中学生物学试验具体设计课件

第三章中学生物学实验具体设计第三章中学生物学实验具体设计1

第一节验证性实验的设计第一节验证性实验的设计21、验证性实验定义

验证性实验是指对研究对象有了一定了解，并形成了一定认识或提出了某种假说，为验证这种认识或假说是否正确而进行的一种实验。验证性实验本质是“验证”，实验所得到的结果不是要揭示“有什么”或“是什么”，而是将实验结果作为论据来论证某个原理或法则是否成立，或者证实发生的物质或结构的动态变化，即为阐明“为什么”或“怎么样”提供实验依据。

1、验证性实验定义验证性实验是指对研3验证性实验的缘起●验证性实验是在教师的启发下，学生用实验的方法来验证已学过的生物学原理、概念或规律。●验证性实验也可以针对学生所提出的种种猜想或假设通过实验予以验证。验证性实验的缘起●验证性实验是在教师的启发下，学生用实验的方4

2、验证性实验设计的主要特征（1）

验证性实验探究性实验实验目的验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系实验假设因结论是己知的，因此不存在假设问题（或已有实验过程、结果，在提出假设时，通过验证，得出假设是正确的）假设一般采用“如果A，则B”的形式表述，是根据现有的科学理论、事实．对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的答案、解释2、验证性实验设计的主要特征（1）验证性实验探究性实验5验证性实验设计的主要特征（2）实验原理因验证内容而异因探究内容而异实验过程应有的实验步骤，可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异应有的实验步骤实际上并未完成，因探究内容而异实验的分组：有实验组和对照组。如果实验中是一个自变量，则分成2组（有时也分成3组），即自变量改变与否；如果是二个自变量，则分成3组，即1、2组的设立是改变其中的一个自变量，第3组是两个自变量改变与否；……验证性实验设计的主要特征（2）实验原理因验证内容而异因探6验证性实验设计的主要特征（3）实验过程实验组和对照组的设计是对自变量的处理，对无关变量的应设置在相同的条件下，以免影响自变量对实验的效果。故从实验材料中分析出自变量是实验的关键。实验现象已知，应准确描述未知，可以不描述验证性实验设计的主要特征（3）实验组和对照组的设计是7验证性实验设计的主要特征（4）实验结果预测与实验假设一致（不可与探究性的结果预测相混）对应假设，分类讨论。一般需讨论“如果出现结果①会怎样，如果出现结果②或③又会怎样”，一般有多种可能的结果。但有时也会出现“预测最可能的结果”的问题．此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。实验结论对应实验目的做出肯定结论根据可能的实验结果，进行分析。验证性实验设计的主要特征（4）与实验假设一致（不可与探究8

3、验证性实验设计的基本方法以《生命科学》（高中第二册）“观察牛蛙的脊髓反射现象

”实验为个案，介绍生物验证性实验设计方法中通常所涉及的主要环节。3、验证性实验设计的基本方法以《生9明确实验目的、确定实验原理、预测实验结果首先：要明确实验目的，即本实验欲解决什么问题？其次：要考虑如何来解决这个问题？即依据何生物学原理来解决这个问题，由此提出实验原理。明确实验目的、确定实验原理、预测实验结果10观察牛蛙的脊髓反射现象（1）

实验目的：验证中枢神经系统的脊髓功能，这种功能即便在中枢神经系统的脑切除之后仍存在，其结构基础是反射弧。

实验设计所依据的基本实验原理：脊髓反射中枢的调节功能和反射调节依赖的结构基础-反射弧。

观察牛蛙的脊髓反射现象（1）实验目的：11观察牛蛙的脊髓反射现象（2）实验预测：当切除牛蛙脑后，伤害性刺激蛙体仍可产生反射行为刺激，验证脊髓；当去除皮肤感受器后，蛙体对刺激无发射行为出现，验证反射行为的结构基础是反射弧。观察牛蛙的脊髓反射现象（2）实验预测：12设计验证实验的方案第一步：列出本实验所需要的实验器材及实验药品。第二步：设计去脑牛蛙制备的方法及去脑牛蛙之后的处理注意事项。设计验证实验的方案第一步：列出本实验所需要的实验器材及实验13第三步：设计验证反射弧中感受器环节的对照实验在本实验的感受器验证中，所设计的对照属自身对照。教材：通过设计同一牛蛙后肢脚趾分别用蒸馏水、0.5%HCl刺激以及用0.5%HCl刺激腹部的3个自身对照，然后对同一脚趾皮肤作一环行切口后用0.5%HCl刺激去皮肤脚趾作为实验处理，来验证皮肤感受器在反射弧结构中的作用。第三步：设计验证反射弧中感受器环节的对照实验在本14第四步：设计验证脊髓神经中枢

