高中生物二轮复习：实验设计专题.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高中生物二轮复习：实验设计专题,实验目的:明确要干什么?,实验原理:明确实验的依据是什么?,实验材料:科学合理,易得.,主要步骤:取材分组;设置变量;观察记录,做出预期或分析结果,得出结论,对考纲要求的实验内容应明确,1.什么是实验设计：,2.实验设计应遵循的一般原则：,实验设计就是根据实验目的，确定实验的原理，选择实验的材料和用具，并用文字的形式制定的合理的实验方案。,科学性原则,重复性的原则,随机性原则,简便可行性原则,单一变量原则,对照原则,实验变量与反应变量,实验变量(自变量)：就是实验中由实验者操纵改变的因素或条件。,反应变量(因变量)：就是指由实验变量而引起的变化结果。,3.实验的变量,无关变量与额外变量,无关变量：是指实验中除实验变量外，影响实验结果的其他因素或条件。,额外变量：如果无关变量控制的不好，也会引起实验结果的改变，由无关变量引起的变化结果就叫,额外变量,。,实验的目的就是获得实验变量与反应变量之间的关系,4.对照的设置,实验组、对照组设置的正确与否，关键是如何在施加的,实验变量不同,的条件下，尽量保证,“其它条件的完全相同”,。具体来说有如下,四个方面：,所用生物材料,的种类、数量、质量、来源和生理状况等方面要尽量相同或至少大致相同，而且适量。,所用实验器具,的品种和型号要相同。,所用实验试剂,的成分、浓度、体积等都要相同。尤其要注意体积等量且适量的问题。,所用处理方法,要相同，如保温或冷却；搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。,一个实验必须具有实验组和对照组,实,验组一般是接受实验变量处理的对象,组,对照组一般是不接受实验变量处理,的对象组。,强调:,空白对照,自身对照,条件对照,相互对照,对照的方法：,空白对照,验证胰高血糖素具有升高血糖作用的实验,中，实验组给予生理盐水配制的适宜浓度,的胰高血糖素溶液，对照组给予等量的生,理盐水作对照,例如：请设计实验，验证甲状腺激素能促进幼小动物的发育。,实验方案可设计为：,甲组动物：饲喂甲状腺激素和饲料,乙组,动物,：只饲喂等量的饲料,丙组动物：饲喂甲状腺抑制剂和,等量的饲料,(丙组为条件对照),空白对照组,实验组,条件对照,（自身对照）,质壁分离复原,质壁分离,(相互对照),例：“探究pH值对淀粉酶活性的影响”，设置pH值分别为1、2、3、4、5、6、7、8、9的9支试管。,探究性实验,验证性实验,实验目的,探究研究对象的未知属性、特,征以及与其他因素的关系,验证研究对象的已知属,性、特征以及与其他因,素的关系,实验假设,往往具有多种可能,因结果已知，故不存在假设,实验过程,不定,模仿已经作过的,实验对象,未知，可以不描述,已知，应准确描述,实验结果预测,对应假设，分类讨论。采用“若A则B”的形式表述，,无,实验结论,无,对应所给实验目的，得出肯定结论,2.,探究性实验与验证性实验,探究性实验注意事项,探究性实验的实验结果一般是对应假设分类讨论，但有时也会出现“预测最可能的结果”，审题时要慎重。,对探究性实验的基本要求：,（1）假设与实验目的要统一,（2）注意假设的多样性,（3）注意假设的客观性，不可“瞎猜”,（4）如果是写实验报告，要如实表述,5.