1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)專題1 一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則平行重復(fù)原則單因子變量原則和等量性原則簡(jiǎn)便可行性原則充分占有原則科學(xué)性原則對(duì)照性原則 要注意，題目中給定的試劑和材料要充分利用，一般不允許自己隨意增加試劑和材料 即控制某種因素的變化幅度,在同樣條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn),觀察其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的程度。任何實(shí)驗(yàn)都必須能夠重復(fù),這是具有科學(xué)性的標(biāo)志。這能夠在相當(dāng)大的程度上抵消非處理因素所造成的偏差。實(shí)驗(yàn)原理、材料、方法、結(jié)果處理具科學(xué)性2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則 對(duì)照性原則自身對(duì)照 如“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”的實(shí)驗(yàn)中，看到的質(zhì)壁分離或復(fù)原的細(xì)胞和開(kāi)始時(shí)正常的洋蔥表皮細(xì)胞為同一對(duì)象。 如“證明綠色植物光合作用需要光”的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)

2、同一個(gè)葉片進(jìn)行一半遮光一半曝光的處理3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則 對(duì)照性原則自身對(duì)照空白對(duì)照 如“驗(yàn)證甲狀腺激素的作用”實(shí)驗(yàn)讓正常生長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)組蝌蚪飼喂甲狀腺激素或甲狀腺激素抑制物以觀察甲狀腺激素的作用，對(duì)照組的蝌蚪不做任何處理4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則 對(duì)照性原則自身對(duì)照空白對(duì)照5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則 對(duì)照性原則自身對(duì)照相互對(duì)照空白對(duì)照 如“比較過(guò)氧化氫酶和鐵離子的催化效率”實(shí)驗(yàn) 6 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則 對(duì)照性原則自身對(duì)照相互對(duì)照空白對(duì)照 在“驗(yàn)證甲狀腺激素促進(jìn)幼小動(dòng)物發(fā)育”的實(shí)驗(yàn)中，甲組飼喂甲狀腺激素;乙組飼喂甲狀腺素抑制劑;丙組對(duì)蝌蚪不做任何處理。請(qǐng)指出哪個(gè)是實(shí)驗(yàn)組，哪個(gè)是對(duì)照組？屬何種對(duì)照？條件對(duì)照甲為實(shí)驗(yàn)組，乙

3、組為條件對(duì)照組，丙為空白對(duì)照組7實(shí)驗(yàn)變量與反應(yīng)變量：實(shí)驗(yàn)變量(也稱自變量): 實(shí)驗(yàn)者人為控制的變量; 反應(yīng)變量(也稱因變量): 隨自變量變化而變化的變量. 二者之間是前因后果的關(guān)系。例如：“溫度對(duì)酶活性的影響”的實(shí)驗(yàn)中， 自變量:低溫、適溫、高溫 因變量:酶活性的變化8無(wú)關(guān)變量：無(wú)關(guān)變量:除實(shí)驗(yàn)變量外的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)象的因素或條件。 如：“溫度對(duì)酶的活性”實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量: 唾液淀粉酶的濃度、淀粉濃度、pH等。如無(wú)關(guān)變量中的任何一個(gè)或幾個(gè)對(duì)三組實(shí)驗(yàn)不等同，就會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的真實(shí)結(jié)果。9生物材料要相同實(shí)驗(yàn)器具要相同實(shí)驗(yàn)試劑要相同處理方法要相同 即所用生物材料的數(shù)量、質(zhì)量、長(zhǎng)度、體積、來(lái)源和生理狀況等

4、方面特點(diǎn)要盡量相同或至少大致相同。實(shí)驗(yàn)中要做到“單一變量” ，應(yīng)注意等量的原則即試管、燒杯、水槽、廣口瓶等器具的大小、型號(hào)、潔凈度等要完全一樣。即試劑的成分、濃度、體積要相同。尤其要注意體積上等量的問(wèn)題 保溫或冷卻;光照或黑暗；攪拌或振蕩都要一致。10根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅彩巧婕按_定變化因素之間的因果關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，一般都需要設(shè)計(jì)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)。中學(xué)階段所要求的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一般多采用對(duì)照的原則，因?yàn)榭茖W(xué)、合理的設(shè)置對(duì)照可以使實(shí)驗(yàn)方案簡(jiǎn)潔、明了，且使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更有說(shuō)服力。 如在“植物向光性”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，如下圖所示，2與1對(duì)照可證明感光部位在胚芽鞘尖端，3也可與1對(duì)照，4也可與1對(duì)照，也可與2對(duì)照。 1 2

