個實驗要在預(yù)先的低溫、適溫、高溫條件下做實驗處理,常見的錯誤是先在常溫下做處理再放到低溫、適溫、高溫條件中進行觀測;這樣就混入了“常溫”這個無關(guān)變量及額外變量?？傊?實驗設(shè)計、實驗的全過程,都應(yīng)遵循單一變量原則。第17頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四(3)控制與平衡控制保證實驗不受干擾或?qū)⒏蓴_因素降低到最低程度控制,是處理實驗中變量關(guān)系的又一準(zhǔn)則,指實驗要嚴格地操縱實驗變量,以獲取反應(yīng)變量。與此同時,還要嚴格地均衡無關(guān)變量,以消除額外變量的干擾

18、。一句話,通過實驗控制,盡量消除實驗誤差,以取得較為精確的實驗結(jié)果。如果說“單一變量”原則,主要是對實驗變量與反應(yīng)變量的控制而言,而這里的“平衡控制”,則主要是對無關(guān)變量與額外變量的控制而說的,意思是說,實驗中的無關(guān)變量的因素條件,很難避免,只能設(shè)法平衡和抵消它們的影響,常用的方法有:單組實驗法 對一組(或一個)對象,既用A法,又用B法,順序隨機或輪流循環(huán),這是生物實驗常用的實驗方法。例如,“觀察植物細胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原”實驗,通常是將做好的洋蔥紫色鱗片葉表皮細胞裝片,先用蔗糖溶液做質(zhì)壁分離觀察,接著又用清水做質(zhì)壁分離復(fù)原觀察,這就是單組實驗法。由于對象同一,無關(guān)變量影響也就被平衡和抵消了。第

19、18頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四等組實驗法 將狀況相等的對象分成兩組或多組,一組用A法,另一組用B法,這也是生物實驗常用的實驗方法。例如,“植物激素與向性”設(shè)計了5組實驗,其對象是玉米幼苗,要求品種、萌發(fā)期、粗細、大小、長勢等狀況都是相同的,這就是等組實驗法,無關(guān)變量的影響起到了平衡和消除作用。輪組實驗法 對兩組或兩組以上的對象,循環(huán)進行兩個或兩個以上的實驗處理,如甲組A法、B法;乙組B法、A法等,這樣能有效的平衡和抵消無關(guān)變量的影響。自然,操作起來要麻煩一些。例如,“植物向光性”實驗,可隨機取2株(組)生長狀況并不相等的玉米幼苗,作如下實驗處理:甲組:玉米幼苗A

20、選用“不透光”處理 B選用“單側(cè)光”處理乙組:玉米幼苗C選用“單側(cè)光”處理 D選用“不透光”處理實驗結(jié)果,則是A+D(“不透光”)B+C(“單側(cè)光”)的比較,這就是輪組實驗法。這種實驗處理的匹配,對平衡、消除無關(guān)變量和額外變量更有說服力。第19頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四(4)對照對照是實驗控制的手段之一,目的還是在于消除無關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響。實驗對照原則是設(shè)計和實施實驗的準(zhǔn)則之一。通過設(shè)置實驗對照對比,既可排除無關(guān)變量的影響,又可增加實驗結(jié)果的可信度和說服力。通常,一個實驗總分為實驗組和對照組。實驗組,是接受實驗變量處理的對象組:對照組,也稱控制組,對實驗假

21、設(shè)而言,是不接受實驗變量處理的對象組,至于哪個作為實驗組,哪個作為對照組,一般是隨機決定的,這樣,從理論上說,由于實驗組與對照組的無關(guān)變量的影響是相等的,被平衡了的,故實驗組與對照組兩者之差異,則可認定為是來自實驗變量的效果,這樣的實驗結(jié)果是可信的。按對照的內(nèi)容和形式上的不同,通常有以下對照類型:空白對照 指不做任何實驗處理的對象組。例如,在“生物組織中可溶性還原糖的鑒定”的實驗中,向甲試管溶液加入試劑,而乙試管溶液不加試劑,一起進行沸水浴,比較它們的變化。這樣,甲為實驗組,乙為對照組,且乙為典型的空白對照?？瞻讓φ漳苊靼椎貙Ρ群鸵r托出實驗組的變化和結(jié)果,增強了說服力。 第20頁，共47頁，2

