高考 a实验设计复习.ppt

高中生物实验复习 实验设计 实验与探究能力 1 能独立完成 生物知识内容表 所列生物实验与技术 包括理解实验目的 原理 方法和操作步骤 掌握相关的操作技能 并能将这些实验与技术涉及的方法和技能进行综合运用 2 具备验证简单生物学事实的能力 并能对实验现象和结果进行解释 分析和处理 3 具有对一些生物学问题进行初步探究的能力 包括运用观察 实验与调查 假说演绎 建立模型与系统分析等科学研究方法 4 能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订 考试说明中关于实验 所谓设计型实验题 就是要求考生设计实验原理 选择实验器材 安排实验步骤 设计数据处理的方法及分析实验现象 包括设计实验方案 设计实验步骤 设计实验改进方法等 主要考查我们是否理解实验原理和是否会分析实验结果 是否具有灵活运用实验知识的能力 是否具有在不同情景下迁移知识的能力 实验设计 实验设计的基本内容 实验名称 实验目的 实验原理 实验对象 实验方法与步骤 实验条件 实验测量与记录 实验结果与分析 实验结论 实验设计的基本原则 科学性原则 单一变量原则 对照原则 平行重复原则 实验设计的基本思路 确定实验目的 明确实验原理 选择实验材料 设计实验步骤 预期实验结果并分析 空白对照 自身对照 条件对照 相互对照 自变量与因变量 无关变量与额外变量 实验设计的题型 全程设计型 补充设计型 设计改错型 分析原因型 探究性实验 验证性实验 07山东 端粒酶是与染色体末端结构相关的一种细胞组分 表中数据显示细胞癌变可能与端粒酶的活性有关 请完成下面的探究实验 实验目的 探究端粒酶与细胞癌变的关系 实验材料 癌细胞 端粒酶抑制剂 细胞培养液等 实验步骤 结果预测及分析 将癌细胞分成A B两组 A组加入端粒酶抑制剂 B组不加 在相同条件下培养 记录观察A B两组细胞的分裂次数 增值代数 A组比B组增值代数少 说明端粒酶与细胞癌变有关 A组仍无限增殖 说明端粒酶与细胞癌变无关 一探究实验的一般程序 提出问题 作出假设 设计实验 分析数据 得出结论 交流反思 材料 仪器 方案 预测 实施计划 一 作出假设 解题方法 因为正确的假设可以上升为结论 所以 可以依据结论或实验目的书写假设 假设 可以是对可见现象提出一种可检测的解释 二 实验设计 实验设计的一般程序 1明确实验原理2选择材料用具3设计实验步骤4预测实验结果5分析得出结论 1明确实验原理 书写实验原理的解题方法 原理的来源有两个 其一是课本中的相关知识 题干较短 其二是来自题干 题干较长 所以 通过联想相关知识或解读题干来解题 单一变量原则对照原则科学性原则平行重复的原则随机性原则简约性和可行性等 设计实验步骤要遵循的原则 2设计实验步骤 1 单一变量原则 确定变量 实验变量 也称自变量 是指实验中实验者能操纵的给定的因素和条件 可根据实验目的来确定 控制变量 也称无关变量 指实验中除实验变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件 强调生物学实验中对控制变量的设定 反应变量 也称因变量 指实验中由于实验变量引起的变化和结果 其实就是实验结果 例如 课本内 温度对酶活性影响 的实验中 实验变量是低温 冰水 适温 60 高温 沸水 酶的活性变化即反应变量 试管的洁净度 淀粉酶的稀释度 可溶性淀粉的浓度 碘液的量和浓度 温度处理时间 操作程序等是无关变量 实验中不论有几个实验变量 都应做到每个自变量对应一个因变量 此外还要做到操作规范 在实验设计 实施的全过程中 应严格操纵实验变量 严格控制无关变量 尽可能消除误差 获取较为精确的反应变量 生物材料要相同 实验器具要相同 实验试剂要相同 处理方法要相同 即所用生物材料的数量 质量 长度 体积 来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同 实验中要做到 单一变量 应注意等量的原则 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 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 