在反射弧中作用的实验环节教材：先用0.5%HCl刺激保留皮肤脚趾的步骤设计为自身对照；然后，捣毁脊髓再用0.5%HCl刺激同一脚趾作为实验处理，通过反射行为是否出现来验证脊髓神经中枢在反射弧中的作用。第四步：设计验证脊髓神经中枢

在反射弧中作15分析与讨论观察并准确记录符合预测现象或与预测相对立的实验现象，并依据实验现象作出相应的实验结论。分析与讨论观察并准确记录符合预测现16教材在本实验的“分析和讨论”部分针对本实验可能产生的实验结果共设计了3个分析讨论题（1）：通过第一题“实验中的三个手术：切除脑、环割脚趾皮肤以及破坏脊髓的作用分别是什么？”来论证脊髓在中枢神经系统的调节功能和反射行为发生的前提是反射弧结构的完整性。通过第二题“请解释搔扒反射的中枢及可能的调节机制”来验证脊髓是搔扒反射的中枢；搔扒反射可能的调节机制可用教材反射弧模式图来解释。教材在本实验的“分析和讨论”部分针对本实验可能产生的实验结果17教材在本实验的“分析和讨论”部分针对本实验可能产生的实验结果共设计了3个分析讨论题（2）：第三题“实验结果与预测结果是否一致？请说明原因。”若实验结果与预测结果相一致，说明实验设计所依据的原理是科学的、实验步骤设计是准确的、学生实验操作过程是规范的；由于本实验设计为验证性实验，在排除实验原理与实验步骤设计的因素之外，若出现实验结果与预测结果不一致的现象，主要原因是实验对象本身的状况发生了变化以及所用HCl的刺激强度。教材在本实验的“分析和讨论”部分针对本实验可能产生的实验结果184、验证性实验设计的个案展示4、验证性实验设计的个案展示19案例1维生素D对小白鼠生长效应的验证性实验设计

1、提出假设维生素D与机体钙、磷代谢密切相关，其主要作用是促进小肠对钙、磷吸收，而钙、磷是机体生长发育不可缺少的元素。基于以上理论背景，设想：通过人为改变动物饲料中维生素D的添加，验证维生素D与动物生长的关系。案例1维生素D对小白鼠生长效应的验证性实验设计1、提出假20白鼠基本饲料配方：玉米粉76%麸皮粉20%食盐1%碳酸钙3%将上述饲料成分加适量水混匀，蒸煮。2、实验过程的设计白鼠基本饲料配方：2、实验过程的设计21

取10只断奶4-5天（日龄25-30日）幼年白鼠随机分成两组。实验组与对照组的区别:

对照组按每100g饲料加入20滴维生素D滴剂；

实验组的饲料中则不加入维生素D滴剂。控制组的设置取10只断奶4-5天（日龄25-30日）幼年白鼠22两组白鼠分开饲养，饲养笼置于无阳光直射处。每天上下午各喂食1次并提供充足的饮水。保持笼内清洁卫生，避免干扰影响。饲养方法两组白鼠分开饲养，饲养笼置于无阳光直射处。饲养方法23体重记录：饲养期间逐个按日称重并记录形态记录：实验组：生长迟缓——体重增加不明显；病态呈现——步态不稳、毛发蓬松卷曲等。对照组：体重日增、形态正常。3、观察与记录体重记录：饲养期间逐个按日称重并记录3、观察与记录24案例2、植物的向光性验证性实验设计

案例2、植物的向光性验证性实验设计

251、提出假设

在自然界，植物普遍具有向光性生长的现象。基于以上自然现象，设想：通过实验设计，观察植物在单侧光照射下的生长情况，验准植物的生长具有向光性。1、提出假设在自然界，植物普遍具有向光性生长的262、验证性实验的设计方案●实验器具

