生物实验设计

生物实验设计 生物实验设计、分析及其评价 江苏省常熟中学 高三生物备课组 生物科学是一门实验科学，实验在生物教学中有十分重要的地位。由于近代的科学教育太注重教材和书本知识，使得科学的本质被淹没在一般的科学知识的细枝末节之中了。生物教学也是如此，生物实验变成了知识的简单验证和再现。 目前，改变这一现状显得尤为迫切。因此，随高考的不断改革，高考对生物学实验有了更高的要求。2003年高考生物学科考试说明(新课程版)明确指出，考生应能对实验现象和结果进行解释和分析，应理解探索性实验的一般方法，能够制订课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 研究的初步 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 。而从近几年的实验题在高考中的题型变化来看，侧重考查学生对实验进行设计、分析和评价的能力已成为命题趋向，其中设计型实验题更是热点。这一类 试题 中考模拟试题doc幼小衔接 数学试题 下载云南高中历年会考数学试题下载N4真题下载党史题库下载 能较全面地考查学生的实验知识和基本技能，分析问题和解决问题的能力以及创造能力。由于学生缺乏实验设计的有关理论知识，平时的练习也偏少，遇到这类题型，就会感到茫然，无所适从。因此，在复习过程中我们要让学生了解有关实验设计的基本理论，并通过典型的习题多加训练。 所谓实验设计，就是指在正式进行科学实验之前，实验者根据一定的目的和要求，运用有关的科学知识、原理，对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的制定。试题往往要求学生选择合适的实验器材，根据正确的实验原理，设计科学的实验方法和实验步骤，设计数据处理的方法及分析实验现象、结果。 一、实验设计的基本理论: 实验是科学研究过程中的一个重要环节，是在人为控制条件下，研究对象的变化，以其结果论证科学结论的一种科学方法。由于研究问题性质的不同，科学研究的方法也有差异，但通常分为以下几步: 1. 观察 2. 提出问题 3. 假说 4. 实验 5. 结论 二、实验设计的类型: 开放型:只给出课题，自选材料、试剂、用具等，设计实验方案。 限制型:给出课题、原理、材料、试剂、用具等，设计实验方案。 改进型:分析所提供的实验方案，对其中的不完善之处提出改进方案。 补充型:要求学生对实验过程中的个别方面进行科学的补充。 三、实验设计的内容 1 一个比较完整的实验设计方案，一般包括以下几方面的内容: 1 实验题目的确定 2 提出假说 3 设计实验方法和步骤 4 提出实验的预期结果 5 观察现象、结果及数据的搜集及处理方法。书写实验设计方案通常包括:“实验课题”、“实验假说”、“实验预期”、“实验目的要求”、“实验对照类”、“实验材料用具”、“实验方法步骤”和“实验结论与讨论”等项目。而在中学生物课本的实验指导中，实验假说和实验预期大都隐含在“实验原理”中。实验方法类型、实验对照类型则一般隐含在“方法步骤”里。 四、实验设计应遵循的原则 (1)科学性原则:符合生物学的基本原理 (2)简便性原则:材料易得、药品便宜、装置简单、操作简便、 步骤简短 (3)严谨性原则: 原理正确 步骤简洁 现象明显 结果准确 (4)对照性原则: 在实验设计中，通过设置对照组，可排除无关变量的影响，减少实验误差。 实验设计中可采用的对照方法很多。 空白对照:指不做任何实验处理的对照组。 自身对照:指实验和对照在同一对象上进行，即不另设对照组。 条件对照:给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理。 相互对照:指不另设对照组，而是利用几个实验组相互对照。 (5)单因子变量原则: 单因子变量原则，即控制其他因素不变，只改变其中某一变量，观察其对实验结 果的影响。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要求做到前 后一致。 五、实验设计的一般程序 (1)确定原理(2)提出假设(3)确定实验思路、选择器材(4)设计实验步骤(5)观察实验现象、记录实验数据(6)实验结果的分析和讨论;(7)得出正确的实验结论。 六、实验设计举例及分析 开放型: 例如:给你一株盆栽幼苗，你如何将他设计成如图所示形状的植物, 要求:(1)自选材料、试剂、用具等 (2)写出实验原理、方法步骤 2 (3)预测实验结果 分析:这是植物弯曲生长的现象，引起植物弯曲生长的原因有:(,)单侧光的影响―― 向光性生长原理(,)重力的影响――茎的背地性生长原理(,)人工修剪的 方法――植物的顶端优势的原理。 例:方案一 原理:单側光照射导致生长素分布不均匀，植物茎向光弯曲。 器材:盆栽幼苗、包装箱(高约50cm) 步骤: (1)将包装箱的底板去掉，在箱的侧面上方开一直径为10cm的圆孔。 (2)每天浇水后，将包装箱罩着花盆(孔对着太阳)，让盆栽植物在室外生长。 结果:一段时间后，箱内的植物就长成如图所示的形状。 例:方案二 原理:重力使生长素分布不均匀，茎背地生长。 材料:盆栽植物幼苗 步骤:将花盆向右側放在地面上 结果:一段时间后，盆内的植物就长成如图所示的形状。 