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 看起来似乎是毫无意义的 但还是要作同样的处理 无关变量都相同且适宜 表述要清楚 对在量上难以准确描述的 应尽可能用 定性 的语言表达 如 一段时间 适宜温度 适量的 一定量的 用相同型号的 选取生长状况相同的 大小数量相同的 等体积的 置于相同且适宜条件下 加入等量的 等 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 创造相同条件进行对照 以抵消或排除这些条件对实验对象的干扰 3 提供适宜条件 以排除不利环境条件对实验对象的影响 2 对照原则 空白对照自身对照条件对照相互对照 空白对照 空白对照是指不做任何实验处理的对象组 观察唾液淀粉酶对淀粉的消化作用 两个试管都有等量的浆糊 一个试管放唾液 另外一个试管放清水 那放清水的试管就是一个空白对照 例 某学生为了证明植物呼吸放出二氧化碳 设计了如下图的实验装置 其中绿色植物生长旺盛 将装置在黑暗中放置了24小时后观察结果 试分析 在实验中 有同学提出 需要同时进行另一组其他条件相同但不放植物的实验 你认为有没有意义 简述原因 有意义 因为该实验需要设立对照实验 即放有植物的烧杯内的石灰水因吸收植物放出的二氧化碳而变浑浊 对照实验中的石灰水不变浑浊 例 探索甲状腺激素的生理作用 实验中A组 给蝌蚪喂养掺有甲状腺制剂的饲料 B组 喂养掺有甲状腺抑制剂的饲料 C组 喂养普通饲料 空白对照 自身对照 对照组和实验组都在同一研究对象上进行 质壁分离和复原实验 质壁分离复原 质壁分离 条件对照 例1 加入鸡肝研磨液 含过氧化氢酶 的一组为实验组 而加入氯化铁的一组只是酶高效性的一个条件 高效性是相对于无机催化剂而言 实验本身并不研究氯化铁的催化作用 本实验是条件对照 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 例2 动物激素饲喂小动物 的实习实验 采用等组实验法 其实验设计方案是 甲组 饲喂甲状腺激素 实验组 乙组 饲喂甲状腺抑制剂 条件对照组 丙组 不饲喂药剂 空白对照组 相互对照 相互对照 指不另设对照组 而是几个实验组相互对比对照 例1 验证pH值对淀粉酶活性的影响 设置pH值分别为5 0 6 2 6 8 7 4 8 0的5支试管 这5支试管间相互对照 例2 验证氮和磷是水体富营养化的因素 实验变量是氮和磷 在设计实验中 可以设置三组实验 即加入氮 尿素 加入磷 含磷洗衣粉 加入氮和磷 尿素和洗衣粉 三组均为实验组 通过相互对照得出结论 就没有必要单独设置一个不含氮和磷 蒸馏水 的一个空白对照组了 3 科学性原则 简明 准确组织语言文字 2 实验步骤分步描述并加以编号 一般不宜连续描述 3 在量上难以做到准确的量化描述 应尽可能用 定性 的语言表达 1 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1 2 3 或A B C 或甲 乙 丙 等加以编号便于区分 如 第一步 第二步 如 1 2 如 一段时间 适宜的温度 适量的 一定量的 等 4 尽量要用规范的实验术语 不能用含糊的口语 如 盖玻片 不能说是 薄的玻璃片 等量的 不宜说成 一样多的 振荡 不宜说成 晃动 摇动 等等 5 注意避免 词不达意 如 如图二 有些学生描述为 分别在甲 乙两试管中加入A B物质 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 在甲乙两支试管中分别加入A B物质 或 在甲试管中加入A物质 乙试管中加入B物质 简明 准确组织语言文字 图形 6 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 不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响 的课题研究 他们已将香烟和蒸馏水按照1 1的重量比浸泡24小时 过滤后的滤液作为原液 如果你是其中一员 请设计一张表格用于在实验时记录数据 1 表格的设计 简明 准确组织语言文字 图形 例 