22、022年，5月20日，20點13分，星期四自身對照 指實驗與對照在同一對象上進行,即不另設(shè)對照組。單組法和輪組法,一般都包含有自身對照。如“植物細胞質(zhì)壁分離和復(fù)原”實驗,就是典型的自身對照。自身對照,方法簡便,關(guān)鍵是要看清楚實驗處理前后現(xiàn)象變化的差異,實驗處理前的對象狀況為對照組,實驗處理后的對象變化則為實驗組。條件對照 指雖給對象施以某種實驗處理,但這種處理是作為對照意義的,或者說這種處理不是實驗假設(shè)所給定的實驗變量意義的。例如,“動物激素飼喂小動物”的實習(xí)實驗,采用等組實驗法,其實驗設(shè)計方案是:甲組:飼喂甲狀腺激素(實驗組),乙組:飼喂甲狀腺抑制劑(條件對照組);丙組:不飼喂藥劑(空白對照

23、組);顯然,乙組為條件對照。該實驗即設(shè)置了條件對照,又設(shè)置了空白對照,通過比較、對照、更能充分說明實驗變量甲狀腺激素能促進動物的生長發(fā)育。 第21頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四相互對照 指不另設(shè)對照組,而是幾個實驗組相互對比對照,在等組實驗法中,大都是運用相互對照,如“植物的向性”的等組實驗中,5個實驗組所采用的都是相互對照,較好的平衡和抵消了無關(guān)變量的影響,使實驗結(jié)果更具有說服力。特別提醒：通常把改變生物生長所需正常條件的組為實驗組。如,對葉片遮光處理的實驗組、不遮光為對照組。 第22頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四 5.結(jié)論 觀察、實驗

24、的價值即在于獲得驗證性的結(jié)果。因此,在實驗中要記錄 實驗的事實、現(xiàn)象和數(shù)據(jù),即捕捉、記錄由實驗變量而帶來的反應(yīng)變量。然后,論證、說明實驗中的自變量與因變量的因果關(guān)系,從而得到實驗的結(jié)果。如果所獲得的結(jié)果與假設(shè)相符,則肯定假設(shè);如果結(jié)果與假設(shè)不相符,則否定假設(shè);如果結(jié)果與假設(shè)無關(guān),則無從判斷。最后得出結(jié)論。 科學(xué)實驗必須遵循真實、客觀的基本準(zhǔn)則,即實驗中的觀察一定要實事求是,一切從實驗出發(fā),使獲取的材料(事實、現(xiàn)象、數(shù)據(jù))盡可能的反映客觀事物的本來面目,不能憑空胡謅,不能片面武斷。 以上科學(xué)方法是進行實驗設(shè)計,制定實驗方案的理論依據(jù)。 第23頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星

25、期四6.生物學(xué)探究實驗的一般方法 第24頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四(二)實驗設(shè)計的思路1.實驗設(shè)計的原理 (1)科學(xué)性原則 所謂科學(xué)性,是指實驗?zāi)康囊鞔_,實驗原理要正確,實驗材料和實 驗手段的選擇要恰當(dāng),整個設(shè)計思路和實驗方法的確定都不能偏離生物學(xué)基本知識和基本原理以及其他學(xué)科領(lǐng)域的基本原則。如:淀粉酶水解淀粉的順序問題。 (2)可行性原則 可行性原則是指在設(shè)計生物學(xué)實驗時,從實驗原理、實驗的實施到實驗結(jié)果的產(chǎn)生;都具有可行性。 (3)簡便性原則 設(shè)計實驗時,要考慮到實驗材料容易獲得,實驗裝置比較簡單,實驗藥品比較便宜,實驗操作過程比較簡便,實驗步驟比較少,實

26、驗時間比較短。第25頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四(4)可重復(fù)性重復(fù)、隨機和對照是保證實驗結(jié)果正確性的三大原則,多年來為研究者所公認。因此,在實驗設(shè)計中也必須注意實驗的可重復(fù)性。任何實驗都必須要有足夠的實驗次數(shù),才能判斷結(jié)果的可靠性,設(shè)計的實驗不能只能進行一次,在無法重復(fù)的情況下,作為正式結(jié)論,這樣的結(jié)論易被推翻。(5)對照原則(6)等量原則選取實驗材料或試劑時不同組別應(yīng)保持相同(或基本相同)或相等,確保實驗不會由于實驗材料的原因而產(chǎn)生誤差干擾實驗結(jié)果。 第26頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四2.實驗設(shè)計的內(nèi)容 一個比較完整的實驗設(shè)計方案,

