高考生物二轮复习课件：实验设计专题讲座01.ppt

实验设计专题讲座,提 出 问 题,作 出 假 设,确 定 变 量,设 计 步 骤,预 期 结 果,数 据 处 理,得 出 结 论,实验设计的主要环节,1、作出假设 在探究性实验中，要作出假设。 假设就是对实验可能的结论作出的一种猜测。在各种猜测中，应该选取合理的猜测。 很多时候，假设往往要落实到教材中去。,例如： 1、有丝分裂中，染色体是怎么移动到细胞两极的？ 2、探究c3和c4植物光合作用淀粉积累的部位 3、野菊的高度随着海拔高度的不同而有所区别，在高海拔地区较矮，在低海拔地区较高。影响野菊高度的因素是什么？,实验设计的主要环节,实验设计中涉及到的变量： 1、操作变量与反应变量。实验变量(也称自变量、实验变量)是实验中由实验者操纵的因素或条件，而反应变量(也称因变量)是指由实验变量而引起的变化结果，二者之间是前因后果的关系。实验的目的就在于获得和解释前因与后果。 2、无关变量与额外变量。无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。它们之间也是前因后果的关系。,2、确定变量,实验设计的主要环节,例如：关于“温度对酶活性的影响”的实验中，“低温(冰块)、适温(37)、高温 (沸水)就是实验变量，而这些变量引起的实验变化结果就是反应变量。该实验旨在获得和解释温度变化(实验变量)与酶的活性(反应变量)的因果关系。 除实验变量(温度)外，试管的洁净程度、唾液的新鲜程度、淀粉浓度、温度处理的时间长短等等就属于无关变量。如无关变量中的任何一个或几个对三组实验不等同、不均衡，就会产生额外变量，影响实验的真实结果。,2、确定变量,实验设计的主要环节,2、确定变量 实验变量可操作性 反应变量可测性 无关变量可控性,操纵,控制,检测,实验设计的主要环节,实验设计的主要环节,操纵实验变量的方法,方法： 设法给研究对象施加干扰，造成研究对象的变化，从而使研究对象在被干扰状态中反映出某些特征、暴露出某种现象和属性。 原则： 单一变量原则,单一变量原则,不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量，并对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。,我们在做“植物的向性运动”有重力与单侧光两个实验变量，必须要有各自实验和变化结果，常见的错误就是在有光的条件下进行重力实验变量，影响了实验结果的准确性。 在验证温度对酶活性的影响的实验中，就必须控制ph值、底物量和酶量的相等，只改变单一变量 温度，观察不同温度下酶活性的差异。 遵循单一变原则，既便于对实验结果进行科学的分析，又增强实验结果的可信度和说服力。,控制无关变量的方法,实验设计的主要环节,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。 原则： 对照性原则,对照性原则,实验中的无关变量很多，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响，对照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法。由于同一种实验结果可能会被多种不同的实验因素所引起，因此如果没有严格的对照实验，即使出现了某种预想的实验结果，也很难保证该实验结果是由某因素所引起的，这样就使得所设计的实验缺乏应有的说服力。可见只有设置对照实验，才能有效地排除其它因素干扰结果的可能性。才能使设计显得比较严密，所以大多数实验，尤其是生理类实验往往都要有相应的对照实验。,如何设置对照实验呢？所谓对照实验是指除所控因素外其它条件与被对照实验完全相等的实验。对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其它条件的完全相等”。具体来说有如下四个方面： 所有用生物材料要相同 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。 所用实验器具要相同 即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。 所用实验试剂要相同 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。 所用处理方法要相同 有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。,对照性原则,对照的类型： (1)空白对照，即不给对照组做任何处理；例如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的实验中，实验组滴加了唾液淀粉酶液，而对照组只加了等量的蒸馏水，起空白对照。