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四、驗證性、探究性實驗,一、生物學(xué)實驗的設(shè)計 1.生物學(xué)實驗探究的一般程序,科學(xué)探究的一般過程可簡單地用下圖表示：,(1)提出問題，確定實驗課題：所謂實驗課題的選定，就是實驗者首先要確定一個有一定價值的研究課題，明確通過實驗要解決什么問題。 (2)作出假設(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)證實的論題，也是對所提出的問題作出的參考答案，即依據(jù)發(fā)現(xiàn)的事實材料或科學(xué)原理，通過創(chuàng)造性思維，提出初步假設(shè)。 (3)設(shè)計實驗方案：設(shè)計一個實驗來檢驗假說， 在計劃中應(yīng)該寫明詳細(xì)的實驗步驟，以及在實驗中要進行哪些觀察和測量。設(shè)計實驗方案是實驗探究的最基本環(huán)節(jié)。,(4)預(yù)期結(jié)果：在實驗設(shè)計方案確定以后、實驗正式實施之前，根據(jù)假說和原理，對實驗可能出現(xiàn)的結(jié)果進行判斷，依據(jù)提出的假說進行推理，得出假定性結(jié)果或推論，即“如果假設(shè)成立，則應(yīng)有何種結(jié)果”。 (5)分析數(shù)據(jù)：實驗結(jié)束時要對數(shù)據(jù)進行分析，看是否存在什么規(guī)律或趨勢，它們能不能支持假說，它們是否指出了實驗中存在的缺陷，是否需要收集更多的數(shù)據(jù)。 (6)得出結(jié)論：在下結(jié)論的時候，確定收集的數(shù)據(jù)是否支持原先的假說。通常需要重復(fù)幾次實驗才能得出最后的結(jié)論。結(jié)論的得出必須依據(jù)實驗結(jié)果，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”；若實驗出現(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”。,2.實驗設(shè)計的要求,3.實驗設(shè)計的一般步驟,實驗步驟應(yīng)用簡潔科學(xué)的語言敘述，一般如下敘述： (1)分組編號：根據(jù)實驗要求選擇適宜的材料和器材，選材應(yīng)保持條件相同(如：日齡相同、體重相近的雄性成年大白鼠)。將實驗分為實驗組和對照組，可以分兩組，也可以分若干組，每組進行明確的標(biāo)記，如用甲、乙、丙，或者是A、B、C，或者是1、2、3，總之讓人一看就知道，便于實驗的觀察、統(tǒng)計、比較和敘述。 常用語言模板：①選擇長勢相同、大小相似的同種植物隨機等量分組，分別編號為A、B、C等；②取兩支試管，分別編號為甲、乙，各加入等量的某溶液；③選擇年齡、體重(性別)、健康狀況相同的某種動物隨機等量分組，分別編號為1、2、3等。,(2)對照處理：根據(jù)實驗的要求分別對實驗組和對照組進行處理，除實驗變量外，對實驗組和對照組的培養(yǎng)、飼養(yǎng)等條件應(yīng)相同，即控制無關(guān)變量。要注意能體現(xiàn)“單一變量”詞語的準(zhǔn)確使用，例如使用“等量”、“相同”、“適宜”等詞語。 (3)培養(yǎng)(或飼養(yǎng))、觀察、記錄：對于植物實驗和某些動物實驗，分別進行實驗處理后，要進行一段時間的培養(yǎng)才能出現(xiàn)結(jié)果。而有些實驗進行實驗處理之后，在短時間內(nèi)(1～2 h)就可以觀察出現(xiàn)的現(xiàn)象。要仔細(xì)觀察實驗組與對照組出現(xiàn)的差異，記錄實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)。,二、探究性實驗與驗證性實驗的比較 1.區(qū)別,2.舉例,題組一 驗證性實驗 驗證性實驗適用于實驗結(jié)果是已知的實驗。題目中常見提問語：“請設(shè)計一個實驗，驗證……”“驗證×××(自變量)對×××(因變量)的影響”或“驗證×××(自變量)與×××(因變量)的關(guān)系。”,1,2,3,4,1,2,3,4,,,答題模板,1,2,3,4,,答案,1.為了驗證胰島素具有降低血糖的作用，以小鼠的活動狀況為觀察指標(biāo)設(shè)計實驗。 實驗原理：胰島素具有降低血糖的作用。體內(nèi)胰島素含量過高時，引起血糖水平下降，機體出現(xiàn)活動減少，甚至昏迷等低血糖癥狀，此癥狀可以通過補充葡萄糖溶液得到緩解。 材料用具：正常小鼠4只、注射器、葡萄糖溶液、生理鹽水。 (1)實驗步驟： ①將正常小鼠隨機均分成A、B兩組，觀察并記錄________________。,小鼠的活動狀況,1,2,3,4,,答案,②A組小鼠注射適量胰島素溶液，B組______________________。 一段時間后，A組小鼠會出現(xiàn)四肢無力，活動減少，甚至昏迷等低血糖癥狀，B組_______________________。 ③A組小鼠出現(xiàn)低血糖癥狀后，分別給A、B兩組小鼠__________________。