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1、【中学生物相关资料】,中学生物实验设计的一般方法,生物学研究的一般方法？,发现问题（观察和实验）（见前言）,提出假说,设计实验,分析实验结果（现象）,得出结论,中学生物实验设计的一般方法,中学生物实验分探究性实验和验证性实验，其区别在于探究性实验其假设不一定正确，故实验结果有多种可能，而验证性实验其假设一定正确，故实验结果只有一个。,一.实验分类,二.生物实验的一般概念,1.自变量和因变量 自变量，也称为实验变量，是指实验中由实验者所施加的因素或条件。自变量一般是由实验目的所确定的。 因变量，亦称反应变量，是指实验中由于自变量而引起的变化和结果。通常自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系
2、。实验的目的在于获得和解释这种前因后果关系。例如，在“探究温度种子萌发的影响”的实验中，所给定的低温(冰块)、适温(37)、高温就是自变量。而由于低温、适温、高温条件变化，种子的萌发率也不同，这就是因变量，该实验证明和提示了温度变化(自变量)与种子萌发率高低不同(因变量)间的因果关系。,2.无关变量 无关变量，也称控制变量，是指实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素和条件。如上述实验中除自变量(温度)以外，空气中氧浓度，种子的种类,种子的数量,种子含水量,实验室的光照状况等等，都属于无关变量。为了减少无关变量对实验的影响，要求对各组实验处在相同、均衡、适宜的实验环境中进行；如果无关变量中
3、的任何一个或几个因素或条件，对各个实验组的给定不等同、不均衡、不适宜，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成实验误差。实验的关键之一在于控制无关变量,从而减少额外变量，也就是说要使不同实验组同时处在相同且适宜的环境因素下进行，以减少实验误差。,三.生物实验的一般原则 1.对照性原则 为了排除无关变量对实验的干扰。在实验设计中，通常设置对照组，通过干预或控制研究对象以减少实验误差，可使实验结果更具说明力和科学性。 2.单一变量原则 可以揭示自变量与因变量间的相互关系。常用的实验设计方法是：实验组和对照组只改变所要研究的某一变量（自变量），控制其他变量相同且适宜,通过对照实验，观察其对实验结
4、果的影响，从而得出科学的结论。 3.随机性原则 为了排除实验对象的个体差异对实验的影响。具体设计方法是：对实验材料进行随机分组。 4. 重复性原则 多组重复实验，以提高实验设计的原理、实验结果的预期、实验的各环节的可靠性。,四.生物实验设计的一般思路 生物实验设计的一般思路，可归纳为如下口诀： 自变量是什么，如何施加？ 因变量是什么，如何揭示？ 无关变量是什么，如何控制？,(其它条件相同且适宜),实验步骤,例:实验设计：验证“二氧化碳是绿色植物光合作用所必须的原料”。,“自变量是什么，如何施加？”,显然根据题意，自变量是二氧化碳，那么如何施加自变量呢？可取两玻璃钟罩，编号为A和B，各放入同种长
5、势相同盆栽植物一株，其中A中加适量NaHCO3，利用其水解可产生二氧化碳；B中加等量NaOH，利用其吸收二氧化碳，使装置B缺少二氧化碳。,如何解答这个题目呢？根据上述口诀，可作如下分析。,“因变量是什么，如何揭示？”,显然因变量是绿色植物是否发生了光合作用，那么如何揭示植物发生了光合作用呢？可以利用光合作用可产生淀粉这一事实，实验前将装置A和B置于暗室中饥饿，消耗掉叶片内的淀粉，饥饿一定时间后在相同且适宜的光照强度下照射一段时间后，再从A和B中各取一张叶片，脱色后加碘液一滴，利用淀粉遇碘变蓝色来判断是否有淀粉生成，继而判断是否发生了光合作用，从而揭示了因变量。,“无关变量是什么，如何控制？”,
6、在本题中，无关变量包括：实验环境的温度、湿度、大气压等；植物的种类，玻璃钟罩的大小，光照强度等等，那么如何控制这些无关变量呢？这就需要利用对照性原则，把上述玻璃钟罩A组和B组放到相同且适宜的实验环境中，从而排除了无关变量对实验的干扰。,Q2: A组和B组哪组为实验组,哪组为对照组?,B组为实验组, A组为对照组。（正常条件下为对照组）,答案:实验步骤： 取两只大小适当的相同玻璃钟罩，编号为A和B,各罩住一株同种且长势相同的盆栽绿色植物，其中A加适量NaHCO3， B加等量NaOH，密闭不漏气。 将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内的淀粉，饥饿一定时间后，从暗室中取出，在相同且适宜的条件