用幼叶鞘作为实验材料进行生长素促进生长的探究实验设计和实验结果 6 选用文字 表格 坐标曲线图等形式进行具体 准确表达 2 坐标曲线表示 简明 准确组织语言文字 图形 例 小麦品种是纯合体 生产上用种子繁殖 现要选育矮杆 aa 抗病 BB 的小麦新品种 马铃薯品种是杂合体 有一对基因杂合即可称为杂合体 生产上通常用块茎繁殖 现要选育黄肉 Yy 抗病 Rr 的马铃薯新品种 请分别设计小麦品种间杂交育种程序 以及马铃薯品种间杂交育种程序 要求用遗传图解表示并加以简要说明 写出包括亲本在内的三代即可 3 用图表示 6 选用文字 表格 坐标曲线图等形式进行具体 准确表达 全面 可能的结果都要预测到 事实究竟是哪一种 应由实验现象来说明 准确地预测实验结果 如 黑鼠 白鼠 准确 如 加碘后 不变蓝 不等于 无色 或 没有颜色变化 另外 不变 也不能说成 无现象 全黑 有黑 有白 全白 完全显性 大多数题目要求写出实验步骤 这是大家束手无策失分较多的地方 总结下面一条书写模式 能够使书写条理 思路清晰 A选择材料并分组编号 应保持条件相同 设立实验组和对照组 B实验处理 分别对实验组和对照组施加单一变量 除实验变量外 对实验组和对照组的培养 饲养等条件应要相同 即控制无关变量 C培养 或饲养 观察 记录 观察记录实验现象和实验数据 结合题意找出具体的观察和记录对象 总结 总结 1 取两套规格相同的器材 或取长势相同的某种生物材料随机平均分成两份 分别标记为A B 并分别加入等量的 说明 本步骤强调分组的等量性原则 器材的规格 生物材料的长势 分组的数量和随机性等 编号可以针对实验器具 也可以针对实验材料 有的非条件处理需在条件处理之后 则需写在第二步 基本步骤描述性语言可规范 以两组为例 如下 2 在A组中加入适量的 在B组中加入等量的 说明 本步骤强调对照性原则 各对照组条件处理的等量性原则 通过 适量 和 等量 表达出来 在具体的实验设计中 可用具体的量 如 在A组中加入2mL 在B组中加入2mL 这里需要注意的是 一组加入试剂时 如另一组不需加入试剂 则必须加等量的蒸馏水或相应不影响实验结果的溶液 如果用试管做实验 实验中加入试管的各溶液的总量一般不超过10mL 另外 要注意单一变量原则 即本步处理的变量只能有一个 3 将两套装置放在相同且适宜的环境中培养一段时间 或相应方法处理 如振荡 加热等 说明 本步骤强调各对照组外界处理的等量性原则 两套装置必须放在相同且适宜的环境中 这样的实验结果才有可比性 培养的时间可根据具体的实验确定 也可以用 一段时间 描述 4 观察并记录实验结果 结合题意找出具体的观察和记录对象 3 实验结果分析或者预测实验现象 要弄清题目的目的是 验证性 的还是 探究性 的 如果是 验证性 的实验 则要根据所学知识和原理 分析得出应有的实验结果和推出相应的结论 此时一般只有一个结果和相应的结论 且结论与实验目的相对应 若是 探究性 的实验 则要根据原理 目的 预测出可能的结果和推出相应的结论 此时一般有几个不同结果及相应的结论 预测结果 三步曲 预测的实验结果不惟一 大多有三种可能 变量促进结果 变量抑制结果 变量与结果无关 或 全肯定 全否定 一肯定一否定 等 还有一类就是结果与变量的浓度有关 模式 若 则 二解答设计探究实验的框架 审题 用笔标记重点 明确目的 找准原理 区分原理和目的 书写格式 选择仪器 处理或选择实验材料 分组编号 等量 适量 随机 设计对照 突出单因子 再次强调固定控制变量 观察记录 阅卷体会 不要空白 分写原理 预期和结果 分条写 准确运用生物学术语 字体工整 三实验设计例题分析 补充设计题 试题明确给出了部分实验设计步骤 要求把其他步骤或原理补充完整全程设计题 试题明确给出或隐含相应的实验目的和原理 要求学生通过步骤的设计 验证或探究一个实验目的 得到相应的结果和结论 设计改错题 试题明确给出了实验目的 原理和设计步骤 要求把步骤中的错误之处指出来并加以改正 分析原因题 试题明确给出了实验目的 原理和设计步骤 要求就其中的实验现象分析其原因 补充设计题 08山东 转基因技术可以使某基因在植物体内过量表达 也可以抑制某基因表达 假设A基因通过控制赤霉素的合成来控制番茄的株高 请完成如下实验设计 已验证假设是否成立 实验设计 借助转基因技术 