生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則和方法市公開(kāi)課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、 生物試驗(yàn)設(shè)計(jì)原則和辦法高二生物公開(kāi)課第1頁(yè)第1頁(yè)試驗(yàn)名稱 是關(guān)于一個(gè)什么內(nèi)容試驗(yàn)。試驗(yàn)?zāi)康?要探究或者驗(yàn)證某一事實(shí)。試驗(yàn)原理 進(jìn)行試驗(yàn)依據(jù)科學(xué)道理。試驗(yàn)條件 完畢該試驗(yàn)必需儀器、設(shè)備、 藥物條件。試驗(yàn)辦法與環(huán)節(jié) 試驗(yàn)采用辦法及必需 操作程序。試驗(yàn)數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì) 對(duì)試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果應(yīng)有科學(xué) 測(cè)量手段與準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)。試驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)及分析 能夠預(yù)測(cè)也許出現(xiàn)試驗(yàn) 結(jié)果并分析造成原因。試驗(yàn)結(jié)論 對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確描述并 給出一個(gè)科學(xué)結(jié)論。 第2頁(yè)第2頁(yè)設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)，要考慮到試驗(yàn)材料容易取得，試驗(yàn)裝置比較簡(jiǎn)樸，試驗(yàn)藥物比較廉價(jià)，試驗(yàn)操作比較簡(jiǎn)便，試驗(yàn)環(huán)節(jié)比較少，試驗(yàn)時(shí)間比較短。一、試驗(yàn)設(shè)計(jì)原則1. 科學(xué)性原則 所謂科

2、學(xué)性，是指試驗(yàn)?zāi)康囊鞔_，試驗(yàn)原理要正確，試驗(yàn)材料和試驗(yàn)手段選擇要恰當(dāng)，整個(gè)設(shè)計(jì)思緒和試驗(yàn)辦法確實(shí)定都不能偏離生物學(xué)基本知識(shí)和基本原理以及其它學(xué)科領(lǐng)域基本原則。2. 簡(jiǎn)便性原則第3頁(yè)第3頁(yè)單一變量原則是試驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)中非常主要原則。它有兩層意思：一是確?！眴我蛔兞俊痹囼?yàn)觀測(cè)，即無(wú)論一個(gè)試驗(yàn)有幾種試驗(yàn)變量，都應(yīng)做到一個(gè)試驗(yàn)變量相應(yīng)一個(gè)反應(yīng)變量；即控制其它原因不變，只改變其中某一變量，觀測(cè)其對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響。除了整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中欲處理試驗(yàn)原因外，其它試驗(yàn)條件要求做到前后一致。3. 單一變量原則第4頁(yè)第4頁(yè)該試驗(yàn)一是要取得和解釋溫度改變（試驗(yàn)變量）與酶活性（反應(yīng)變量）因果關(guān)系。二是確保變量唯一。即試驗(yàn)操作

3、中要盡也許避免無(wú)關(guān)變量及額外變量干擾。比如，上述試驗(yàn)中除試驗(yàn)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、試劑溶液劑量、濃度和純度，試驗(yàn)操作程序，溫度處理時(shí)間長(zhǎng)短等等，都屬于無(wú)關(guān)變量，要求對(duì)低溫、適溫、高溫三組試驗(yàn)是等同、均衡、穩(wěn)定；假如無(wú)關(guān)變量中任何一個(gè)或幾個(gè)原因或條件，對(duì)三個(gè)試驗(yàn)組給定不等同、不均衡、不穩(wěn)定，則會(huì)在試驗(yàn)結(jié)果中產(chǎn)生額外變量，出現(xiàn)干擾，造成誤差。例：在”溫度對(duì)淀粉酶活性影響”試驗(yàn)中，所給定低溫（冰快）、適溫（37）、高溫（沸水?。┚褪窃囼?yàn)變量。由于低溫、適溫、高溫條件改變，唾液淀粉酶水解淀粉反應(yīng)結(jié)果也隨之改變，這就是反應(yīng)變量。第5頁(yè)第5頁(yè)試驗(yàn)對(duì)