课本中涉及到的用甲状腺制剂饲喂蝌蚪与正常情况下蝌蚪不作任何处理对照就属于空白对照 (2)条件对照，指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。这种对照方法是指不论实验组还是对照组的对象都作不同条件的处理，目的是通过得出两种相对立的结论，以验证实验结论的正确性。,对照性原则,例如：“动物激素饲养小动物”采用等组实验法，其设计实验方案是： 甲组：饲喂甲状腺激素(实验组) 乙组：饲喂甲状腺抑制剂(条件对照) 丙组：不饲喂药剂(空白对照组) 显然，乙组为条件对照，该实验既设置了条件对照，又设置了空白对照，通过比较、对照，更能充分说明实验变量 甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。显然，通过条件对照实验说服力大大提高。,实验设计原则,(3)自身对照:指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不再另外设置对照组。例如，“质壁分离与复原”实验中，看到的质壁分离或复原的细胞和开始时正常的洋葱表皮细胞为同一对象；如“证明绿色植物光合作用需要光”的实验中，对同一个叶片进行一半遮光一半曝光的处理。自身对照简便，但关键要看清楚实验处理前后的现象及变化差异。 (4)相互对照:不单独设置对照组，而是几个实验相互为对照。这种方法常用于等组实验中。“植物向光性”实验中，利用若干组燕麦胚芽鞘的不同条件处理的实验组之间的对照，说明了生长素与植物生长弯曲的关系。证明玉米根的生长方向与地心引力的关系实验中不同方向放置的玉米种子之间则属于相互对照。,实验设计原则,实验设计原则,实验设计的主要环节,观察和测量反应变量的方法,反应变量类型： 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 方法: 根据实验原理和实验条件确定观察和测量的指标及方法。,为探究二氧化硫对植物叶片的影响，请根据所给的材料和用具，设计相关的实验步骤。 材料用具：长势相同的盆栽黄瓜幼苗2株，2只相同的小烧杯，大小相同的玻璃罩2个，玻璃板2块（比玻璃罩口径略大）、稀硫酸、亚硫酸钠，凡士林、水,实验变量： 操纵方法： 无关变量： 控制方法： 反应变量： 检测方法：,so2,黄瓜叶片生长状况,光照、温度等环境因素,使稀硫酸和亚硫酸钠反应生成so2，干扰黄瓜幼苗生长,设置空白对照：不添加so2 其它因素与实验组相同 适宜的环境,观察黄瓜叶片生长状况的变化,实验设计的主要环节,实验设计的主要环节,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片叶的小麦幼苗 实验器材：自选,实验变量： 操纵方法： 无关变量： 控制方法： 反应变量： 检测方法：,铁元素,小麦叶的生长状况,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。,缺铁完全培养液,观察小麦新叶和老叶的 颜色变化,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。,验证甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育,实验步骤： 1、将3个相同的玻璃缸分别编为1、2、3号。 2、将15条同时孵化的同种蝌蚪（体长均为15mm），随机分为3组（每组5条），分别放入3个玻璃缸中，在适宜的相同水质、饲料、温度条件下饲养。 3、1号中加入甲状腺激素5mg ，2号中加入甲状腺抑制剂5mg，3号中不加任何药物。 4、向1号、2号玻璃缸中连续投药7d，每天一次，药量相同。 5、实验期间，每天按时用标尺测量蝌蚪的体长，观察前肢、后肢和尾的变化，并记录。,实验设计的主要环节,3、实验步骤的设计 分组编号；进行对照实验；观察记录结果,实验设计的主要环节,材料是否要制取或处理？怎样选择？,是否要分组编号？,对不同（同一）对象施加不同的处理？,结果观察（预测）、记录并分析,荔枝是著名的岭南佳果，其果皮中存在多酚氧化酶，多酚氧化酶能够氧化果皮中的一些无色物质，形成褐色物质。这是引起采后荔枝果皮褐变的原因之一，褐变的发生严重影响了荔枝的新鲜效果：果皮褐变面积百分率常作为荔枝保鲜效果的指标，在不考虑其它因素影响褐变的前提下，利用上述现象，以荔枝果皮褐变面积百分率为多酚氧化酶活性的指标，某同学设计了一个实验，旨在探究温度对荔枝果皮内多酚氧化酶活性的影响。 (1)请补充下列实验设计中空缺的内容： 设计温度梯度：5、10、15、20、25、30； 确定测量指标：荔枝果皮褐变面积百分率； 选择同一品种、 和成熟度一致且无机械损伤的新鲜荔枝果实，将其分成 组，每组数量 ，装入保鲜袋并作好标签后，分别放入相应温度的恒温箱中； 经过5天后，取出荔枝果实,测定并记录褐变面积。,大 小,6,相等,3