實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論及方法

1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論及方法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論及方法一、考綱要求一、考綱要求實(shí)驗(yàn)與探究能力實(shí)驗(yàn)與探究能力1 1、能獨(dú)立完成、能獨(dú)立完成“生物知識(shí)內(nèi)容表生物知識(shí)內(nèi)容表”所列的實(shí)所列的實(shí)驗(yàn)，包括理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、方法與操作步驗(yàn)，包括理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、方法與操作步驟，掌握相應(yīng)的操作技能，并能將這些實(shí)驗(yàn)涉驟，掌握相應(yīng)的操作技能，并能將這些實(shí)驗(yàn)涉及的方法和技能進(jìn)行綜合運(yùn)用。及的方法和技能進(jìn)行綜合運(yùn)用。2 2、具備驗(yàn)證簡(jiǎn)單生物學(xué)事實(shí)的能力，并對(duì)實(shí)、具備驗(yàn)證簡(jiǎn)單生物學(xué)事實(shí)的能力，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理。驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理。3 3、具有對(duì)一些生物學(xué)問(wèn)題進(jìn)行初步探究的具有對(duì)一些生物學(xué)問(wèn)題進(jìn)

2、行初步探究的能力，包括運(yùn)用觀察能力，包括運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)與調(diào)查實(shí)驗(yàn)與調(diào)查、假說(shuō)演繹假說(shuō)演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學(xué)研究方法。建立模型與系統(tǒng)分析等科學(xué)研究方法。4 4、能對(duì)一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案做出恰當(dāng)?shù)脑u(píng)能對(duì)一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案做出恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)和修改。價(jià)和修改。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)對(duì)象：實(shí)驗(yàn)對(duì)象：實(shí)驗(yàn)條件：實(shí)驗(yàn)條件：實(shí)驗(yàn)方法與步驟：實(shí)驗(yàn)方法與步驟：實(shí)驗(yàn)測(cè)量與記錄：實(shí)驗(yàn)測(cè)量與記錄：實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)與分析：實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)與分析：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般程序三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般程序1 1、明確目的和要求、明確目的和

3、要求2 2、確定原理和研究對(duì)象、確定原理和研究對(duì)象3 3、明確實(shí)驗(yàn)條件、明確實(shí)驗(yàn)條件4 4、確定設(shè)計(jì)思路、確定設(shè)計(jì)思路5 5、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟6 6、實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)和分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)和分析7 7、實(shí)驗(yàn)結(jié)論、實(shí)驗(yàn)結(jié)論四、實(shí)驗(yàn)中的變量和原則四、實(shí)驗(yàn)中的變量和原則1 1、變量、變量自變量：自變量：又稱實(shí)驗(yàn)變量，是實(shí)驗(yàn)者操縱的因素或又稱實(shí)驗(yàn)變量，是實(shí)驗(yàn)者操縱的因素或 條件。條件。因變量：因變量：又稱反應(yīng)變量，是實(shí)驗(yàn)中由自變量引起又稱反應(yīng)變量，是實(shí)驗(yàn)中由自變量引起 的變化和結(jié)果。的變化和結(jié)果。無(wú)關(guān)變量：無(wú)關(guān)變量：又稱控制變量，是實(shí)驗(yàn)中除自變量外又稱控制變量，是實(shí)驗(yàn)中除自變量外 的影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和

4、結(jié)果的因素和條件。的影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果的因素和條件。額外變量：額外變量：又稱干擾變量，是實(shí)驗(yàn)中由于無(wú)關(guān)變又稱干擾變量，是實(shí)驗(yàn)中由于無(wú)關(guān)變 量引起的變化和結(jié)果。量引起的變化和結(jié)果。2 2、實(shí)驗(yàn)原則、實(shí)驗(yàn)原則單一變量原則：?jiǎn)我蛔兞吭瓌t：無(wú)論一個(gè)實(shí)驗(yàn)有幾個(gè)自變量，都應(yīng)做到一個(gè)無(wú)論一個(gè)實(shí)驗(yàn)有幾個(gè)自變量，都應(yīng)做到一個(gè)自變量對(duì)應(yīng)觀測(cè)一個(gè)因變量。自變量對(duì)應(yīng)觀測(cè)一個(gè)因變量。實(shí)驗(yàn)中盡可能避免無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)中盡可能避免無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的干擾。的干擾。對(duì)照原則：對(duì)照原則：設(shè)置對(duì)照，既可排除無(wú)關(guān)變量的干擾減少實(shí)驗(yàn)設(shè)置對(duì)照，既可排除無(wú)關(guān)變量的干擾減少實(shí)驗(yàn)誤差，又可增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說(shuō)服力。誤差，又