如何进行实验设计：,（1）认真审题确定实验类型，明确实验目的,（2）分析实验材料，明确实验原理，确定实验思路,准备和选材:后面步骤中要用到的东西（试剂、材料等），如果题目没有给出，则必须在前面的步骤中准备好，如实验中要用蔗糖液，而题目中只给出蔗糖，我们就要先配制好蔗糖液；题目中如果已经给好（如给的是配好的试剂），则不需再配制了。选材应保持条件相同（如：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠）,（3）设计实验步骤（单一变量、对照）,第一步：编组标号：研究对象、器皿等要编组标号，设立实验组和对照组；,第二步：实验处理：分别对实验组和对照组施加单一变量（确定实验变量）；除实验变量外，对实验组和对照组的处理、培养或饲养等条件应要相同，即（控制无关变量）。,第三步：培养（或饲养）、观察、记录:观察记录实验现象和实验数据.,（4）预测实验结果，分析讨论,6.实验设计的注意事项：,（1）题目中提供的实验材料、器皿，一般情况下都有用、都要用，我们需要考虑的是怎样用？,（2）步骤设计一般不宜连续表述，往往需要分段进行，并加以编号如“、”,（3）,凡实验中涉及到两组或两组以上，所用器材需用1、2、3或A、B、C或甲、乙、丙等加以编号便于区分。,（4）在量上难以做到准确的量化描述，应尽可能用“定性”的语言表达。如：“一段时间”、“适宜的温度”、“适量的”、“一定量的”、,“适宜的条件”,等。,（5）两种溶液混合，注意要振荡混合均匀。涉及到一些相关实验处理时，要有相应的处理条件、时间的描述。,（6）,用规范的科学术语表述，语言要精炼,7.实验结果的预测和分析,对结果进行预测和分析时，必须将每一种可能性都列出来进行逐一的分析。,表述形式：若，则,。,只要写出正确的结果并分析即可,探究性实验：,验证性实验：,实验评价题应对策略：,看有无对照实验，如果有看对照设计是否合理。,看实验是否遵循了单一变量原则。,看实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整。,看实验仪器、药剂的使用的是否合理。药剂的配备、使用及用量的大小。,看实验结果的验证是否合理。,试题明确给出了试验目的、原理和设计步骤，要求把步骤中的错误之处指出来并加以改正。,例题：,绝大多数酶的化学本质是蛋白质。请根据提供的实验材料和用具，请设计一个实验对此加以证明。,一、实验材料和用具,一定浓度蛋白酶溶液、质量分数1%的可溶性淀粉溶液、唾液、斐林试剂、试管、大小烧杯、酒精灯、三脚架、温度计、蒸馏水、滴管,二、实验步骤,三、实验结果和结论,实验中的鉴定试剂是斐林试剂,还原糖，但材料中没有，给的糖是淀粉,常用来鉴定,材料中,有唾液,还原糖可由淀粉经酶解得到,但这些似乎和证明酶是蛋白质无关！,用蛋白酶先处理唾液淀粉酶,！,针对实验目的，对各种实验材料和用具进行逐一分析，联系教材中的知识点和相关原理，理清思路，最终确立实验思路,实验思路,实验思路,使用斐林试剂鉴定,使用斐林试剂鉴定,1,%,的淀粉糊混合、保温,1,%,的淀粉糊混合、保温,蛋白酶,处理唾液,实验组,对照组,蒸馏水,处理唾液,实验步骤：,（1）取两个试管，分别编号为1号和2号，然后各注入2ml唾液,（2）1号试管中加入一定量蛋白酶溶液，向2号试管中加入等量蒸馏水作对照，振荡，37恒温水浴中保温一定时间,（3）向两支试管中各加入2ml1%的可溶性淀粉溶液,，振荡。放在37恒温水浴中保温一定时间,（4）向两支试管中各加入2ml,斐林试剂，振荡。用酒精灯加热沸水浴1分钟,（5）观察是否出现砖红色沉淀并纪录,三、实验结果和结论,1号试管不出现砖红色沉淀，2号试管出现砖红色沉淀。