探究性實驗和驗證性實驗的例析

探究性實驗和驗證性實驗的例析一．探究性實驗與驗證性實驗的比較l、概念（1）探究性實驗：指實驗者在不知曉實驗結(jié)果的前提下，通過自己實驗、探索、分析、研究得出結(jié)論，從而形成科學概念的一種認知活動。（2）驗證性實驗：指實驗者針對已知的實驗結(jié)果而進行的以驗證實驗結(jié)果、鞏固和加強有關(guān)知識內(nèi)容、培養(yǎng)實驗操作能力為目的的重復(fù)性實驗。2、比較表探究性實驗驗證性實驗實驗?zāi)康奶剿餮芯繉ο蟮奈粗獙傩?、特征以及與其他因素的關(guān)系驗證研究對象的已知屬性、特征以及與其他因素的關(guān)系實驗假設(shè)假設(shè)一般采用“如果A，則B”的形式表述，是根據(jù)現(xiàn)有的科學理論、事實．對所要研究的對象設(shè)想出一種或幾種可能性的答案、解釋因結(jié)論是己知的，因此不存在假設(shè)問題（或已有實驗過程、結(jié)果，在提出假設(shè)時，通過驗證，得出假設(shè)是正確的）實驗原理因探究內(nèi)容而異因驗證內(nèi)容而異實驗過程應(yīng)有的實驗步驟實際上并未完成，因探究內(nèi)容而異應(yīng)有的實驗步驟，可以是曾經(jīng)做過或尚未做過的，因驗證內(nèi)容而異實驗的分組：有實驗組和對照組。如果實驗中是一個自變量，則分成2組（有時也分成3組），即自變量改變與否；如果是二個自變量，則分成3組，即1、2組的設(shè)立是改變其中的一個自變量，第3組是兩個自變量改變與否；……實驗組和對照組的設(shè)計是對自變量的處理，對無關(guān)變量的應(yīng)設(shè)置在相同的條件下，以免影響自變量對實驗的效果。故從實驗材料中分析出自變量是實驗的關(guān)鍵。實驗現(xiàn)象未知，可以不描述已知，應(yīng)準確描述實驗結(jié)果預(yù)測對應(yīng)假設(shè)，分類討論。一般需討論“如果出現(xiàn)結(jié)果①會怎樣，如果出現(xiàn)結(jié)果②或③又會怎樣”，一般有多種可能的結(jié)果。但有時也會出現(xiàn)“預(yù)測最可能的結(jié)果”的問題．此種情況應(yīng)根據(jù)已有知識推測最合理的結(jié)果。與實驗假設(shè)一致（不可與探究性的結(jié)果預(yù)測相混）實驗結(jié)論根據(jù)可能的實驗結(jié)果，進行分析。對應(yīng)實驗?zāi)康淖龀隹隙ńY(jié)論3．解答技巧及策略此類實驗需要對某些生物學現(xiàn)象作出合理化的假設(shè)并通過設(shè)計實驗進行驗證。如教材中“比較過氧化氫酶與Fe3+的催化效率”、“探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用”、“溫度對酶活性的影響”、“植物向性運動的實驗設(shè)計與觀察”等。4、復(fù)習探究和驗證性實驗要注意的問題：（1）分清實驗組和對照組。在設(shè)計實驗時必須要有明確的標記，如用甲、乙、丙，或者是A、B、C或者1、2、3，總之讓人以一目了然的感覺。即對照原則：①空白對照：即不給對照組做任何處理。如例9、11、12②條件對照：給實驗組某種處理，給對照組另外一個條件處理。如例1③自身對照：指對照組和實驗組都在同一研究對象上進行。例如雞的閹割實驗——閹割前雞的狀況為對照組，閹割后的雞為實驗組。如例4、7④相互對照：不單獨設(shè)置對照組，而是幾個實驗相互為對照，例如不同溫度對酶活性的影響。研究不同濃度下種子的萌發(fā)情況。如例2、3、6、10（2）分析實驗設(shè)計中的單一自變量。