實驗設計的理論及方法

1、實驗設計的理論及方法實驗設計的理論及方法一、考綱要求一、考綱要求實驗與探究能力實驗與探究能力1 1、能獨立完成、能獨立完成“生物知識內容表生物知識內容表”所列的實所列的實驗，包括理解實驗目的、原理、方法與操作步驗，包括理解實驗目的、原理、方法與操作步驟，掌握相應的操作技能，并能將這些實驗涉驟，掌握相應的操作技能，并能將這些實驗涉及的方法和技能進行綜合運用。及的方法和技能進行綜合運用。2 2、具備驗證簡單生物學事實的能力，并對實、具備驗證簡單生物學事實的能力，并對實驗現(xiàn)象和結果進行解釋、分析和處理。驗現(xiàn)象和結果進行解釋、分析和處理。3 3、具有對一些生物學問題進行初步探究的具有對一些生物學問題進

2、行初步探究的能力，包括運用觀察能力，包括運用觀察、實驗與調查實驗與調查、假說演繹假說演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學研究方法。建立模型與系統(tǒng)分析等科學研究方法。4 4、能對一些簡單的實驗方案做出恰當?shù)脑u能對一些簡單的實驗方案做出恰當?shù)脑u價和修改。價和修改。二、實驗設計的基本內容二、實驗設計的基本內容實驗名稱：實驗名稱：實驗目的：實驗目的：實驗原理：實驗原理：實驗對象：實驗對象：實驗條件：實驗條件：實驗方法與步驟：實驗方法與步驟：實驗測量與記錄：實驗測量與記錄：實驗結果預測與分析：實驗結果預測與分析：實驗結論：實驗結論：三、實驗設計的一般程序三、實驗設計的一般程序1 1、明確目的和要求、明確目的和

3、要求2 2、確定原理和研究對象、確定原理和研究對象3 3、明確實驗條件、明確實驗條件4 4、確定設計思路、確定設計思路5 5、設計實驗步驟、設計實驗步驟6 6、實驗結果預測和分析、實驗結果預測和分析7 7、實驗結論、實驗結論四、實驗中的變量和原則四、實驗中的變量和原則1 1、變量、變量自變量：自變量：又稱實驗變量，是實驗者操縱的因素或又稱實驗變量，是實驗者操縱的因素或 條件。條件。因變量：因變量：又稱反應變量，是實驗中由自變量引起又稱反應變量，是實驗中由自變量引起 的變化和結果。的變化和結果。無關變量：無關變量：又稱控制變量，是實驗中除自變量外又稱控制變量，是實驗中除自變量外 的影響實驗現(xiàn)象和

4、結果的因素和條件。的影響實驗現(xiàn)象和結果的因素和條件。額外變量：額外變量：又稱干擾變量，是實驗中由于無關變又稱干擾變量，是實驗中由于無關變 量引起的變化和結果。量引起的變化和結果。2 2、實驗原則、實驗原則單一變量原則：單一變量原則：無論一個實驗有幾個自變量，都應做到一個無論一個實驗有幾個自變量，都應做到一個自變量對應觀測一個因變量。自變量對應觀測一個因變量。實驗中盡可能避免無關變量對實驗結果產(chǎn)生實驗中盡可能避免無關變量對實驗結果產(chǎn)生的干擾。的干擾。對照原則：對照原則：設置對照，既可排除無關變量的干擾減少實驗設置對照，既可排除無關變量的干擾減少實驗誤差，又可增強實驗結果的可信度和說服力。誤差，又