小麦种子(或燕麦、玉米)、培养皿、纱布（或滤纸）、不透光的纸盒、锡纸、台灯2、验证性实验的设计方案●实验器具27小麦种子萌发取3个培养皿，皿内分别铺垫纱布，用水湿润后分别在皿内放入等量的种子，让其萌发。小麦种子萌发28控制组的设置待小麦幼苗生长至约2cm高时，将3个培养皿随机分别标记为A、B、C，作以下处理：A培养皿内的幼苗胚芽鞘尖端均切去2mm；B培养皿内的幼苗胚芽鞘尖端均带上锡纸做的“小帽”；C培养皿内的幼苗不做处理，设为对照。控制组的设置待小麦幼苗生长至约2cm高时，将329纸盒装置取3个不透光的纸盒，纸盒一侧挖直径为1cm的孔，作模拟单侧光照射时使用。纸盒分别罩住培养皿，白天将装置置于阳光充足的地方，夜间以台灯代替光源，并使光从小孔中透入纸盒。纸盒装置取3个不透光的纸盒，纸盒一侧挖直径为1c30实验记录每天打开纸盒，观察幼苗的生长情况，记录高度、倾斜角及当日温度、天气等情况，若能间断地拍照，可保留图片记录。实验记录31结果分析分析实验结果与预测结果是否一致？若一致，则验证本实验所依据的植物生长的向光性原理。结果分析分析实验结果与预测结果是否32第三章中学生物学实验具体设计第三章中学生物学实验具体设计33

第一节验证性实验的设计第一节验证性实验的设计341、验证性实验定义

验证性实验是指对研究对象有了一定了解，并形成了一定认识或提出了某种假说，为验证这种认识或假说是否正确而进行的一种实验。验证性实验本质是“验证”，实验所得到的结果不是要揭示“有什么”或“是什么”，而是将实验结果作为论据来论证某个原理或法则是否成立，或者证实发生的物质或结构的动态变化，即为阐明“为什么”或“怎么样”提供实验依据。

1、验证性实验定义验证性实验是指对研35验证性实验的缘起●验证性实验是在教师的启发下，学生用实验的方法来验证已学过的生物学原理、概念或规律。●验证性实验也可以针对学生所提出的种种猜想或假设通过实验予以验证。验证性实验的缘起●验证性实验是在教师的启发下，学生用实验的方36

2、验证性实验设计的主要特征（1）

验证性实验探究性实验实验目的验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系实验假设因结论是己知的，因此不存在假设问题（或已有实验过程、结果，在提出假设时，通过验证，得出假设是正确的）假设一般采用“如果A，则B”的形式表述，是根据现有的科学理论、事实．对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的答案、解释2、验证性实验设计的主要特征（1）验证性实验探究性实验37验证性实验设计的主要特征（2）实验原理因验证内容而异因探究内容而异实验过程应有的实验步骤，可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异应有的实验步骤实际上并未完成，因探究内容而异实验的分组：有实验组和对照组。如果实验中是一个自变量，则分成2组（有时也分成3组），即自变量改变与否；如果是二个自变量，则分成3组，即1、2组的设立是改变其中的一个自变量，第3组是两个自变量改变与否；……验证性实验设计的主要特征（2）实验原理因验证内容而异因探38验证性实验设计的主要特征（3）实验过程实验组和对照组的设计是对自变量的处理，对无关变量的应设置在相同的条件下，以免影响自变量对实验的效果。故从实验材料中分析出自变量是实验的关键。实验现象已知，应准确描述未知，可以不描述验证性实验设计的主要特征（3）实验组和对照组的设计是39验证性实验设计的主要特征（4）实验结果预测与实验假设一致（不可与探究性的结果预测相混）对应假设，分类讨论。一般需讨论“如果出现结果①会怎样，如果出现结果②或③又会怎样”，一般有多种可能的结果。但有时也会出现“预测最可能的结果”的问题．此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。实验结论对应实验目的做出肯定结论根据可能的实验结果，进行分析。验证性实验设计的主要特征（4）与实验假设一致（不可与探究40

3、验证性实验设计的基本方法以《生命科学》（高中第二册）“观察牛蛙的脊髓反射现象

”实验为个案，介绍生物验证性实验设计方法中通常所涉及的主要环节。3、验证性实验设计的基本方法以《生41明确实验目的、确定实验原理、预测实验结果首先：要明确实验目的，即本实验欲解决什么问题？其次：要考虑如何来解决这个问题？即依据何生物学原理来解决这个问题，由此提出实验原理。明确实验目的、确定实验原理、预测实验结果42观察牛蛙的脊髓反射现象（1）