27、一般包括以下幾方面的內(nèi)容:實驗題目的確定;提出假說;設(shè)計實驗方法和步驟;提出實驗的預(yù)期結(jié)果;要觀察和搜集的數(shù)據(jù)及方法。書寫實驗設(shè)計方案通常包括:實驗課題、實驗假說、實驗預(yù)期、實驗?zāi)康囊?、實驗方法類型、實驗對照類、實驗材料用具、實驗方法步驟和實驗結(jié)論與討論等項目,而在中學(xué)生物課本的實驗指導(dǎo)中,實驗假說和實驗預(yù)期大都隱含在”實驗原理”中。實驗方法類別、實驗對照類型則一般隱含在方法步驟里。 3.實驗設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié) (1)實驗設(shè)計中的假說 在實驗設(shè)計中,每一個實驗?zāi)康牡拇_定,都是一個實驗假說的形成過程。我們作出實驗假說時,必須在注意假說的預(yù)見性的同時,強調(diào)客觀性和多樣性。 (2)實驗材料和實驗手段的

28、選擇 選擇恰當(dāng)?shù)牟牧虾褪侄?是所設(shè)計的實驗?zāi)芊襁_到預(yù)期結(jié)果的重要保證。 (3)反應(yīng)變量的確定和控制 依據(jù)實驗條件和環(huán)境因素充分控制無關(guān)變量,使實驗具有科學(xué)性,結(jié)果不受干擾。 第27頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四4.實驗設(shè)計的基本步驟 第28頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四【名師點睛】 各種不同類型實驗應(yīng)注意的問題 有關(guān)酶的實驗設(shè)計,應(yīng)注意各步驟的順序,必須先調(diào)節(jié)相關(guān)條件(溫度、 pH等)才能使反應(yīng)物與酶相遇,還應(yīng)注意空白對照中加入“等量蒸餾水”。 生長素設(shè)計中,應(yīng)注意對胚芽鞘的生長狀況描述:“向哪方彎曲生長”“向上生長”“不彎曲不生長”,無

29、子番茄培育時注意“去雄”“套袋”“一定濃度生長素類似物”。 動物激素調(diào)節(jié)實驗中,甲狀腺激素生理功能的研究常用飼喂法、切除法、注射法,常用蝌蚪、小白鼠、小狗作實驗材料,在設(shè)計過程中常作甲狀腺激素含量增多、減少和不變?nèi)N處理;而胰島素、胰高血糖素的研究常用注射法,少見切除法,常用小白鼠作實驗材料,在設(shè)計過程中常做該激素含量增多和不變兩種處理。 無土栽培時應(yīng)注意,“培養(yǎng)液中通空氣”“適時適量補充稀釋培養(yǎng)液”。 遺傳學(xué)實驗 a.植物雜交實驗:如果為兩性花(花中既有雄蕊又有雌蕊)的植物雜交。如應(yīng)注意“去雄”“人工授粉”“授粉后套袋”,如果為單性花(即有雄無雌或有雌無雄),則無須“去雄”,但要“套袋”。

30、b.動物雜交實驗:千萬不能有“自交”,應(yīng)為“與相同基因型的異性交配”。 第29頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四四、能對一些簡單的實驗方案做出恰當(dāng)?shù)脑u價和修訂 四步看:一看對照、二看變量、三看操作、四看結(jié)果。1.一看對照:需要什么對照、幾個對照組。2.二看變量 在實驗中除要設(shè)計的單一變量外,其他條件都必須一致,特別注意 實驗過程中是否會因添加試劑或進行某個操作而引起控制條件的 不一致。 (1)實驗對象的一致性; (2)實驗所加試劑的量要相等; (3)實驗控制時間的一致性; (4)實驗條件的一致性。 第30頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四3.三看

31、操作 主要看實驗原理是否合理正確、實驗取材是否正確、方法步驟是 否科學(xué)。 (1)實驗取材分析與評價:實驗材料的選擇要得當(dāng)、經(jīng)濟、易得、 好用、效果好。 (2)藥品與試劑分析、評價及改進:藥品與試劑的量、濃度、純度 等都是影響實驗結(jié)果的重要因素,在進行實驗分析時要逐一檢查,不 能忽視。例如:斐林試劑與雙縮脲試劑。 (3)步驟及操作的分析、評價及改進: 否漏做某個實驗步驟; 操作步驟是否顛倒: 操作方法是否正確。4.四看結(jié)果 主要看實驗結(jié)果的驗證方法與預(yù)測是否合理: (1)實驗結(jié)果的驗證方法是否正確; (2)驗證目標(biāo)是否準(zhǔn)確; (3)探究性實驗的實驗結(jié)果與結(jié)論是否為多個。 第31頁，共47頁，20