7、下光照一段时间，使其进行光合作用。 一段时间后，取装置A和B中的植物各一片叶，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，用清水冲洗后，各加一滴碘液，观察叶片的颜色变化。 实验结果：A中的叶片变蓝，B中的叶片不变蓝。（因本实验为验证性实验，实验结果是可预见性的。） 实验结论：绿色植物光合作用需要二氧化碳。,（1）实验中，甲组为对照组。 （2）将天竺葵放在黑暗处一昼夜的目的是使叶片内的原有的淀粉消耗掉 （3）用碘液分别检验后，不能变蓝的叶片是B， 说明它没有进行光合作用,训练题 1.现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但
8、不了解其萌发与光照是否有关，为探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料和用品设计出实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。 材料和用品：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等 方法步骤： 实验结果及相应的结论：,方法步骤：向培养皿中倒入适量的水，将等量的同种种子分别放入两组培养皿中,编号为A,B。将A组置于有光照的环境中，B组置于黑暗环境中，其它条件相同且适宜。 过一定时间后测发芽率.实验结果及相应的结论：A组萌发，B组也萌发(或答发芽率相当)，该种植物的种子萌发不受光的影响。A组萌发，B组不萌发(或答A组发芽率高于B组)，光是该种植物种子萌发的必要条
9、件之一。A组不萌发，B组萌发(或答B组发芽率高于A组)，光抑制该种植物种子的萌发。,2.胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生理作用。为了验证“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”，请以小白鼠为实验对象设计实验步骤，预测实验结果，并写出实验结论。 （一）实验材料和用具： 正常实验小白鼠2只，生理盐水，用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液，本尼迪克试剂，注射器，试管，烧杯等。 （二）实验步骤： （实验提示：采用腹腔注射给药，给药剂量不作实验设计要求；给药1小时后，用注射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液） （三）实验结果的预测、解释和结论：,实验步骤： （1）将实验鼠编为AB，A鼠腹腔注射适量胰高血糖素溶液
10、；B鼠腹腔注射等量生理盐水。 （2）将两支试管分别编号为1号和2号，各加入等量的本尼迪特试剂。 （3）给药1小时后，对两只小白鼠采尿液，A鼠尿液放入1号试管内，B鼠尿液放入2号试管内。 （4）将两支试管摇匀后，放入盛有开水的烧杯内水浴加热，待冷却后，观察两支试管溶液颜色的变化。 (三) 预测、解释： 1号试管中应该出现红黄色沉淀，表明实验鼠尿液中有葡萄糖； 2号试管未出现红黄色，表明对照鼠尿液中无葡萄糖。 实验结论：胰高血糖素具有升高血糖的生理作用。,实验目的的书写：探究或验证 实验原理的书写： 实验原理的表述的内容: 1.自变量对因变量的作用 2.因变量的提示方法,对照类型 对照是实验控制的
11、手段之一，目的还是在于消除环境因素（无关变量）对实验结果的影响。按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型： （1）空白对照 指不做任何实验处理的对象组。例如，在“探究X物质对细胞分裂的影响“的实验中，向甲试管溶液加入X试剂，而乙试管溶液不加试剂，比较它们的变化。这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。,（2）自身对照 指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。如“植物细胞质壁分离和复原“实验，就是典型的自身对照。自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。,（3）条件对照 即虽给对照组施以部分实验因素，但不是所研究的实验处理因素；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。,例如，在“探究X物质对细胞分裂的影响”的实验中，向甲试管溶液加入含X试剂的某溶液，而乙试管溶液加相应溶剂，比较它们的变化。这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的条件对照。,（4）相互对照 指不另设对照组，而是几个实验组相互作为对照。如“探究温度对种子萌发的影响”的实验中，不同温度的各组都为实验组，起相互对照的作用。,