即單一變量原則。例如不同溫度對酶活性的影響時，溫度就是這一變量，而pH、底物濃度、酶濃度等就是無關(guān)變量，應(yīng)設(shè)置為相同。（3）注意實驗操作步驟的前后順序要有邏輯性（前因后果），步步有理，環(huán)環(huán)相扣，各步驟要嚴密、完整。（4）注意實驗用具與試劑及需要控制的實驗條件。（5）注意實驗結(jié)果的觀察、記錄、分析和結(jié)論，確定對實驗結(jié)果的觀察內(nèi)容和合適的觀察方法，最后對結(jié)果作出科學的解釋并得出正確的結(jié)論。二．實驗分析1、探究性實驗的設(shè)計例題：綠豆種子萌發(fā)初期的生長主要是胚軸的伸長。某研究性學習小組從一個農(nóng)科所獲得了一種復(fù)合肥料，他們想探究這種復(fù)合肥料溶液在什么濃度范圍對綠豆萌發(fā)初期的生長促進作用最大。請你利用下列材料，參與他們的實驗設(shè)計。材料：做好標記的大號培養(yǎng)皿若干個、剛萌發(fā)出一小段胚軸的綠豆種子若干組(10粒／組)、復(fù)合肥料顆粒、蒸餾水、脫脂棉、直尺等實驗步驟：(1)配制一系列不同濃度的復(fù)合肥料溶液。(確定自變量)(2)分別測量已萌發(fā)綠豆胚軸的長度，并計算各組的平均值，記錄下來。(確定因變量，前測，收集、處理數(shù)據(jù))(3)將分別用不同濃度的復(fù)合肥料溶液浸潤過的脫脂棉，鋪在不同的培養(yǎng)皿中，再將幾組已萌發(fā)的綠豆分別放入其中。另外設(shè)置一個用蒸餾水代替復(fù)合肥料溶液處理的對照組。(設(shè)置實驗組和對照組)(4)將上述裝置放在溫度等外界環(huán)境條件適宜且相同的地方培養(yǎng)。(控制無關(guān)變量)(5)幾天后，再次測量綠豆胚軸的長度，計算各組平均值，記錄下來。(測量、收集、處理數(shù)據(jù))最后，將實驗數(shù)據(jù)進行比較分析，得出結(jié)論。例1：植物開花受光周期的影響。菊花等短日照植物只有白晝短于一定時數(shù)若干天后，才能開花。那么菊花感受光周期刺激的部位在哪里？是在植物的頂端花芽，還是在下部的葉片？請你設(shè)計實驗探究菊花感受光周期刺激的部位，寫出實驗步驟，預(yù)測實驗結(jié)果并分析。實驗材料：（略）（1）實驗步驟：①②③（2）實驗結(jié)果預(yù)測與分析：例2：如果要探究栽種的植物在何種日溫與夜溫組合下，最有利于植物的生長，你如何進行實驗設(shè)計?(日溫可控制范圍：15~35℃；夜溫可控制范圍：17~25℃；植物生長的其它條件均合適)（1）實驗方案：①②③（2）預(yù)測最有利于植物生長的溫度組合并作解釋：例3：在自然界中生物的發(fā)光現(xiàn)象普遍存在，生物通過細胞的生化反應(yīng)而發(fā)光。請設(shè)計實驗探究螢火蟲的發(fā)光強度與ATP濃度的關(guān)系。實驗材料：螢火蟲的螢光器曬干后研成的粉末，ATP粉末，蒸餾水，大小相同的試管若干，標簽紙若干及其他實驗所需材料。實驗步驟：第一步：第二步：第三步：實驗現(xiàn)象預(yù)測及相應(yīng)結(jié)論1．水、失水過程中，水分子進出細胞需通過此通道。為驗證這一假設(shè)，科學家得到了如下材料：a．分離純化的水通道蛋白；b．含有水通道蛋白的細胞；c．去除水通道蛋白的細胞；d．磷脂雙分子層構(gòu)成的內(nèi)含水溶液的球狀體（其膜結(jié)構(gòu)能與加入的蛋白質(zhì)結(jié)合）e．能夠抑制蛋白質(zhì)活性的含汞離子的試劑；f．蒸餾水。