5、可增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說(shuō)服力?？瞻讓?duì)照空白對(duì)照自身對(duì)照自身對(duì)照相互對(duì)照相互對(duì)照條件對(duì)照條件對(duì)照五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的解題思路五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的解題思路例題例題（0505廣東廣東生物生物3939） 研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在某電鍍廠排水口采集重研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在某電鍍廠排水口采集重金屬污染液金屬污染液l00OmLl00OmL。利用以下實(shí)驗(yàn)材料和器材設(shè)計(jì)實(shí)。利用以下實(shí)驗(yàn)材料和器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)，探究不同濃度重金屬污染液對(duì)水稻種子萌發(fā)和生探究不同濃度重金屬污染液對(duì)水稻種子萌發(fā)和生長(zhǎng)的影響。長(zhǎng)的影響。實(shí)驗(yàn)材料和器材：水稻種子、試管、培養(yǎng)皿、紗布、實(shí)驗(yàn)材料和器材：水稻種子、試管、培養(yǎng)皿、紗布、尺子（尺子（l00

6、mml00mm）、蒸餾水、恒溫光照培養(yǎng)箱）、蒸餾水、恒溫光照培養(yǎng)箱 （溫度設(shè)（溫度設(shè)定為定為2828，光強(qiáng)度為，光強(qiáng)度為2000 Lux2000 Lux ）。（實(shí)驗(yàn)材料和器）。（實(shí)驗(yàn)材料和器材的數(shù)量不限）材的數(shù)量不限）根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)材料和器材，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法和步驟根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)材料和器材，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法和步驟，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并作出分析。，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并作出分析。（1 1）方法和步驟：）方法和步驟：（2 2）結(jié)果預(yù)測(cè)和分析：）結(jié)果預(yù)測(cè)和分析：解題方法分析：解題方法分析：1 1、明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒚鞔_實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_實(shí)驗(yàn)?zāi)康目梢垣@得：明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康目梢垣@得：?jiǎn)我蛔兞繂我蛔兞坎煌瑵舛鹊闹亟饘俨煌瑵舛鹊闹亟饘俨僮?/p>

7、對(duì)象操作對(duì)象水稻種子水稻種子監(jiān)測(cè)指標(biāo)監(jiān)測(cè)指標(biāo)種子萌發(fā)率和植株平均高度種子萌發(fā)率和植株平均高度2 2、理解實(shí)驗(yàn)原理、理解實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理一般應(yīng)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)原理一般應(yīng)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：（1 1）表述用到的生物學(xué)理論。表述用到的生物學(xué)理論。（2 2）表述結(jié)果檢測(cè)要用到的原理、實(shí)驗(yàn)觀察到的表述結(jié)果檢測(cè)要用到的原理、實(shí)驗(yàn)觀察到的指標(biāo)或現(xiàn)象。指標(biāo)或現(xiàn)象。 本題實(shí)驗(yàn)原理是用不同濃度的重金屬鹽溶液本題實(shí)驗(yàn)原理是用不同濃度的重金屬鹽溶液來(lái)處理正在萌發(fā)的種子，以蒸餾水處理種子作對(duì)來(lái)處理正在萌發(fā)的種子，以蒸餾水處理種子作對(duì) 照，培養(yǎng)觀察水稻的生長(zhǎng)情況。照，培養(yǎng)觀察水稻的生長(zhǎng)情況。3 3、分析實(shí)驗(yàn)材料和