5、3 4未經(jīng)處理 尖端遮光 切去尖端 中部遮光光光光光11二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題解題思路（一）實(shí)驗(yàn)題目（實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海ǘ?shí)驗(yàn)原理：（三）實(shí)驗(yàn)假設(shè)：（五）實(shí)驗(yàn)步驟：（四）預(yù)期結(jié)果：（七）分析和討論：（六）觀察和收集資料： 通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的分析和討論，概括出規(guī)律性的結(jié)論或問(wèn)題。12不唯一（寫全多種可能）如果（結(jié)果） ，則（結(jié)論）驗(yàn)證簡(jiǎn)單的生物學(xué)事實(shí)探究生物學(xué)新問(wèn)題實(shí)驗(yàn)的核心（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康奈ㄒ粚?shí)驗(yàn)原理13研究對(duì)象+自變量+因變量 1、內(nèi)容：課題名稱擬定：研究PH對(duì)唾液淀粉酶活性的影響（自變量）研究對(duì)象（因變量）3、書寫格式探究（驗(yàn)證）（自變量）對(duì)（因變量）的影響2、舉例：14（二）實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)原理即實(shí)驗(yàn)所依據(jù)

6、的科學(xué)道理，是實(shí)驗(yàn)步驟或設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。涉及到生物學(xué)及相關(guān)學(xué)科中的方法和原理。原理不同，設(shè)計(jì)方法自然不同。 一般先寫整個(gè)實(shí)驗(yàn)總的原理，再寫主要步驟的依據(jù)。 實(shí)驗(yàn)的依據(jù)原理的來(lái)源： 1.來(lái)自題干; 2.課本中的相關(guān)知識(shí)解讀題干或聯(lián)想課本相關(guān)知識(shí)來(lái)獲取。實(shí)驗(yàn)原理的表述： 15(05年全國(guó)卷)為了驗(yàn)證胰島素具有降低血糖的作用，以小鼠活動(dòng)狀況為觀察指標(biāo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案如下：將正常小鼠隨機(jī)分成A、B兩組，觀察并記錄其活動(dòng)狀況。A組小鼠注射適量胰島素溶液，B組注射等量生理鹽水。一段時(shí)間后，A組小鼠會(huì)出現(xiàn)四肢無(wú)力，活動(dòng)減少，甚至昏迷等低血糖癥狀，B組活動(dòng)狀況無(wú)變化。A組小鼠出現(xiàn)低血糖癥狀后，分別給

7、A、B兩組小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段時(shí)間后，A組小鼠低血糖癥狀緩解，B組活動(dòng)狀況無(wú)變化。 該實(shí)驗(yàn)方案可以說(shuō)明胰島素具有降低血糖的作用。（1）該實(shí)驗(yàn)原理是：_ 胰島素具有降低血糖的作用。體內(nèi)胰島素含量過(guò)高時(shí)，引起血糖下降，機(jī)體出現(xiàn)活動(dòng)減少，甚至昏迷等低血糖癥狀；此癥狀可以通過(guò)補(bǔ)充葡萄糖溶液得到緩解。結(jié)果原理過(guò)程原理16 往往與實(shí)驗(yàn)結(jié)論、實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠懈叨鹊南嚓P(guān)性。它可以描述為：當(dāng)條件X存在時(shí)，事件P就能發(fā)生； 當(dāng)條件X改變時(shí)，事件P就不能發(fā)生或發(fā)生的程度會(huì)改變?；卮鸫藛?wèn)題一定用明確的觀點(diǎn)，如“是”或“不是”，不能出現(xiàn)“是否”這樣含糊的詞語(yǔ)。 如,根據(jù)“細(xì)菌的培養(yǎng)基中，偶然生出青霉菌，在其周圍沒(méi)有細(xì)

8、菌生長(zhǎng)”這個(gè)現(xiàn)象可以提出假設(shè)：（三）實(shí)驗(yàn)假設(shè)青霉菌產(chǎn)生可阻止細(xì)菌生長(zhǎng)和繁殖的物質(zhì)。17 應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證性的還是探究性的。（四）預(yù)期結(jié)果驗(yàn)證性：實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)與實(shí)驗(yàn)假設(shè)一致；探究性：那么就需要對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行討論，充分考慮到各種情況的可能性。 大致可以分為三種情況：實(shí)驗(yàn)組等于對(duì)照組，說(shuō)明研究的條件對(duì)實(shí)驗(yàn)無(wú)影響。實(shí)驗(yàn)組大于對(duì)照組,說(shuō)明研究的條件對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響,且影響是正相關(guān)。實(shí)驗(yàn)組小于對(duì)照組,說(shuō)明研究的條件對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響,且影響是負(fù)相關(guān)。 18第1步：對(duì)實(shí)驗(yàn)材料均等分組并編號(hào)（等量原則）第2步：創(chuàng)設(shè)自變量（單因子變量原則）第3步：相同適宜條件下培養(yǎng)一段時(shí)間。第4步：觀察/測(cè)量、記錄因變量。（五）實(shí)驗(yàn)步驟