某生物小組同學設(shè)計了以下實驗研究水通道：取一只培養(yǎng)皿，加入一定量的蒸餾水，放入含有水通道蛋白的細胞，一段時間后用顯微鏡觀察。加入水通道蛋白質(zhì)的細胞吸水漲破。結(jié)論：水分子通過水通道蛋白質(zhì)進入細胞內(nèi)部。①此實驗的目的是。②找出上述實驗過程的不合理之處，并加以改正。③選取科學家找到的材料設(shè)計另外一個實驗，驗證科學家提出的假設(shè)。方法：預(yù)計將出現(xiàn)的現(xiàn)象：。結(jié)論：。例12、為了研究環(huán)境因子光照、CO2的不足分別對光合作用的影響，可將葉片用打孔器打取小圓片，并使之下沉于水中，在不同條件下根據(jù)葉圓片上浮所需時間的長短推測光合作用的相對強弱。請回答：（1）浸沒于水中的葉圓片上浮的原因是：。（2）實驗假設(shè)：。（3）實驗組1：取三角瓶，編號A，加入新制冷開水；再加入一定量NaHCO3粉末，令其在水中溶解；用黑紗布包裹三角瓶后，適宜溫度下水浴保溫；放入下沉小葉圓片10片，將三角瓶置于日光燈下；記錄葉片上浮所需時間或一定時間內(nèi)上浮葉片數(shù)。請寫出實驗組2設(shè)計的主要思路：（4）設(shè)計記錄結(jié)果的表格：探究性和驗證性實驗的例析答案例1：步驟：①取生長狀況一致的（未開花）菊花三組，分別編號為A、B、C。②A組將頂端花芽遮光、B組將下部的葉片遮光、C組不作處理。③將A、B、C三組菊花放在相同的條件下，給以一定天數(shù)的短日照處理，觀察比較三組菊花的開花情況。結(jié)果預(yù)測與分析：①A組、C組開花，B組不開花，說明菊花感受光周期刺激的部位在下部葉片。②B組,C組開花，A組不開花，說明菊花感受光周期刺激的部位在頂端花芽。③A組,B組不開花，C組開花，說明菊花光周期刺激的部位必須同時是頂端花芽和下部葉片。④A組、B組、C組均開花，說明菊花感受光周期刺激的部位既可以是頂端花芽，也可以是下部葉片。（提示：本小題也可先推感光部位，再反推結(jié)果預(yù)測）例2：(1)①取生長狀態(tài)一致的同種栽培植物，均等分成多個組(或4組)，并編號。②將各組植物置于不同日溫和夜溫的組合下培養(yǎng)。③一段時間后，分別測量生長高度，其中植物生長最高的-組的環(huán)境溫度為最佳的溫度組合。(2)預(yù)測與解釋：高日溫，低夜溫。日溫高，有利于光合作用合成有機物；夜溫低，呼吸作用減弱，有機物的消耗減少。例3：第一步：配制不同濃度的ATP溶液置于小試管中，貼上標簽。第二步：將螢光器粉末分成若干等份分別放入不同編號的試管中。第三步：觀察發(fā)生現(xiàn)象并記錄。①發(fā)光現(xiàn)象隨ATP溶液濃度升高而漸強；熒光強度與ATP濃度成正比。②發(fā)光現(xiàn)象隨ATP溶液濃度升高而漸弱，熒光強度與ATP濃度成反比。③發(fā)光現(xiàn)象隨ATP溶液濃度改變而不變，熒光強度與ATP濃度成無關(guān)。例4：(1)探究胰腺在血糖調(diào)節(jié)中的功能(其它答案，只要符合題意也可給分)(2)尿中有無葡萄糖或血糖的濃度等(3)③將對照組2只小白鼠也與②一樣動手術(shù)，只是不摘除胰腺。將實驗組和對照組的小白鼠分別籠養(yǎng)，且飼養(yǎng)的溫度等各項條件一律相同。測定兩組小白鼠尿糖有無(血糖濃度)，并記錄下實驗組出現(xiàn)尿糖的時間④將實驗組的小白鼠分成兩組，在其中一組中注射適量的胰腺研磨液，另一組不作處理，觀察現(xiàn)象。(4)①若實驗組出現(xiàn)尿糖，而對照組不出現(xiàn)尿糖，且實驗組中經(jīng)處理的小白鼠尿糖消失，則說明胰腺分泌的物質(zhì)具有降血糖的作用。