证明唾液淀粉酶是蛋白质。,探究实验,：,植物细胞的吸水和失水,提出问题,作出假设,设计实验,进行实验,分析结果,（,原生质层是一层半透膜吗？）,（原生质层相当于一层半透膜）,设计,方案,（按预定方案进行实验）,（,分析实验结果，得出结论：）,预期结果,将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。,在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。,探究实验：,：,测定植物细胞液的大致浓度,提出问题,作出假设,设计实验,进行实验,分析结果,植物细胞液的具有一定的浓度,？,植物细胞液的浓度介于未发生质壁分离的最大外界溶液浓度和发生质壁分离时的最小外界溶液浓度之间,设计,方案,（,分析实验结果，得出结论：）,预期结果,将植物细胞分别浸润在已配制具有一系列 ，观察其初始质壁分离变化，引起50%左右细胞发生初始质壁分离的蔗糖溶液浓度 就是细胞液的浓度,在某一蔗糖溶液浓度可见到有50%左右细胞的角隅处开始出现原生质体离开细胞壁。,浓度梯度的蔗糖溶液,培养皿,蔗糖溶液浓度（mol/l),发生质壁分离的比例,1,0.2,2,0.3,3,0.4,4,0.5,5,0.6,6,0.7,7,0.8,8,0.9,一系列浓度梯度的蔗糖溶液,表格的设计：,要理清设计思路：,首先要读懂题目要求在表格“工作区”记录的内容。（题目中有明确的要求）,其次要明确表格的第一列写什么？第一行写什么？注意在第一列或第一行中肯定要写组别，即实验组和对照组（相互对照中组数可能更多）。,再绘制表格（切记：表格“工作区”是预留给所设计的实验中记录到的数据，而不是要学生造出数据来填入其中。因此,只要设计完成一张空白表格即可,。设计表格时，要先在草稿纸上画出表格轮廓，再写入答题纸中。）,表格设计好后，切勿忘记给表格添上题注（即表格名称）。,实验原理：,方法步骤：,当植物缺少某种必需矿质元素时，就会严重影响植物的生长和发育，并出现特有的病症,分别配制完全培养液、缺镁的完全培养液,取符合要求的玻璃容器若干个，分为A、B两组，分别加入,等量,的培养液。A组用完全培养液，作为对照；B组用缺镁的完全培养液，并贴上标签。每个培养瓶中分别种一棵,长势良好、大小相似的,玉米幼苗，并作好记录,将这些装置放在温度、光照等条件相同且适宜的环境下培养，定时补充相应的培养液并定期给培养液通气,定时观察、记录、比较两组玉米幼苗的生长状况,例1:设计实验探究Mg是否是植物的必需矿质元素,结果：,结论：,镁是植物生长所必需的矿质元素。,用完全培养液培养的玉米生长情况良好，而用缺镁的完全培养液培养的玉米生长情况不良，叶色发黄。,例2：C,4,植物叶片中，叶肉细胞和维管束鞘细胞都有,叶绿体，都能进行光合作用，请设计实验探索光合作,用的产物淀粉产生的部位。预测结果并分析结果。,实验材料和用具,：C,4,植物的健壮植株，碘-碘化钾试剂，酒精、酒精灯、烧杯、铁架台、石棉网、刀片、清水、滤纸、镊子、显微镜等,一、选择一株健壮的C,4,植物，放置在黑暗下“饥饿”处理,数小时，消耗完植物体内贮存的淀粉。,二、将该植物置于光下一小时。,三、取一完好叶片，置于酒精中隔水加热脱色。,四、对叶片进行横向徒手切片，制作临时装片。并用碘,液染色。,五、用显微镜进行观察染色的部位。,实验步骤：,结果,结论,维管束鞘细胞和叶肉细胞都变蓝,维管束鞘细胞和叶肉细胞都合成淀粉,维管束鞘细胞不变蓝，叶肉细胞变蓝,维管束鞘细胞不合成淀粉，叶肉细胞都合成淀粉,维管束鞘细胞变蓝，,叶肉细胞不变蓝,维管束鞘细胞合成淀粉，叶肉细胞都不合成淀粉,结果分析,8.