9、的書寫 對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組只能有1個(gè)條件不同，其他條件注意要特別強(qiáng)調(diào)出相同來(lái)，這是重要的得分點(diǎn)或失分點(diǎn)。19（2）分成多少組要視題目中所給的信息而定，一般情況分成兩組（實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組），如果有量的要求或濃度梯度的要求則分成多組（對(duì)照設(shè)一組，實(shí)驗(yàn)設(shè)多組）。編號(hào)最好用A、B、C或甲、乙、丙，而不用 1、2、3，避免與實(shí)驗(yàn)步驟相混淆。（1）選擇實(shí)驗(yàn)材料時(shí)要注意應(yīng)用一些表示等量的描述性語(yǔ)言，如：“生長(zhǎng)狀態(tài)一致的”、“日齡相同，體重相近的” 第1步：對(duì)實(shí)驗(yàn)材料均等分組并編號(hào)。 （等量原則）202、實(shí)驗(yàn)步驟分步描述并加以編號(hào)（一般不宜連續(xù)描述）3、在量上難以做到準(zhǔn)確的量化描述，應(yīng)盡可能用“定性”的語(yǔ)言表達(dá)。

10、1、實(shí)驗(yàn)組別編號(hào)描述如：凡實(shí)驗(yàn)中涉及到兩組或兩組以上，所用器材需用A、B、C或甲、乙、丙等加以編號(hào)便于區(qū)分。如：第一步。第二步。 如：1、。2、。 如：“一段時(shí)間”、“適宜的溫度”、“適量的”、“一定量的”等。 描述實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題：214、敘說(shuō)中盡量要用規(guī)范的實(shí)驗(yàn)術(shù)語(yǔ)，不能用含糊的口語(yǔ)如：“蓋玻片”不能說(shuō)是“薄的玻璃片”；“等量的”不宜說(shuō)成“一樣多的”；“振蕩”不宜說(shuō)成“晃動(dòng)”“搖動(dòng)”等等。 5、注意避免“詞不達(dá)意”。 描述1、“分別在甲、乙兩試管中加入A、B物質(zhì)”描述2、“在甲乙兩支試管中分別加入A、B物質(zhì)”“在甲試管中加入A物質(zhì)，乙試管中加入B物質(zhì)?！?2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的解題思路明確實(shí)

11、驗(yàn)?zāi)康姆治鰧?shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)變量無(wú)關(guān)變量反應(yīng)變量施加干擾隨機(jī)分組設(shè)置對(duì)照條件適宜重復(fù)實(shí)驗(yàn)觀察現(xiàn)象測(cè)量數(shù)值操縱控制檢測(cè)加法創(chuàng)意、減法創(chuàng)意23增加水中氧氣減少水中氧氣除去容器中CO2除去葉中原有淀粉除去葉中葉綠素除去光合對(duì)呼吸干擾如何得到單色光提取線粒體自變量的設(shè)置“加法”或“減法” 泵入空氣或吹氣或放入綠色植物容器密封或油膜覆蓋或用涼開(kāi)水NaOH溶液置于黑暗環(huán)境酒精水浴加熱給植株遮光棱鏡色散或透明薄膜濾光細(xì)胞勻漿離心向容器供給CO2NaHCO3溶液24因變量的檢測(cè)指標(biāo)： 光合速度O2釋放量、CO2吸收量、有機(jī)物生成量呼吸速度O2吸收量、CO2釋放量、有機(jī)物消耗量原子或分子轉(zhuǎn)移途徑放射性同位素示蹤細(xì)胞液濃度大小質(zhì)壁分離植物細(xì)胞是否死亡質(zhì)壁分離水生植物可依氣泡的產(chǎn)生量或產(chǎn)生速率；離體葉片若事先沉入水底可依單位時(shí)間內(nèi)上浮的葉片數(shù)目；植物體上的葉片可依指示劑（如碘液）處理后葉片顏色深淺。 25檢測(cè)動(dòng)物耗氧量、比較觀察幼小動(dòng)物的發(fā)育快慢等。觀察比較幼小動(dòng)物的生長(zhǎng)速度（體重、身長(zhǎng)變化）觀察實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的行為（如四肢無(wú)力、活動(dòng)減少，甚至昏迷等低血糖癥狀）測(cè)定血糖變化、檢測(cè)是否出現(xiàn)尿糖（本尼迪特試劑檢驗(yàn)） 26 該項(xiàng)工作的重點(diǎn)是確定記錄的的方式，常用的記錄方式有： 表格形式：例：某生物學(xué)興趣小組開(kāi)展“不同濃度香煙浸出液對(duì)水蚤