一段時間后，A組小鼠低血糖癥狀得到緩解，B組______________________。 (2)該實驗過程可以說明_______________________________。,小鼠注射等量生理鹽水,小鼠的活動狀況無變化,注射等量葡萄糖溶液,小鼠的活動狀況無變化,胰島素具有降低血糖的作用,1,2,3,4,,答案,(3)分析小鼠注射胰島素溶液后出現(xiàn)低血糖癥狀的原因：______________ _____________________________________________________________ ______________________________________________________________ __________________________。,注射胰島素溶液后，小鼠體內(nèi)胰島素含量過高，引起血糖含量下降，小鼠組織細(xì)胞特別是腦組織細(xì)胞因血糖供應(yīng)減少、能量供應(yīng)不足而發(fā)生功能障礙，從而引起低血糖癥狀,解析,解析,1,2,3,4,2.(2013·浙江，31)某同學(xué)為研究甲狀腺的功能，提出以下實驗思路： ①將若干只未成年小鼠分為2組： 甲組：不切除甲狀腺(假手術(shù)) 乙組：切除甲狀腺 ②實驗開始時和實驗中每隔一段時間，分別測定每只小鼠的耗氧量和體長，并記錄。 ③對測得的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。 (要求與說明：假手術(shù)指進行手術(shù)但不切除甲狀腺；耗氧量用單位時間的氧氣消耗量表示；實驗持續(xù)時間合適；實驗條件均適宜) 請回答： (1)實驗?zāi)康氖莀___________________________________________________ 。,,答案,解析,探究甲狀腺激素對小鼠新陳代謝和生長發(fā)育(或耗氧量和體,長)的影響,1,2,3,4,解析 本題的自變量是甲狀腺激素的有無，因變量為小鼠的新陳代謝和生長發(fā)育情況，檢測指標(biāo)是小鼠的耗氧量和體長。故實驗?zāi)康氖翘骄考谞钕偌に貙π∈笮玛惔x和生長發(fā)育(或耗氧量和體長)的影響。,1,2,3,4,(2)預(yù)測實驗結(jié)果(在右面坐標(biāo)系中用耗氧量和體長變化的示意曲線表示),,解析答案,1,2,3,4,解析 甲組小鼠有甲狀腺分泌甲狀腺激素，甲組小鼠的新陳代謝正常，故甲組體溫正常；乙組小鼠因切除甲狀腺缺乏甲狀腺激素，故乙組小鼠體溫會逐漸有所下降。甲狀腺激素還能促進幼年動物的生長發(fā)育，故具有甲狀腺的甲組小鼠體長有所增加，切除甲狀腺的乙組小鼠不能正常生長發(fā)育，體長不再增加。,答案 如圖所示,(3)分析與討論 ①用耗氧量作為檢測指標(biāo)的依據(jù)是_________________________________ 。 ②切除甲狀腺后，小鼠體長變化的原因是__________________________ 。 ③上述分組時，還可增設(shè)丙組作為實驗組，丙組：__________________ _________________________________________。,,答案,1,2,3,4,甲狀腺激素促進新陳代謝，此過程需,消耗氧,甲狀腺激素缺乏，小鼠生長發(fā),育停滯,切除甲狀腺、給予甲,狀腺激素(或不切除甲狀腺、給予甲狀腺激素),解析,解析 由于甲狀腺激素能促進新陳代謝，加速體內(nèi)物質(zhì)的氧化分解，該過程需消耗氧氣，故可用耗氧量作為檢測指標(biāo)。切除甲狀腺后，小鼠體長不變的原因是缺乏甲狀腺激素，小鼠不能完成正常的生長發(fā)育過程。本實驗還可增加切除甲狀腺后給予甲狀腺激素的實驗組，也可以是不切除甲狀腺、給予甲狀腺激素的實驗組，以便進一步確定是甲狀腺激素在發(fā)揮作用。,1,2,3,4,題組二 探究性實驗 探究性實驗適用于實驗結(jié)果是未知的實驗。題目中常見提問語：“請設(shè)計一個實驗，探究……”“探究×××(自變量)對×××(因變量)的影響”或“探究×××(自變量)與×××(因變量)的關(guān)系”。,1,2,3,4,1,2,3,4,,,答題模板,(1)材料用具：體積相同的玻璃缸幾個，清水，生長發(fā)育狀況相同的小蝌蚪60只，飼喂蝌蚪的飼料，未經(jīng)處理的具有生物活性的甲狀腺激素，50 ℃的溫水處理10 min后的甲狀腺激素等。 (2)設(shè)計實驗的方法步驟。 _____________________________________________________________。 (3)預(yù)測實驗結(jié)果并得出結(jié)論。 _____________________________________________________________。,3.某同學(xué)由溫度能影響酶的活性聯(lián)想到溫度能否影響甲狀腺激素的生物活性。