②若實驗組不出現(xiàn)尿糖，對照組出現(xiàn)尿糖，且實驗組經(jīng)處理的小白鼠出現(xiàn)尿糖，則說明胰腺分泌的物質(zhì)具有升血糖的作用。③若實驗組和對照組均無明顯變化，則說明胰腺在血糖的調(diào)節(jié)中無作用。例5：假設(shè)：霉菌產(chǎn)生一種化學物質(zhì)抑制了金黃色葡萄球菌的生長繁殖步驟：②向培養(yǎng)基A中接種青霉、B不接種。并將A、B培養(yǎng)基置于適宜溫度條件下培養(yǎng)一段時間，然后取出培養(yǎng)基A，將其中生長的青霉全部去除③向培養(yǎng)基A和B中同時接種金黃色葡萄球菌，置于適宜溫度條件下培養(yǎng)一段時間④兩培養(yǎng)基上金黃色葡萄球菌預(yù)測和分析：①A、B兩培養(yǎng)基中金黃色葡萄球菌生長良好，則說明兩者間不存在化學拮抗的關(guān)系；②A培養(yǎng)基中金黃色葡萄球菌生長不良，而B培養(yǎng)基中金黃色葡萄球菌生長良好，則說明兩者間存在化學拮抗的關(guān)系例6：（2）10m、500m、1000m（3）測量株高、記錄數(shù)據(jù)（4）假設(shè)一：與10m處野菊株高無顯著差異假設(shè)二：與原海拔處（500m、1000m）野菊株高無顯著差異假設(shè)三：比10m處矮，比原海拔處高例7：1、（1）用量筒量取等量的煮沸過的洗碗水，分別倒入4只培養(yǎng)皿中。（2）分別將以上4只培養(yǎng)皿暴露放置于4個場所。（3）靜置1-3天后同時加蓋取回。2、（1）分別取等量放置過的洗碗水放入4只試管中。（2）在每只試管內(nèi)加5-10滴0.01%的亞甲基藍溶液，置于溫暖處。3、根據(jù)4支試管內(nèi)洗碗水在相同時間內(nèi)褪色程度來判斷空氣中的含菌量，褪色程度最大的空氣中的含菌量相對最高，褪色程度最小的空氣中的含菌量最低。例8：(1)葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)薄膜(類囊體膜)NADP+＋2e-＋H+→NADPHO2(2)使研磨充分(3)藍色漸褪為無色另取一支試管，加入與實驗組相同的材料，但置于黑暗中。例9：（1）當萌發(fā)的種子既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸時，吸進的氧氣量少于釋放出的CO2量。（2）取三個該裝置，分別編號1、2、3，在1號裝置左邊的燒杯中放入一定量的NaOH溶液，在2號、3號裝置左邊的燒杯中分別放入等量的清水；在1號、2號裝置右邊的燒杯中放入等量萌發(fā)的種子，然后觀察三個裝置玻璃管兩側(cè)液面的變化。（3）1號裝置玻璃管兩側(cè)液面左低右高，2號裝置玻璃管兩側(cè)液面左高右低，3號裝置玻璃管兩側(cè)液面等高例10：②將3支試管分別標明35℃、37℃、39℃三種溫度(其他合理答案也可得分，但第二支試管的溫度要求在37℃左右，其它要求等溫度梯度)③向每管接入培養(yǎng)18-20h的等量大腸桿菌菌液少許，混勻。④將上述各試管分別按不同溫度進行振蕩培養(yǎng)24h(或一段時間)，觀察并記錄結(jié)果。C、37℃試管中菌液的混濁度最高。例11：①驗證水分子進出細胞需通過水通道蛋白②缺少對照實驗改正：取另一只培養(yǎng)皿，加等量的蒸餾水；將不含有水通道蛋白的細胞放入，在相同條件下放置一段時間后用顯微鏡觀察。不含有水通道蛋白的細胞保持原狀。③方法A、將分離純化的水通道蛋白與球狀體混合，得到含有水通道蛋白的球狀體；B、取甲、乙兩只培養(yǎng)皿，加入等量的蒸餾水；C、