【正文】 1 信豐中學(xué)高二 生物實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí) 材料 一．考綱要求： ，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、方法和操作步驟，掌握相關(guān)的操作技能。 2 具備驗(yàn)證相關(guān)生物學(xué)事實(shí)的能力，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理。 。 包括確認(rèn)變量、作出假設(shè)和預(yù)期、設(shè)計(jì)可行的研究方案、處理和解釋數(shù)據(jù)、根據(jù)數(shù)據(jù)作出合理的判斷等。 。 具體的能力考查要求包括三 個(gè)部分： 一是考生能夠設(shè)計(jì)簡單的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，二 是能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋和分析 ，三是對(duì)簡單的實(shí) 驗(yàn)?zāi)茏鞒銮‘?dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)和修改。 二 ． 完整實(shí)驗(yàn)研究的基本內(nèi)容及原則 （一）實(shí)驗(yàn)研究的內(nèi)容： 實(shí)驗(yàn)名稱 : 是關(guān)于一個(gè)什么內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)。 (即 : 研究或?qū)嶒?yàn)的內(nèi)容 ，也即課題 ) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?: 要探究或者驗(yàn)證的某一事實(shí)或者 做了該實(shí)驗(yàn)后，要解決什么問題？能提高或 學(xué)到哪些知識(shí)、能力等（從動(dòng)手能力，觀察能力、基本技能、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、顯微鏡的使用等方面分析） 實(shí)驗(yàn)原理 : 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)依據(jù)的科學(xué)道理。 (即完成該實(shí)驗(yàn)所應(yīng)用到的理論依據(jù)是什么？ ) 材料用具： 包括實(shí)驗(yàn)材料、儀器或試劑等 實(shí)驗(yàn) 假設(shè) ： 對(duì)實(shí)驗(yàn)課題進(jìn)行猜測性的設(shè)定 實(shí)驗(yàn) 預(yù)期： 根據(jù)假設(shè) ，預(yù)測通過實(shí)驗(yàn)后將會(huì)出現(xiàn)的結(jié)果 實(shí)驗(yàn)假設(shè)和預(yù)期在實(shí)驗(yàn)研究中是不可缺少的 ,但在實(shí)驗(yàn)的方案中一般不書寫。 實(shí)驗(yàn)的操作步驟 : 涉及到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想、器材、藥品的使用、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則（科學(xué)性、簡便性、單一變量、可重復(fù)性、控制的體現(xiàn)、控制與與平衡控制等）的體現(xiàn)。 實(shí)驗(yàn)測量與記錄 : 對(duì)實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果應(yīng)有科學(xué)的測量手段與準(zhǔn)確客觀的記錄。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測及分析 : 能夠預(yù)測可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并分析導(dǎo)致的原因。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 : 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的描述并給出一個(gè)科學(xué)的結(jié)論。 (注：有些考題要求考生預(yù)測可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并推斷相關(guān)的結(jié)論 。 ) 注：關(guān)于“假設(shè)”“預(yù)期”“結(jié)果”與“結(jié)論”的辨析 (1） 假設(shè) ： “假設(shè)”，也稱假說或猜測，是指用來說明某種現(xiàn)象但未經(jīng)證實(shí)的論題，也是對(duì)所提出的問題作出的參考答案，即依據(jù)發(fā)現(xiàn)的事實(shí)材料或科學(xué)原理，通過創(chuàng)造性思維，提出初步假定。如“觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn)中，提出的假說應(yīng)為： 當(dāng)細(xì)胞外溶液濃度＞細(xì)胞液濃度→細(xì)胞失水 當(dāng)細(xì)胞外溶液濃度＜細(xì)胞液濃度→細(xì)胞吸水 （ 2）預(yù)期 “預(yù)期”是在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案確定以后，實(shí)驗(yàn)正式實(shí)施之前，根據(jù)假說和原理，對(duì)實(shí)驗(yàn)可 2 能出現(xiàn)的結(jié)果的判斷，是依據(jù)提出的假說進(jìn)行推理 ，得出假定性 結(jié)果或推論，即“假如假設(shè)成立，則應(yīng)有何種結(jié)果”，如 “觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)”中，假若假設(shè)成立，則應(yīng)有處于高濃度（ 30％）蔗糖溶液中的洋蔥表皮細(xì)胞因不斷失水→質(zhì)壁分離，而處于清水中的已分離細(xì)胞因細(xì)胞吸水→質(zhì)壁分離復(fù)原 （ 3）結(jié)果： 結(jié)果應(yīng)為實(shí)驗(yàn)實(shí)際出現(xiàn)的情況。