32、22年，5月20日，20點13分，星期四【名師點睛】 設(shè)計型實驗試題的解題突破和方法 解題思路準(zhǔn)確把握實驗?zāi)康?明確實驗要解決的“生物學(xué)事實”是什么?要解決該“生物學(xué)事實”的哪一方面?明確實驗原理:分析實驗所依據(jù)的科學(xué)原理是什么?涉及到的生物學(xué)及相關(guān)學(xué)科中的方法和原理有哪些?確定實驗變量、設(shè)置對照實驗:找出自變量和因變量,確定實驗研究的因素,以及影響本實驗的無關(guān)變量;構(gòu)思實驗變量的控制方法和實驗結(jié)果的獲得手段。確定實驗方法:根據(jù)實驗?zāi)康暮退峁┑牟牧蟻泶_定。設(shè)計合理的實驗裝置和實驗步驟:嚴格遵循實驗設(shè)計原則,根據(jù)實驗原理以及充分考慮提供的實驗材料、用具的基礎(chǔ)上,根據(jù)設(shè)計要求,設(shè)計實驗裝置和步驟

33、。得出預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論 第32頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四實驗設(shè)計時的一般步驟a.取材、分組、編號取材時要注意數(shù)量和生理及發(fā)育狀態(tài)相同;用具要相同等。b.相同處理和不同處理根據(jù)實驗變量設(shè)置對照(注意:單一因素不同,其他因素相同且最適)。c.進一步的相同處理其他因素相同且最適的繼續(xù)處理。 d.檢測、觀察、統(tǒng)計、比較必須找出具體的觀察和記錄對象,觀察、記錄、統(tǒng)計、比較實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。實驗的過程、結(jié)論等要進行科學(xué)性描述a.無關(guān)變量常用:同種、相同或相似、隨機平均分組等詞描述、遵守相同性原則。b.實驗變量常用:適宜(濃度、量)等量的一段相同的時間等、遵守單一變量原則。c

34、.因變量常用:相同且適宜的條件、一段相同且適宜的時間等、遵守簡便性原則。 第33頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四授課提示:對應(yīng)學(xué)生用書第13頁 甲、乙、丙三位同學(xué),圍繞酶的特性,設(shè)計了如下實驗,請運用你所學(xué)的知識,指出三位同學(xué)實驗設(shè)計中存在的問題并提出修正方案。 (示例:某同學(xué)做唾液淀粉酶水解淀粉的實驗:取一支試管,先加入2 mL淀粉糊,然后再加入1 mL唾液,放在水溫37的燒杯內(nèi),一段時間后,向試管內(nèi)滴加2滴碘液,結(jié)果不變藍,說明唾液淀粉酶能夠水解淀粉。缺乏對照,應(yīng)再取1支試管,加入1 mL蒸餾水代替唾液,其余條件都相同,起對照作用) (1)甲同學(xué)探究酶的高效性:取

35、一支試管,加入2 mLH2O2,再加2滴新鮮土豆研磨液,觀察到產(chǎn)生大量氣泡,用帶火星的衛(wèi)生香檢測,衛(wèi)生香猛烈燃燒,說明酶的催化作用具有高效性。 (2)乙同學(xué)探究不同的酶其所需的pH條件不同:取12支試管并編號112,各加入2 mL蛋清液,調(diào)節(jié)各試管的pH,分別等于112;同時向12支試管內(nèi)加入胃蛋白酶和胰蛋白酶;放在37左右的大燒杯內(nèi)一段時間;用雙縮脲試劑檢驗試管中蛋白質(zhì)的存在情況。 第34頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四 (3)丙同學(xué)探究溫度影響酶的活性:取6支試管編號,A、A1、B、B1、C、C1。在6支試管中都加入等量的淀粉溶液和等量的淀粉酶溶液。A、A1試管放