8、用具、分析實(shí)驗(yàn)材料和用具獲得具體操作信息獲得具體操作信息水稻種子水稻種子對(duì)象對(duì)象試管試管盛裝反應(yīng)液盛裝反應(yīng)液培養(yǎng)皿及紗布培養(yǎng)皿及紗布培養(yǎng)種子培養(yǎng)種子尺子尺子測(cè)量高度測(cè)量高度蒸餾水蒸餾水對(duì)照使用對(duì)照使用培養(yǎng)箱培養(yǎng)箱提供溫度、濕度、光照提供溫度、濕度、光照4 4、科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)模式分為四步設(shè)計(jì)模式分為四步分組、編號(hào)分組、編號(hào)每組實(shí)驗(yàn)中單一變量的設(shè)置每組實(shí)驗(yàn)中單一變量的設(shè)置每組實(shí)驗(yàn)等量因素的加入每組實(shí)驗(yàn)等量因素的加入實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢測(cè)手段和方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢測(cè)手段和方法5 5、嚴(yán)謹(jǐn)預(yù)測(cè)結(jié)果和結(jié)論、嚴(yán)謹(jǐn)預(yù)測(cè)結(jié)果和結(jié)論正確區(qū)分結(jié)果和結(jié)論正確區(qū)分結(jié)果和結(jié)論探究性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果預(yù)測(cè)不一

9、樣探究性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果預(yù)測(cè)不一樣結(jié)果的表達(dá)方式：結(jié)果的表達(dá)方式：表格、曲線、文字描述、遺傳圖解、柱狀圖表格、曲線、文字描述、遺傳圖解、柱狀圖（1）方法和步驟：）方法和步驟：用蒸餾水將重金屬污染液逐級(jí)稀釋用蒸餾水將重金屬污染液逐級(jí)稀釋10、102、103、104倍（稀釋過(guò)程中倍（稀釋過(guò)程中pH值的變化可不作考慮），獲得值的變化可不作考慮），獲得4種不同種不同濃度的污染液；濃度的污染液；挑選籽粒飽滿、大小一致的水稻種子挑選籽粒飽滿、大小一致的水稻種子250粒，隨機(jī)分成粒，隨機(jī)分成5組，組，50粒組；粒組；取取5只培養(yǎng)皿，墊上紗布；其中只培養(yǎng)皿，墊上紗布；其中4只培養(yǎng)皿加入等體積只培養(yǎng)皿加入等體

10、積的不同濃度重金屬污染液（浸潤(rùn)紗布即可）。另的不同濃度重金屬污染液（浸潤(rùn)紗布即可）。另1只培養(yǎng)只培養(yǎng)皿加入等體積的蒸餾水作為對(duì)照；皿加入等體積的蒸餾水作為對(duì)照；在每只培養(yǎng)皿的紗布上，均勻放置在每只培養(yǎng)皿的紗布上，均勻放置50粒水稻種子；粒水稻種子；將將5只培養(yǎng)皿置于恒溫光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)；每天實(shí)驗(yàn)組補(bǔ)只培養(yǎng)皿置于恒溫光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)；每天實(shí)驗(yàn)組補(bǔ)充等量的相應(yīng)濃度重金屬污染液，對(duì)照組補(bǔ)充等體積的蒸充等量的相應(yīng)濃度重金屬污染液，對(duì)照組補(bǔ)充等體積的蒸餾水，以保持紗布的濕潤(rùn)；餾水，以保持紗布的濕潤(rùn)；1周后統(tǒng)計(jì)各組的發(fā)芽率；用尺子測(cè)量幼苗株高（或根周后統(tǒng)計(jì)各組的發(fā)芽率；用尺子測(cè)量幼苗株高（或根長(zhǎng)），計(jì)算其平均值。長(zhǎng)），計(jì)算其平均值。（2）結(jié)果預(yù)測(cè)和分析：不同濃度的重金屬污染液對(duì)）結(jié)果預(yù)測(cè)和分析：不同濃度