請以蝌蚪的變態(tài)發(fā)育情況為觀察指標(biāo)，根據(jù)給出的實驗材料和用具，設(shè)計實驗步驟，探究經(jīng)過50 ℃的溫水處理10 min后的甲狀腺激素的生物活性是否發(fā)生了改變，預(yù)測實驗結(jié)果并得出結(jié)論。,,解析答案,1,2,3,4,1,2,3,4,解析,,解析答案,1,2,3,4,答案 (2)第一步：把生長發(fā)育狀況相同的小蝌蚪隨機平均分成A、B、C三組，分別放在加入等量清水的三個玻璃缸中，A為對照組，B、C為實驗組。 第二步：A組每天用適量的未添加甲狀腺激素的飼料喂養(yǎng)蝌蚪；B組每天用等量添加適量的未經(jīng)處理的甲狀腺激素的飼料喂養(yǎng)蝌蚪；C組每天用與B組等量的經(jīng)處理(與50 ℃溫水處理10 min)的甲狀腺激素的飼料喂養(yǎng)蝌蚪。其他條件相同且適宜。 第三步：把小蝌蚪喂養(yǎng)一段時間后，觀察記錄蝌蚪發(fā)育成青蛙的先后順序,,解析答案,1,2,3,4,(3)①如果B組玻璃缸中的蝌蚪發(fā)育成青蛙的時間早于A組玻璃缸中的蝌蚪，但晚于C組玻璃缸中的蝌蚪，說明經(jīng)過50 ℃的溫水處理10 min后的甲狀腺激素的生物活性增強； ②如果C組玻璃缸中的蝌蚪發(fā)育成青蛙的時間早于A組玻璃缸中的蝌蚪，但晚于B組玻璃缸中的蝌蚪，說明經(jīng)過50 ℃的溫水處理10 min后甲狀腺激素的生物活性減弱； ③如果B、C組玻璃缸中的蝌蚪同步發(fā)育成青蛙，且均早于A組玻璃缸中的蝌蚪，說明經(jīng)過50 ℃的溫水處理10 min后的甲狀腺激素的生物活性不變； ④如果A、C組玻璃缸中的蝌蚪同步發(fā)育成青蛙，且均晚于B組玻璃缸中的蝌蚪，說明經(jīng)過50 ℃的溫水處理10 min后的甲狀腺激素失去生物活性,4.(2015·浙江10月選考)欲進行小鼠肝細(xì)胞在不同濃度NaCl溶液中發(fā)生體積和數(shù)量變化的實驗，請根據(jù)以下提供的實驗材料與用具，提出實驗思路，預(yù)測實驗結(jié)果并進行分析。 材料與用具：小鼠肝細(xì)胞懸液(用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%NaCl溶液配制)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.3%NaCl溶液、蒸餾水、試管若干支、血細(xì)胞計數(shù)板、顯微鏡(具有測距功能)等。 (要求與說明：對NaCl溶液的具體稀釋過程、細(xì)胞計數(shù)的具體操作過程不作要求。不考慮細(xì)胞體積變化對計數(shù)的影響。繪制曲線時的細(xì)胞體積指細(xì)胞的平均體積。),1,2,3,4,請回答下列問題： (1)實驗思路 ①_____________________________________________________________。 ②_____________________________________________________________。 ③_____________________________________________________________ ____________________________________。 ④_____________________________________________________________。,,答案,1,2,3,4,取試管若干支,將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.3%NaCl溶液由高到低進行濃度梯度稀釋,向各支試管中分別加入肝細(xì)胞懸液，放置一定時間,取各試管中的肝細(xì)胞懸液，分別滴加到血細(xì)胞計數(shù)板上，在顯微鏡下計數(shù)并測量細(xì)胞直徑，記錄實驗結(jié)果,對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,(2)預(yù)測實驗結(jié)果(在以下坐標(biāo)系中，繪制細(xì)胞體積和細(xì)胞數(shù)量變化示意曲線)：,,答案,1,2,3,4,答案 如圖,(3)分析與討論： ①當(dāng)NaCl溶液濃度大于0.9%時，細(xì)胞體積與細(xì)胞數(shù)量發(fā)生的變化及其原因是什么？ ____________________________________________________________________________________________。 ②基于上述實驗，怎樣才能用肝細(xì)胞分離得到純度較高的細(xì)胞膜？ ___________________________________________________________________________________。,,答案,1,2,3,4,NaCl溶液濃度大于0.9%時，細(xì)胞體積變小，原因是細(xì)胞失水皺縮。細(xì)胞數(shù)量不變，原因是細(xì)胞仍完整,將肝細(xì)胞置于蒸餾水中，細(xì)胞吸水脹破，然后進行離心等處理，從而得到純度較高的細(xì)胞膜,,本課結(jié)束,