整理实验，引导学生学会归纳,复习时可以将几年中的必做和试题中的实验进行系统的整理，列成大表，全部实验内容可以一目了然,实,验,编,号,实,验,名,称,实,验,原,理,方法步骤要点,实验现象或结果,结论,实验失误分析,1,2,3,4,：,：,20,还原糖,斐林试剂,砖红色沉淀,脂肪,苏丹III或苏丹IV,橘黄色或红色,蛋白质,双缩脲试剂,紫色,DNA,二苯胺,蓝色,淀粉,碘液,蓝色,大肠杆菌等细菌,伊红和美蓝,菌落深紫色带金属光泽,自生固氮菌,结晶紫染液,紫色,染色体,龙胆紫溶液、醋酸洋红液,对应试剂颜色,脂肪的鉴定,滴染液染色滴酒精洗浮色吸水纸吸去酒精滴蒸馏水盖盖玻片,观察叶绿体,滴清水放材料盖盖玻片,观察细胞质流动,滴清水放材料盖盖玻片,观察,有丝分裂,解离清水漂洗染色制片（放材料滴清水弄碎材料盖盖玻片压片）,观察,质壁分裂,制成装片在盖玻片一侧滴蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引,自生固氮菌的分离,烘烤载玻片滴无菌水涂黏液滴染液推片,被鉴定物,试剂,特殊操作,还原糖,斐林试剂甲、乙液先混匀后再与组织样液,混匀,沸水浴加热,脂肪,苏丹III或苏丹IV,显微镜观察,蛋白质,组织样液和双缩脲试剂A,混匀,，再加双缩脲试剂B,混匀,蛋白液稀释,DNA,二苯胺试剂,沸水浴加热,鉴定性实验,实验名称,浓度,作用,脂肪的鉴定,体积分数50%,洗去浮色,有丝分裂的观察,体积分数95%,固定,DNA的提取,体积分数95%,促使DNA凝集,微生物的接种操作,体积分数75%,消毒,酒精的使用,学生常见问题,1.没有弄清题意审题错误,2.忽视实验原理的分析科学性错误,3.实验材料、仪器功能不熟悉实践经验不足,4.混淆假设与预期，结果与结论缺乏方法性知识,5.不会控制变量、观察和测量实验变化缺乏方法性知识,6.不善于从图、表中获取有效的信息解读数据能力不足,7.不会用有关的原理解释实验现象和实验结果知识迁移和运用能力不强,8.对实验结论的表达不到位或错位表达方法能力不强,实验设计的应对策略,(1)理解实验原理对实验设计的重要作用,每一个生物实验材料的选择、实验装置的确定、实验步骤和实验方法的安排都不是随意的、盲目的，而是有其实验原理作为依据的。实验现象和实验结果的预期也是依据实验原理而作出的。可见，实验原理是实验设计的依据。,(2)应认真研究实验课题.,找出其中的实验变量和反应变量，理解题目已知条件所隐含的意义。明确实验目的、实验原理及实验要求的基本条件。充分利用所给器材和试剂，构思实验变量的控制方法和实验结果的捕获方法。般情况下，题目中所指定的器材、试剂，任何一种都应在实验的相关步骤中出现，避免遗漏或自行增加某种器材或试剂。精心策划实验方法、严格设计实验过程、合理设置对照或变量，并引入科学的测量方法,(3)实验变量的确定和控制,生物实验设计中，实验的变量的确定非常重要，因为任何一个科学实验的结论都是从反应变量所表现出的数量、质量或状态的事实中推导或分析出来的,而反应变量是实验变量产生的结果。生物实验中很多实验变量就是实验条件。设计实验时，应该根据实验目的和实验原理来确定对实验结果有影响的实验变量。同时，对其他无关变量或非研究变量应进行控制。对变量的控制所要遵循的原则是对照原则和单一变原则，即控制其他因素不变，而只改变其中一个因素（实验变量），观察其对实验结果的影响。通过对照的建立，达到对变量的控制，这是生物实验设计的灵魂。,