36、入60水中,B、B1試管放入100水中,C、C1試管放入冰水中,維持5分鐘。取出后各加入等量的碘液,觀察。 第35頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四 【解析】 實驗設(shè)計評價題通常是給一個或幾個實驗方案,這些方案不完整需要補充,或有幾項明顯的錯誤需指出并改正,或判斷實驗設(shè)計是否合適,這就需要應(yīng)用評價標(biāo)準(zhǔn)進行評價,看其是否“科學(xué)合理、設(shè)計簡潔、效果明顯”等。運用已具備的生物知識或生物技能,確定實驗原理,選擇實驗器材,擬定實驗步驟,記錄并處理實驗數(shù)據(jù),分析實驗現(xiàn)象,構(gòu)思出解決問題的方案。(1)中明顯缺少對照實驗;(2)中則出現(xiàn)了兩個變量;(3)中實驗步驟敘述不清。 【答案】

37、(1)缺乏對照。應(yīng)再取一支試管,滴加2滴FeCl3溶液,其余條件都相同,觀察到產(chǎn)生的氣泡較少。 (2)存在兩個變量。應(yīng)在12支試管中,只加胃蛋白酶(胰蛋白酶),再取12支試管,只加胰蛋白酶(胃蛋白酶)。 (3)實驗步驟混亂。應(yīng)取6支試管編號,A、A1、B、B1、C、C1。在A、B、C試管中都加入等量的淀粉溶液,在A1、B1、C1試管中都加入等量的淀粉酶溶液。A、A1試管放入60水中,B、B1試管放入100水中,C、C1試管放入冰水中,維持5分鐘。分別將淀粉酶溶液注入相同溫度下的淀粉溶液中,搖勻后,維持各自溫度5分鐘。 第36頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四【規(guī)律探究】

38、 對實驗方案進行評價時,一般采用以下“五看”法: 一看對照 有無對照實驗 如果有對照,看對照設(shè)計是否合理 實驗變量設(shè)置是否有標(biāo)記是否遵循了單一變量原則是否遵循了等量原則是否排除干擾因素 二看步驟 步驟的順序是否合理步驟是否完整具體操作有無違反生物學(xué)基本原理 三看結(jié)果 實驗結(jié)果的驗證目標(biāo)是否準(zhǔn)確實驗結(jié)果的驗證方法是否得當(dāng)四看器材 生物學(xué)材料選擇是否得當(dāng)實驗器材選擇是否合理藥劑選擇、使用、用量是否準(zhǔn)確 五看條件 是否需要攪拌、加熱等實驗所需的溫度、光照等條件是否合理第37頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四 (2009年浙江理綜) 給正常成年實驗兔注射甲藥物后,使其患了高血壓

39、病,注射乙藥物可使高血壓癥狀緩解。為了驗證甲、乙兩種藥物的上述作用,請您根據(jù)以下提供的實驗材料與用具,設(shè)計實驗步驟,并在下面的坐標(biāo)中畫出實驗過程中該組兔的血壓變化示意曲線,標(biāo)注注射藥物的時間點。 材料與用具:一組正常成年實驗兔、血壓測定儀、適宜濃度的甲藥物、適宜濃度的乙藥物、注射器等。 (要求:答題時對該組實驗兔不再分組;對動物的手術(shù)過程與藥物的具體注射劑量不作要求) (1)實驗步驟: 在下圖所示的坐標(biāo)中畫出實驗過程中該組兔的血壓變化示意曲線,并標(biāo)注注射藥物的時間點。 第38頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四 【解析】 該實驗是通過實驗動物自身不同處理條件下的對照而得出

40、結(jié)論的,采用這種對照方式時要注意對未處理、不同處理條件下的相關(guān)數(shù)據(jù)進行測定、對比,多次測定可降低誤差。對于一組正常成年實驗兔,血壓是正常的,因甲藥物可使血壓升高,注射甲藥物后血壓應(yīng)升高,乙藥物可使血壓降低,注射乙藥物后血壓應(yīng)降低。畫血壓變化示意曲線時,應(yīng)反映出變化趨勢。 (2) 【答案】 (1) 用血壓測定儀對該組每只實驗兔每隔一定時間測定血壓,計算血壓的平均值作為對照。給該組每只實驗兔注射等量的甲藥物,用血壓測定儀對每只實驗兔每隔一定時間測定血壓,計算血壓的平均值。當(dāng)該組實驗兔患高血壓病后,給每只實驗兔注射等量的乙藥物,用血壓測定儀對每只實驗兔每隔一定時間測定血壓,計算血壓的平均值。第39頁