4、照標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計(jì)和實(shí)施試驗(yàn)準(zhǔn)則之一。經(jīng)過(guò)設(shè)置試驗(yàn)對(duì)照對(duì)比，即可排除無(wú)關(guān)變量影響，又可增加試驗(yàn)結(jié)果可信度和說(shuō)服力。通常，一個(gè)試驗(yàn)總分為試驗(yàn)組和對(duì)照組。試驗(yàn)組，是接受試驗(yàn)變量處理對(duì)象組；對(duì)照組，對(duì)試驗(yàn)假設(shè)而言，是不接受試驗(yàn)變量處理對(duì)象組，至于哪個(gè)作為試驗(yàn)組，哪個(gè)作為對(duì)照組，普通是隨機(jī)決定，這么，從理論上說(shuō)，因?yàn)樵囼?yàn)組與對(duì)照組無(wú)關(guān)變量影響是相等，被平衡了，故試驗(yàn)組與對(duì)照組二者之差異，則可認(rèn)定為是來(lái)自試驗(yàn)變量效果，這么試驗(yàn)結(jié)果是可信。按對(duì)照內(nèi)容和形式上不同，通常有以下對(duì)照類型：4. 對(duì)照原則第6頁(yè)第6頁(yè)（1）空白對(duì)照指不做任何處理對(duì)象組。（2）條件對(duì)照指雖給對(duì)象施以某種試驗(yàn)處理，但這種處理是作為對(duì)照意義。

5、比如“實(shí)習(xí)一，動(dòng)物激素飼喂小動(dòng)物試驗(yàn)”，采用等組試驗(yàn)法，其試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是： 比如：“實(shí)習(xí)一，動(dòng)物激素飼喂小動(dòng)物試驗(yàn)”， 甲組：飼喂甲狀腺激素（試驗(yàn)組） 乙組：飼喂甲狀腺克制劑（條件對(duì)照組） 丙組：不飼喂藥劑（空白對(duì)照組）（3）本身對(duì)照 指試驗(yàn)與對(duì)照在同一對(duì)象上進(jìn)行，即不另設(shè)對(duì)照組。如：”植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原”試驗(yàn)，就是典型本身對(duì)照。本身對(duì)照，辦法簡(jiǎn)便，關(guān)鍵是要看清楚試驗(yàn)處理前后現(xiàn)象改變差別，試驗(yàn)處理前情況為對(duì)照組，試驗(yàn)處理后改變則為試驗(yàn)組。（4）互相對(duì)照指不另設(shè)對(duì)照組，而是幾種試驗(yàn)組互相對(duì)比對(duì)照，在等組試驗(yàn)法中，大都是利用對(duì)照，如：“植物向性”等組試驗(yàn)，4個(gè)試驗(yàn)組所采用都是互相對(duì)照，較好平衡

6、和抵消了無(wú)關(guān)變量影響，使試驗(yàn)結(jié)果更含有說(shuō)服力。 第7頁(yè)第7頁(yè) 平行重復(fù)原則，即控制某種原因改變幅度，在同樣條件下重復(fù)試驗(yàn)，觀測(cè)其對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響程度。任何試驗(yàn)都必須能夠重復(fù)，這是含有科學(xué)性標(biāo)志。上述隨機(jī)性原則即使要求隨機(jī)抽取樣本，這能夠在相稱大程度上抵消非處理原因所造成偏差，但不能消除它所有影響。平行重復(fù)原則就是為處理這個(gè)問(wèn)題而提出。5. 平行重復(fù)原則：第8頁(yè)第8頁(yè)二、試驗(yàn)設(shè)計(jì)基本辦法 1、明確題目要求： 解題首先要明確題意，只有明確題意才干方向明確，少走彎路?？辞孱}意是要求設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案、步驟還是分析試驗(yàn)結(jié)果。2、明確試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和試驗(yàn)原理： 明確試驗(yàn)到底要處理什么問(wèn)題，要用到生物學(xué)上什么原理。它是

7、試驗(yàn)科學(xué)性確保。3.確定試驗(yàn)思緒： 就是依據(jù)原理對(duì)試驗(yàn)作出假設(shè)，并對(duì)可能產(chǎn)生現(xiàn)象作出預(yù)期，并充分利用試驗(yàn)材料設(shè)計(jì)試驗(yàn)思緒。試驗(yàn)大致可分為觀測(cè)試驗(yàn)、驗(yàn)證試驗(yàn)、定性（量）分析試驗(yàn)、模擬試驗(yàn)、探究性試驗(yàn)等。依據(jù)題目要求我們能夠把試驗(yàn)歸類，依據(jù)不同試驗(yàn)?zāi)軌蜻x取不同方法，要不要控制變量，要不要設(shè)置對(duì)照等。4、設(shè)計(jì)試驗(yàn)步驟： 依據(jù)上述試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、原理和思緒，設(shè)計(jì)出合理試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)操作步驟。要思考題目中所給出試驗(yàn)材料和試劑分別起什么作用，怎樣利用，要注意：一是題目中給出試驗(yàn)試劑和材料普通應(yīng)充分利用；二是除非題目條件允許，不然不能自己隨意增加試驗(yàn)試劑和材料。因?yàn)樵囼?yàn)設(shè)計(jì)是一個(gè)開(kāi)放性試題，可能存在各種試驗(yàn)步驟，