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果是與實(shí)驗(yàn)預(yù)期相對(duì)應(yīng)的，結(jié)果可與預(yù)期相符、也可不符。 如 “質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)”中處于 30％蔗糖溶液中的洋蔥表皮細(xì)胞果真發(fā)生了質(zhì)壁分離，而處于清水中的已分離細(xì)胞果真發(fā)生了復(fù)原現(xiàn)象。 與預(yù)期是相符的，有時(shí)也可相反。 （ 4）結(jié)論： 結(jié)論的得出須依據(jù) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 結(jié)論與假設(shè)是對(duì)應(yīng)的，結(jié)論可支持假設(shè)、也可推翻假設(shè)。即若出現(xiàn)的結(jié)果與預(yù)期結(jié)果一致則得出與先前的假說一致的結(jié)論或“假說成立”，若實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的結(jié)果與預(yù)期結(jié)果不符，則得出的結(jié)論應(yīng)為“假說不成立”。 由此可知，“假設(shè)”應(yīng)對(duì)應(yīng)“結(jié)論”，“預(yù)期”應(yīng)對(duì)應(yīng)“結(jié)果”，在實(shí)驗(yàn)討論時(shí)應(yīng)注意描述的科學(xué)性即“如果出現(xiàn)何種結(jié)果，則應(yīng)有何種結(jié)論” 。 例如用檢測呼吸裝置的紅色液滴檢測酵母菌呼吸類型時(shí)，應(yīng)為若液滴向左移動(dòng)則推出什么結(jié)論，若液滴向右移動(dòng)則推出什么結(jié)論，而不能描述為“若為有氧呼吸，則液滴向哪移動(dòng)”，再如在驗(yàn)證淀粉，碘液能否通 過半透膜時(shí)應(yīng)描述為“若袋內(nèi)外液體均變藍(lán)（結(jié)果或現(xiàn)象），則淀粉、碘液均能通過半透膜?！倍荒苊枋鰹椤叭舻矸邸⒌庖壕芡ㄟ^，則袋內(nèi)外液體均變藍(lán)”。 （二）實(shí)驗(yàn)的基本原則： 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須遵循以下幾個(gè)原則： (1)設(shè)置對(duì)照原則 ； (2)單因子變量原則 ； (3) 等量性原則 ； (4)平行重復(fù)原則 ； (5)科學(xué)性原則 等。 : 科學(xué)、合理的設(shè)置對(duì)照可以使實(shí)驗(yàn)方案簡潔、明了，且使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更有說服力。 實(shí)驗(yàn)中的無關(guān)變量很多，必須嚴(yán)格控制，要平衡和消除無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是消除無關(guān)變量 (包括個(gè)體差異 、生長期的差異、試劑的差異、環(huán)境條件的差異、性別的差異、健康狀況的差異等等 )影響的有效方法。由于同一種實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能會(huì)被多種不同的實(shí)驗(yàn)因素所引起，因此如果沒有嚴(yán)格的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，即使出現(xiàn)了某種預(yù)想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也很難保證該實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由某因素所引起的，這樣就使得所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)缺乏應(yīng)有的說服力?？梢娭挥性O(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，才能有效地排除其它因素干擾結(jié)果的可能性。才能使設(shè)計(jì)顯得比較嚴(yán)密，所以大多數(shù)實(shí)驗(yàn)，尤其是生理類實(shí)驗(yàn)往往都要有相應(yīng)的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。 （ 1） 設(shè)置對(duì)照組有 4 種方法： ① 空白對(duì)照 ： 即不給對(duì)照組 做任何處理；例如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)組滴加了唾液淀粉酶液，而對(duì)照組只加了等量的蒸餾水，起空白對(duì)照。 ② 條件對(duì)照 ： 即雖給對(duì)照組施以部分實(shí)驗(yàn)因素，但不是所研究的實(shí)驗(yàn)處理因素；這種對(duì)照方法是指不論實(shí)驗(yàn)組還是對(duì)照組的對(duì)象都作不同條件的處理，目的是通過得出兩種相對(duì)立的結(jié)論，以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性。例如，在“動(dòng)物激素飼喂小動(dòng)物”的實(shí)驗(yàn)中，采用等組實(shí)驗(yàn)法，甲組為實(shí)驗(yàn)組 (飼喂甲狀激素 )，乙組為條件對(duì)照 (飼喂甲狀抑制劑 )；不飼喂藥劑的 3 是空白對(duì)照組 。課本中涉及到溫度對(duì)淀粉酶活性 影響的實(shí)驗(yàn)中 0℃、 100℃ 等溫度下的對(duì)照則為條件對(duì)照， 顯然，通過條件對(duì)照．