5、可增強實驗結果的可信度和說服力。空白對照空白對照自身對照自身對照相互對照相互對照條件對照條件對照五、實驗設計題的解題思路五、實驗設計題的解題思路例題例題（0505廣東廣東生物生物3939） 研究性學習小組的同學在某電鍍廠排水口采集重研究性學習小組的同學在某電鍍廠排水口采集重金屬污染液金屬污染液l00OmLl00OmL。利用以下實驗材料和器材設計實。利用以下實驗材料和器材設計實驗，驗，探究不同濃度重金屬污染液對水稻種子萌發(fā)和生探究不同濃度重金屬污染液對水稻種子萌發(fā)和生長的影響。長的影響。實驗材料和器材：水稻種子、試管、培養(yǎng)皿、紗布、實驗材料和器材：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（溫度設定為定為2828，光強度為，光強度為2000 Lux2000 Lux ）。（實驗材料和器）。（實驗材料和器材的數(shù)量不限）材的數(shù)量不限）根據(jù)給出的實驗材料和器材，請設計實驗方法和步驟根據(jù)給出的實驗材料和器材，請設計實驗方法和步驟，預測實驗結果并作出分析。，預測實驗結果并作出分析。（1 1）方法和步驟：）方法和步驟：（2 2）結果預測和分析：）結果預測和分析：解題方法分析：解題方法分析：1 1、明確實驗目的、明確實驗目的明確實驗目的可以獲得：明確實驗目的可以獲得：單一變量單一變量不同濃度的重金屬不同濃度的重金屬操作

7、對象操作對象水稻種子水稻種子監(jiān)測指標監(jiān)測指標種子萌發(fā)率和植株平均高度種子萌發(fā)率和植株平均高度2 2、理解實驗原理、理解實驗原理實驗原理一般應包括兩個方面的內容：實驗原理一般應包括兩個方面的內容：（1 1）表述用到的生物學理論。表述用到的生物學理論。（2 2）表述結果檢測要用到的原理、實驗觀察到的表述結果檢測要用到的原理、實驗觀察到的指標或現(xiàn)象。指標或現(xiàn)象。 本題實驗原理是用不同濃度的重金屬鹽溶液本題實驗原理是用不同濃度的重金屬鹽溶液來處理正在萌發(fā)的種子，以蒸餾水處理種子作對來處理正在萌發(fā)的種子，以蒸餾水處理種子作對 照，培養(yǎng)觀察水稻的生長情況。照，培養(yǎng)觀察水稻的生長情況。3 3、分析實驗材料和

8、用具、分析實驗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象對象試管試管盛裝反應液盛裝反應液培養(yǎng)皿及紗布培養(yǎng)皿及紗布培養(yǎng)種子培養(yǎng)種子尺子尺子測量高度測量高度蒸餾水蒸餾水對照使用對照使用培養(yǎng)箱培養(yǎng)箱提供溫度、濕度、光照提供溫度、濕度、光照4 4、科學設計實驗步驟、科學設計實驗步驟設計模式分為四步設計模式分為四步分組、編號分組、編號每組實驗中單一變量的設置每組實驗中單一變量的設置每組實驗等量因素的加入每組實驗等量因素的加入實驗結果的檢測手段和方法實驗結果的檢測手段和方法5 5、嚴謹預測結果和結論、嚴謹預測結果和結論正確區(qū)分結果和結論正確區(qū)分結果和結論探究性和驗證性實驗的結果預測不一

9、樣探究性和驗證性實驗的結果預測不一樣結果的表達方式：結果的表達方式：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稀釋用蒸餾水將重金屬污染液逐級稀釋10、102、103、104倍（稀釋過程中倍（稀釋過程中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，隨機分成粒，隨機分成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（浸潤紗布即可）。另的不同濃度重金屬污染液（浸潤紗布即可）。另1只培養(yǎng)只培養(yǎng)皿加入等體積的蒸餾水作為對照；皿加入等體積的蒸餾水作為對照；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)；每天實驗組補只培養(yǎng)皿置于恒溫光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)；每天實驗組補充等量的相應濃度重金屬污染液，對照組補充等體積的蒸充等量的相應濃度重金屬污染液，對照組補充等體積的蒸餾水，以保持紗布的濕潤；餾水，以保持紗布的濕潤；1周后統(tǒng)計各組的發(fā)芽率；用尺子測量幼苗株高（或根周后統(tǒng)計各組的發(fā)芽率；用尺子測量幼苗株高（或根長），計算其平均值。長），計算其平均值。（2）結果預測和分析：不同濃度的重金屬污染液對）結果預測和分析：不同濃度