8、但普通應(yīng)遵照以下幾個(gè)要求：簡(jiǎn)便性、可行性、安全性和準(zhǔn)確性。5、統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)： 在試驗(yàn)中將觀測(cè)到現(xiàn)象如實(shí)、準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)下來(lái)。除了用文字進(jìn)行統(tǒng)計(jì)外，還能夠用數(shù)據(jù)或符號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。6、分析得出結(jié)論： 依據(jù)試驗(yàn)觀測(cè)現(xiàn)象和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)度析、計(jì)算、圖表、推理等處理，歸納出普通概括性判斷，并用文字、圖表、繪圖等 第9頁(yè)第9頁(yè)三、試驗(yàn)設(shè)計(jì)題型類析 1.設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案： 題目給出試驗(yàn)?zāi)康募耙恍└郊訔l件，讓學(xué)生設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，寫出試驗(yàn)原理，解答這類題首先要依據(jù)題目的要求和給出條件，擬定和書(shū)本相關(guān)知識(shí)點(diǎn)及試驗(yàn)原理，構(gòu)思相關(guān)生物情境，然后再設(shè)計(jì)便于操作試驗(yàn)方案 第10頁(yè)第10頁(yè) 例1設(shè)計(jì)一個(gè)于室外空曠處進(jìn)行，在不用任

9、何藥劑、裝置合乎觸及幼苗情況下，使幼嫩植株長(zhǎng)成如圖示形態(tài)試驗(yàn)方案，并闡明試驗(yàn)原理。 (1)試驗(yàn)方案 (2)試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理 解析：這是起源于生活中習(xí)題，可采用辦法諸多，如利用向光性生長(zhǎng)等，但題目作了許多限制，因此依據(jù)生活常識(shí)可設(shè)計(jì)為將正常生長(zhǎng)植株花盆側(cè)放在地上，待其彎向上方生長(zhǎng)后，再擺正花盆。其原理為利用莖背地性生長(zhǎng)特性。 第11頁(yè)第11頁(yè) 2.設(shè)計(jì)試驗(yàn)環(huán)節(jié)： 依據(jù)題目要求給定器材以及試驗(yàn)提出目的，設(shè)計(jì)或補(bǔ)全試驗(yàn)環(huán)節(jié)。這類題目表達(dá)了高考試題理論聯(lián)系實(shí)際原則和學(xué)以致用趨向。要討教學(xué)中要強(qiáng)化試驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生“依據(jù)試驗(yàn)試題要求和相關(guān)原理設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)樸試驗(yàn)辦法”能力，以及“通過(guò)度析和綜合、比較和論證，選擇處理問(wèn)

10、題最佳方案評(píng)價(jià)能力”。 第12頁(yè)第12頁(yè) 例2：（全國(guó)）某試驗(yàn)小鼠適宜生活在25左右環(huán)境中，為探究低于適宜溫度環(huán)境（10）對(duì)小鼠能量代謝影響（能量代謝強(qiáng)弱用單位時(shí)間耗氧量表示），請(qǐng)依據(jù)所給試驗(yàn)裝置（如圖）、試驗(yàn)材料用具，在給出試驗(yàn)辦法環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上，繼續(xù)完畢探究試驗(yàn)，預(yù)測(cè)也許試驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論，并回答問(wèn)題。材料用具：小鼠、冰袋、秒表等。辦法和環(huán)節(jié)：環(huán)節(jié)1、將小鼠放入廣口瓶籠子里，加塞密閉，打開(kāi)夾子A、B、C，半晌后關(guān)閉夾子B，用注射器抽取10ml氧氣備用。關(guān)閉夾子C，打開(kāi)夾子B，使水壓液面左右平齊。環(huán)節(jié)2、環(huán)節(jié)3結(jié)果預(yù)測(cè)和結(jié)論：1、 2 、 3、該試驗(yàn)最也許結(jié)果和結(jié)論是： 原因是：、 第13頁(yè)第13頁(yè)