實(shí)驗(yàn)說服力大大提高。 ③ 自身對(duì)照 ： 指 對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組都在同一研究對(duì)象上進(jìn)行，不再另外設(shè)置對(duì)照組；例如“質(zhì)壁分離與復(fù)原”實(shí)驗(yàn)，自身對(duì)照簡便，但關(guān)鍵要看清楚實(shí)驗(yàn)處理前后的現(xiàn)象及變化差異。將過氧化氫酶加入過氧化氫溶液中證明酶是生物催化劑可催化過氧化氫水解，即自身對(duì)照，處理前的對(duì)象狀況為對(duì)照組，處理后的對(duì)象變化為實(shí)驗(yàn)組。課本中涉及到將過氧化氫酶加入H202 液中說明酶是生物催化劑，則屬于自身對(duì)照 。 ④ 相互對(duì)照 ： 不單獨(dú)設(shè)置對(duì)照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)相互為對(duì)照。即實(shí)驗(yàn)與對(duì)照在同一對(duì)象上進(jìn)行 .這種方法常用于等組實(shí)驗(yàn)中。如 : 在探究溫度 (或 pH)對(duì)酶催化活性影響實(shí)驗(yàn)中溫度(或 pH)(0 度、 50 度 ,100 度 ) 為條件對(duì)照。用缺 素營養(yǎng)液培養(yǎng)的出現(xiàn)缺素癥狀的植株加入某元素后恢復(fù)正常為自身對(duì)照， 在實(shí)驗(yàn)中要找出一個(gè)最佳效果點(diǎn)，就要采取相互對(duì)照進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 。 （ 2） “實(shí)驗(yàn)組”與“對(duì)照組”確認(rèn) : 一個(gè)實(shí)驗(yàn)通常分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組（控制組）。實(shí)驗(yàn)組是施加實(shí)驗(yàn)變量處理 （包括增加變量或減少變量） 的被試組；對(duì) 照組是不施加實(shí)驗(yàn)變量處 理 （正常自然狀態(tài)） 的對(duì)象組。兩者受無 關(guān)變量的影響是 相等的，兩組之間的差別，被認(rèn)為是來自實(shí)驗(yàn)變量的結(jié)果。 （ 3）設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)的措施： 如何設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)?zāi)?？所謂對(duì)照實(shí)驗(yàn)是指除所控因素外其它條件與被對(duì)照實(shí)驗(yàn)完全相等的實(shí)驗(yàn)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)置的正確與否，關(guān)鍵就在于如何盡量去保證“其它條件的完全相等”。具體來說有如下四個(gè)方面： ① 所 有用生物材料要相同 ： 即所用生物材料的數(shù)量、質(zhì)量、長度、體積、來源和生理狀況等方面特點(diǎn)要盡量相同或至少大致相同。 ②所用實(shí)驗(yàn)器具要相同 ： 即試管、燒杯、水槽、廣口瓶等器具的大小型號(hào)要完全一樣。 ③所 用實(shí)驗(yàn)試劑要相同 ： 即試劑的成分、濃度、體積要相同。尤其要注意體積上等量的問題。 ④所用處理方法要相同 ： 如保溫或冷卻：光照或黑暗；攪拌或振蕩都要一致。有時(shí)盡管某種處理對(duì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)來說，看起來似乎是毫無意義的，但最好還是要作同樣的處理。 此兩個(gè)原則都是在設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí)必須堅(jiān)持的原則。 所謂單因子變量原則，強(qiáng)調(diào)的是實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組相比只能有一個(gè)變量 。 只有這樣當(dāng)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組出現(xiàn)不同結(jié)果時(shí)，才能確定造成這種不同結(jié)果的原因肯定是這個(gè)變量造成的，從而證明實(shí)驗(yàn)組所給實(shí)驗(yàn)因素的作用，因此在設(shè)計(jì)對(duì)照 組實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要確定變量并加以正確設(shè)置，至于將誰作為變量則很容易確定，即要驗(yàn)證誰則把誰作為變量，也就是要把所要驗(yàn)證的中心條件作為變量。如要探索 PH 對(duì)淀粉酶活性的影響，則需把 PH 作為變量；要驗(yàn)證光合作用需要光則應(yīng)將光作為變量；要驗(yàn)證光合作用需二氧化碳則把二氧化碳作為變量等等。 等量性原則與單因子變量原則是完全統(tǒng)一的。 只不過強(qiáng)調(diào)的側(cè)面不同，單因子變量原則強(qiáng)調(diào)的是實(shí)驗(yàn)變量的單一性，而等量性原則強(qiáng)調(diào)的是除了實(shí)驗(yàn)變量之外的一切對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響的無關(guān)變量必須嚴(yán)格控制等量即相同，以平衡和消除無關(guān)變量對(duì)結(jié)果的影響，需要強(qiáng) 4 調(diào)的 是這些無關(guān)變量在進(jìn)行嚴(yán)格控制時(shí)，不但要等量，而且是在適宜條件下的等量，常態(tài)條件下的等量。如在探索 PH 對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中，單一變量是 PH，除 PH