41、，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四授課提示:對應(yīng)學(xué)生用書第14頁 1.(2009年江蘇生物)下列有關(guān)實驗及顯色結(jié)果的敘述,錯誤的有(多選) （ ） A.水浴加熱條件下,蔗糖與斐林試劑發(fā)生作用生成磚紅色沉淀 B.沸水浴條件下,脫氧核苷酸與二苯胺發(fā)生作用呈現(xiàn)藍色 C.常溫條件下,蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用呈現(xiàn)紫色 D.常溫條件下,核糖核酸與甲基綠作用呈現(xiàn)綠色 解析:斐林試劑是檢驗還原糖的試劑,蔗糖屬于非還原糖,與斐林試劑混合,在水浴條件下不能與斐林試劑產(chǎn)生磚紅色沉淀;二苯胺檢測的物質(zhì)是DNA,脫氧核苷酸是DNA的基本組成單位,不能進行檢測;核糖核酸是(RNA),甲基綠檢測脫氧

42、核糖核酸(DNA)呈綠色。 答案:ABD 第40頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四2.(2009年福建理綜) 下列對有關(guān)實驗的敘述,正確的是 （ ） A.在觀察洋蔥細胞有絲分裂實驗中,將已解離、漂洗、染色的根尖置 于載玻片上,輕輕蓋上蓋玻片后即可鏡檢 B.對酵母菌計數(shù)時,用吸管吸取培養(yǎng)液滴滿血球計數(shù)板的計數(shù)室及其 四周邊緣,輕輕蓋上蓋玻片后即可鏡檢 C.在葉綠體色素提取實驗中,研磨綠葉時應(yīng)加一些有機溶劑,如無水乙 醇等 D.檢測試管中的梨汁是否有葡萄糖,可加入適量斐林試劑后,搖勻并觀 察顏色變化 解析:在觀察洋蔥細胞有絲分裂實驗中,染色好的根尖蓋上蓋玻片后必須再加上一塊

43、載玻片進行壓片,使細胞盡量分散,方可鏡檢。用血球計數(shù)板對酵母菌計數(shù)時,要先稀釋培養(yǎng)液,否則細胞數(shù)目多,無法計數(shù)。葡萄糖是還原糖,還原糖的鑒定還需加熱。 答案:C 第41頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四3.(2009年天津理綜) 下列是有關(guān)著名科學(xué)家通過研究取得重要理論 成果的敘述,正確的是 ( ) A.虎克(R. Hooke)在顯微鏡下觀察木栓組織發(fā)現(xiàn)蜂窩狀“細胞”,建 立了細胞學(xué)說 B.坎農(nóng)(W. B. Cannon)通過研究細胞內(nèi)基因表達的過程,提出了內(nèi) 環(huán)境穩(wěn)態(tài)概念 C.摩爾根(T. H. Morgan)對雄果蠅白眼性狀的遺傳分析,證明了基 因位于染色體上 D.

44、韋爾穆特(I. Wilmut)等在體外條件下將羊體細胞培養(yǎng)成了成熟 個體,證明了哺乳動物體細胞具有全能性 解析:細胞學(xué)說是施萊登和施旺共同建立的?？厕r(nóng)提出了穩(wěn)態(tài)維持機制的經(jīng)典解釋:內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是在神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)的共同作用下,通過機體各種器官、系統(tǒng)分工合作,協(xié)調(diào)統(tǒng)一而實現(xiàn)的。將羊體細胞培養(yǎng)成成熟個體,證明了哺乳動物體細胞核具有全能性,而不是體細胞具有全能性。 答案:C 第42頁，共47頁，2022年，5月20日，20點13分，星期四4.(2008年廣東生物)觀察在0.3 g/mL蔗糖溶液中的洋蔥表皮細胞,發(fā)現(xiàn)中央液泡逐漸變小,說明 ( ) A.細胞壁相當(dāng)于一層半透膜 B.洋蔥表皮細胞是活的 C.此時蔗糖溶液濃度小于細胞液濃度 D.細胞壁收縮導(dǎo)致中央液泡失水 解析:因為細胞壁是全透性的,從而分析它不能相當(dāng)于半透膜結(jié)構(gòu),由此判斷A錯誤;由于題干中“發(fā)現(xiàn)中央液泡逐漸變小”,說明細胞是活的,故B正確;C項中蔗糖溶液濃度大于細胞液的濃度,故錯誤; D項中是因為蔗糖溶液的濃度大才導(dǎo)致中央液泡失