但不要求转基因的具体步骤 a 分别测定正常与矮生植株的赤霉素含量和株高 b c 支持上述假设的预期结果 若假设成立 据此说明基因控制性状的方式 通过转基因技术 一是抑制正常植株A基因的表达 二是使A基因在矮生植株过量表达 测定两个实验组植株的赤霉素含量和株高 与对照比较 正常植株在A基因表达被抑制后 赤霉素含量降低 株高降低 与对照比较 A基因在矮生植株中过量表达后 该植株赤霉素含量增加 株高增加 基因通过控制酶的合成来控制代谢途径 进而控制生物性状 09山东 小鼠常被用作研究人类遗传病的模式动物 请填充观察小鼠细胞减数分裂的实验步骤 供选材料及试剂 小鼠的肾脏 睾丸 肝脏 苏丹 染液 醋酸洋红染液 詹纳斯绿B 健那绿 染液 解离固定液 取材 用 作实验材料制片 取少量组织低渗处理后 放在 溶液中 一定时间后轻轻漂洗 将漂洗后的组织放在载玻片上 滴加适量 一定时间后加盖玻片 观察 用显微镜观察时 发现几种不同特征的分裂中期细胞 若它们正常分裂 产生的子细胞是 右图是观察到的同源染色体A 和A 的配对情况 若A1正常 A2发生的改变可能是 小鼠 睾丸 解离固定液 醋酸洋红染液 压片 次级精母细胞 精细胞 精原细胞 缺失 全程设计题 10山东 假设某隐性致死突变基因有纯合致死效应 胚胎致死 无其他性状效应 根据隐性纯合体的死亡率 隐性致死突变分为完全致死突变和不完全致死突变 有一只雄果蝇偶然受到了X射线辐射 为了探究这只果蝇X染色体上是否发生了上述隐性致死突变 请设计杂交实验并预测最终实验结果 实验步骤 结果预测 I如果 则X染色体上发生了完全致死突变 II如果 则X染色体上发生了不完全致死突变 III如果 则X染色体上没有发生隐性致死突变 让这只雄蝇与正常雌蝇杂交 F1互交 或 F1雌蝇与正常雄蝇杂交 统计F2中雌雄蝇比例 F2中雌 雄 2 1 F2中雌 雄在1 1 2 1之间 F2中雌 雄 1 1 09山东 用适宜浓度的2 4 D处理番茄花蕾可提高坐果率 请设计实验方案 确定施用2 4 D的最适浓度 统计分析不同处理组的番茄坐果率 确定最适施用浓度 将生长状态相同的番茄平均分成若干组 配制对应组数的系列浓度梯度的2 4 D溶液 分别用不同浓度的2 4 D溶液处理对应组的番茄花蕾 设计改错题 为证实 二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料 某同学制订了下列实验方案 1 实验目的和实验材料用具 略 2 实验方法和步骤 用一适当大小的玻璃罩罩住一株正常的盆栽绿色植物和一杯NaOH溶液 密封不漏气 将上述植物及装置放在暗室中饥饿消耗掉叶片内贮藏的有机物 暗室内装有红色安全灯 饥饿一定时间后 自暗室中取出 照光若干小时 使其充分进行光合作用 取一叶片 放入盛有酒精的烧杯中水浴加热 使叶绿素溶于酒精中 将已脱色的叶片取出 平铺在一个培养皿内 用碘 碘化钾溶液检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现该实验方案有几项明显错误 请指出错误并改正 答案 1 实验步骤 中暗室内用红色安全灯是错误的 应改为绿色安全灯 2 实验步骤 中的 葡萄糖 是错误的 应改为淀粉 3 未设对照实验 对照实验的步骤可设计如下 a 装置同题干中的步骤 但玻璃罩内用同一种生长状况相同的另一株植物代替题干中的植物 用一杯清水代替NaOH溶液 b 将上述植物和装置放在暗室中进行饥饿处理 消耗掉叶片内贮存的有机物 暗室内装有绿色安全灯 c 重复题干中步骤 和 d 重复改进后的题干中步骤 某同学进行了温度对酶活性影响的研究 设计了实验 实验步骤 1 取三支试管 分别加入质量分数为3 的可溶性淀粉溶液 2 将试管分别放入25 60 的水中和冰块中 在三支试管中分别加入质量分数为2 的淀粉酶溶液 两支试管中的p 6 8 第三支试管中的pH 摇均后维持各自温度 min 3 在三支试管中各滴一滴碘液 并摇均 观察并记录 略 结论 温度过高或过低都影响酶的活性 请回答 1 该实验能否得出上述实验结论 2 指出步骤中不正确之处 并在此基础上加以纠正或补充相应的内容 1 按此步骤不能得出以上实验结论 2 a 试管上没有做标记 应用字母或数字进行标记如三支试管上分别标记 b