11、 3.設(shè)計(jì)試驗(yàn)改進(jìn)辦法： 這類試題主要考察學(xué)生對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)嚴(yán)密性和科學(xué)性，并以此為媒介，引導(dǎo)處理問(wèn)題最佳辦法，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)和科學(xué)能力。 例3（01高考）有些人設(shè)計(jì)了下列試驗(yàn)，試圖證實(shí)“生長(zhǎng)素（IAA）在植物體內(nèi)運(yùn)送，主要從植物體形態(tài)學(xué)上端向形態(tài)學(xué)下端運(yùn)送，而不能倒轉(zhuǎn)運(yùn)送”一、材料、用具 胚芽鞘、瓊脂、刀片等二、辦法、環(huán)節(jié)和結(jié)果1、制備瓊脂塊2、取一瓊脂塊中間部分，上面放含IAA瓊塊，下面放空白瓊脂塊。3、取環(huán)節(jié)2下面瓊脂塊a一部分放在去尖端胚芽鞘一側(cè)。第14頁(yè)第14頁(yè) 4.綜合試驗(yàn)設(shè)計(jì)型： 這類試題完全為開(kāi)放性試題，其條件、辦法和方案均含有不擬定性。要求依據(jù)題型要求自行設(shè)計(jì)。 例4已知

12、唾液中含有淀粉酶，淀粉酶能夠催化淀粉水解；又知雞蛋被加熱到65后會(huì)“變熟”，但不知唾液淀粉酶被加熱到65后是影響否其生物活性。為探究此問(wèn)題，請(qǐng)你依據(jù)所給材料和用具設(shè)計(jì)出相應(yīng)試驗(yàn)方案，并預(yù)測(cè)也許試驗(yàn)結(jié)果及可取得相應(yīng)結(jié)論。材料用具：通過(guò)稀釋唾液、通過(guò)稀釋并煮熟淀粉糊兩份(一份保持在37環(huán)境中，另一份保持在65環(huán)境中)、碘酒、酒精燈或其它加熱設(shè)備、試管若干、量筒、滴管、大燒杯、溫度計(jì)等。試驗(yàn)方案：(1)_(2)將一支試管放入37左右溫水中，將另一支試管放入65溫水中。兩試管均保持溫度5min后取出。(3)_也許試驗(yàn)結(jié)果及相應(yīng)結(jié)論：第15頁(yè)第15頁(yè)要答好這類試驗(yàn)設(shè)計(jì)題，應(yīng)注意下列幾種方面：1、明確試驗(yàn)

13、目的認(rèn)真審題，找到關(guān)鍵詞，弄清試驗(yàn)要探究什么問(wèn)題本題主要是以溫度對(duì)酶(蛋白質(zhì))活性影響為知識(shí)背景，考察同窗探究性試驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。因此讀完題后，應(yīng)明確本試驗(yàn)?zāi)康氖翘骄?5溫度是否影響唾液淀粉酶生物活性。2、理解試驗(yàn)原理試驗(yàn)原理是指設(shè)計(jì)試驗(yàn)依據(jù)，本試驗(yàn)原理包括1：在37環(huán)境下，唾液淀粉酶能夠催化淀粉水解，2：碘遇淀粉變藍(lán)。3、把握試驗(yàn)原則單原因可變?cè)瓌t：本試驗(yàn)兩組處理除溫度原因，其它方面均相同。依據(jù)題意要求，4、全面預(yù)期試驗(yàn)結(jié)果對(duì)試驗(yàn)作出全面預(yù)期，本試驗(yàn)也許結(jié)果有三種：(1)65不影響唾液淀粉酶活性，(2)65減少唾液淀粉酶活性，(3)65使唾液淀粉酶喪失活性。5、結(jié)論科學(xué)，表述準(zhǔn)確結(jié)論科學(xué)指試驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論之間有因果關(guān)系，符合邏輯。第16頁(yè)第16頁(yè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案包括：(1)取甲、乙兩支潔凈試管分別作標(biāo)識(shí)，一支注入37淀粉糊3mL，另一支注入65淀粉糊3mL，再向兩試管各注入等量2mL唾液，取丙試管注入37淀粉糊3mL，蒸餾水2mL并振蕩。分別保溫。(3)冷卻后，分別向兩試管內(nèi)滴入等量碘酒，觀測(cè)并比較兩試管中液體顏色。對(duì)照性原則：本試驗(yàn)丙試管為空白對(duì)照，甲試管37常態(tài)為原則對(duì)照。如本試驗(yàn)也許試驗(yàn)結(jié)果及相應(yīng)結(jié)論是：(1)若甲、乙兩