练习:请你设计一个实验， 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 动物生长激素的分泌器官及其生理作用。 限制型, 例1:给你未萌发的小麦种子、广口瓶、橡皮塞、凡士林、烧杯、烧杯、小试管、NaOH、 有色液体、细玻璃管等和药品，试设计一个实验，证明“生活小麦的种子不萌发 时也在进行呼吸作用”要求写出实验步骤、画出实验装置。 分析:1整个装置应该是密封的;2利用细玻璃管设置一个液滴装置;3种子呼吸释放 的二氧化碳被氢氧化钠吸收，使密闭容器内气体的体积变小，从而通过玻璃管内 预先安放的有色液滴的位置变化，观察到种子的呼吸作用，设置“煮死种子”不 进行呼吸作用的对照实验。 练习:验证ATP是直接的能源物质 提供以下材料用具:试管、滴管、培养皿若干;ATP制剂、葡萄糖溶液、淀粉溶液、蒸馏水;解剖刀;活萤火虫。 要求(1)写出原理、步骤(2)预测实验现象 改进型, 例题:引起50%左右细胞发生初始质壁分离的浓度，我们称之为细胞液的等渗浓度。 3 为了测定洋葱表皮细胞的等渗浓度，有人把剪成小块的洋葱表皮细胞分别(等量)依次放入下面各组溶液中，并记录结果如表(,): (1)该洋葱表皮细胞的等渗浓度为多少, (2)如果再给你4组实验材料，请设计出可以更精确地测出细胞等渗浓度的方法。 解析:这类试题并不单纯以实验能力为考查目的，而是以实验作为问题情境，考查学生的综合分析能力。根据题设条件可知该洋葱表皮细胞的等渗浓度为0.5-0.6mol/L之间。如何设计一个更加精确的测定方法，从题中的设计思路推知，可采用缩小各组蔗糖溶液的浓度梯度加以测定。因此可分别配置浓度为0.52mol/L、0.54mol/L、0.56mol/L、0.58mol/L的4组蔗糖溶液进行类似实验。或先配置浓度为0.55mol/L的蔗糖溶液进行实验，如果发生初始质壁分离的超过50%，则再配置0.53mol/L的蔗糖溶液，如果没有达到50%，则再配置0.58mol/L的蔗糖溶液。依次类推，先后进行4次实验。 例2:如图表示一位同学设计的实验，用来证明二氧化碳是光合作用的主要原料。 (1) 该实验装置有多处设计不当，请指出其主要错误: 1 2 3 (2) 如需要设计对照实验，请描述对照实验的实验设计。 练习:为验证镁是植物生活的必需元素，三位同学进行了以下实验设计，请分别指出三个实验思路能否达到实验目的，为什么, (1)实验一:取生长状况一致的大豆幼苗，用符合实验要求的容器进行培养。对照 4 组容器内只盛有蒸馏水，实验组盛有蒸馏水配制的镁盐溶液。两组置于相同的适宜条件下培养，并对溶液通气，观察比较两组植物的生长发育情况。 答: (2)实验二:取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中(砂性土壤肥力均匀，容器符合实验要求)，对照组浇以蒸馏水配制的镁盐溶液，两组置于相同的适宜条件下培养，观察比较两组植物的生长发育情况。 答: (3)实验三:取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中(砂性土壤肥力均匀，容器符合实验要求)，对照组浇以含有植物必需的各种元素的完全营养液，实验组浇以不含镁离子的完全营养液，两组置于相同的适宜条件下培养，观察比较两组植物的生长发育情况。 答: (4)下面由你进行实验设计，写出你的设计思路。 答: 补充型, 例如:有人设计了下列实验，试图证明“生长素(IAA)在植物体内的运输，主要是从形态学上端向形态学下端(基部)运输，而不能倒过来运输(生长素只能从胚芽鞘的上端向下端运输)”。 一、材料、用具:胚芽鞘、琼脂、刀片等。 二、方法、步骤与结果: (一) 制备琼脂块 (二) 取一段胚芽鞘中间部分，上面放含IAA的琼脂块，下面放空白琼脂块 (三) 取步骤(二)下面琼脂块(a)的一部分放在去尖的胚芽鞘一侧 5 三、结论:以上实验说明了“生长素(IAA)在植物体内的运输，主要是从形态学上端向形态学下端(基部)运输，而不能倒过来运输(生长素只能从胚芽鞘的上端向下端运输)”。 我们认为，仅用该实验步骤(一)、(二)、(三)还不足以严密论证以上结论，请在上述实验的基础上补充相应的实验方法、步骤和结果。 练习:将一株黑藻放在水中，如下图，计算藻放出的气泡数以进行光合作用的测定，改变灯与烧杯的距离进行测定，结果如表。 灯光 灯与 烧杯 之间10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 的距 离cm 气泡16 13 8 6 5 4 3 2 1 0 数 (1) 在下图坐标内，画出表中数据曲线。 6 (2) 从图表中你能得出什么结论 (3) 假设将灯放在距烧杯36cm外: a、向水中放入几只小的活虾，气泡数将会 ，b、剪掉黑藻的几片叶子，气泡将会 (4) 现给补加如下器材及药品，请设计一个实验证明光合作用需要二氧化碳。 烧杯、酒精灯、石棉网、碳酸氢钠溶液、稀醋酸、自来水、玻璃导管等 第一步: 第二步: 第三步:将黑藻在暗室中放2—3天，然后取两等份分别放在A、B装置内，灯光一定距离照射一段时间后取出，用酒精脱色，清水漂洗，滴上碘液，在显微镜下观察制片，A装置中的黑藻的叶绿体呈黄色，B装置中的黑藻的叶绿体呈蓝色。 7