实验目的：验证中枢神经系统的脊髓功能，这种功能即便在中枢神经系统的脑切除之后仍存在，其结构基础是反射弧。

实验设计所依据的基本实验原理：脊髓反射中枢的调节功能和反射调节依赖的结构基础-反射弧。

观察牛蛙的脊髓反射现象（1）实验目的：43观察牛蛙的脊髓反射现象（2）实验预测：当切除牛蛙脑后，伤害性刺激蛙体仍可产生反射行为刺激，验证脊髓；当去除皮肤感受器后，蛙体对刺激无发射行为出现，验证反射行为的结构基础是反射弧。观察牛蛙的脊髓反射现象（2）实验预测：44设计验证实验的方案第一步：列出本实验所需要的实验器材及实验药品。第二步：设计去脑牛蛙制备的方法及去脑牛蛙之后的处理注意事项。设计验证实验的方案第一步：列出本实验所需要的实验器材及实验45第三步：设计验证反射弧中感受器环节的对照实验在本实验的感受器验证中，所设计的对照属自身对照。教材：通过设计同一牛蛙后肢脚趾分别用蒸馏水、0.5%HCl刺激以及用0.5%HCl刺激腹部的3个自身对照，然后对同一脚趾皮肤作一环行切口后用0.5%HCl刺激去皮肤脚趾作为实验处理，来验证皮肤感受器在反射弧结构中的作用。第三步：设计验证反射弧中感受器环节的对照实验在本46第四步：设计验证脊髓神经中枢

在反射弧中作用的实验环节教材：先用0.5%HCl刺激保留皮肤脚趾的步骤设计为自身对照；然后，捣毁脊髓再用0.5%HCl刺激同一脚趾作为实验处理，通过反射行为是否出现来验证脊髓神经中枢在反射弧中的作用。第四步：设计验证脊髓神经中枢

在反射弧中作47分析与讨论观察并准确记录符合预测现象或与预测相对立的实验现象，并依据实验现象作出相应的实验结论。分析与讨论观察并准确记录符合预测现48教材在本实验的“分析和讨论”部分针对本实验可能产生的实验结果共设计了3个分析讨论题（1）：通过第一题“实验中的三个手术：切除脑、环割脚趾皮肤以及破坏脊髓的作用分别是什么？”来论证脊髓在中枢神经系统的调节功能和反射行为发生的前提是反射弧结构的完整性。通过第二题“请解释搔扒反射的中枢及可能的调节机制”来验证脊髓是搔扒反射的中枢；搔扒反射可能的调节机制可用教材反射弧模式图来解释。教材在本实验的“分析和讨论”部分针对本实验可能产生的实验结果49教材在本实验的“分析和讨论”部分针对本实验可能产生的实验结果共设计了3个分析讨论题（2）：第三题“实验结果与预测结果是否一致？请说明原因。”若实验结果与预测结果相一致，说明实验设计所依据的原理是科学的、实验步骤设计是准确的、学生实验操作过程是规范的；由于本实验设计为验证性实验，在排除实验原理与实验步骤设计的因素之外，若出现实验结果与预测结果不一致的现象，主要原因是实验对象本身的状况发生了变化以及所用HCl的刺激强度。教材在本实验的“分析和讨论”部分针对本实验可能产生的实验结果504、验证性实验设计的个案展示4、验证性实验设计的个案展示51案例1维生素D对小白鼠生长效应的验证性实验设计

1、提出假设维生素D与机体钙、磷代谢密切相关，其主要作用是促进小肠对钙、磷吸收，而钙、磷是机体生长发育不可缺少的元素。基于以上理论背景，设想：通过人为改变动物饲料中维生素D的添加，验证维生素D与动物生长的关系。案例1维生素D对小白鼠生长效应的验证性实验设计1、提出假52白鼠基本饲料配方：玉米粉76%麸皮粉20%食盐1%碳酸钙3%将上述饲料成分加适量水混匀，蒸煮。2、实验过程的设计白鼠基本饲料配方：2、实验过程的设计53

取10只断奶4-5天（日龄25-30日）幼年白鼠随机分成两组。实验组与对照组的区别:

对照组按每100g饲料加入20滴维生素D滴剂；

实验组的饲料中则不加入维生素D滴剂。控制组的设置取10只断奶4-5天（日龄25-30日）幼年白鼠54两组白鼠分开饲养，饲养笼置于无阳光直射处。每天上下午各喂食1次并提供充足的饮水。保持笼内清洁卫生，避免干扰影响。饲养方法两组白鼠分开饲养，饲养笼置于无阳光直射处。饲养方法55体重记录：饲养期间逐个按日称重并记录形态记录：实验组：生长迟缓——体重增加不明显；病态呈现——步态不稳、毛发蓬松