学生用第一讲实验设计与分析

实验专题——生物实验的科学思想和解题技巧1实验专题（一）生物实验中的科学思想和解题技巧一、实验设计需遵循的基本原则1．科学性原则确定实验采用的方法和必需的操作步骤，每一步都必须是科学的，能及时对仪器和步骤进行有效矫正。根据实验目的、原理和思路，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。主要是原理的考查，分为两种题型：一种是考查教材的知识点，一种是。2．单一变量原则理解该原则，应弄清几组变量：即自变量（实验变量）与因变量（反应变量），无关变量与额外变量。（1）自变量与因变量：①自变量是研究者的条件和因子，是作用于实验对象的刺激变量（也称变量），自变量须以实验目的和假设为依据，应具有。②因变量，是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量，因变量是研究是否成功的证据，应具。③二者关系：自变量是，因变量是，即具关系。（2）无关变量与额外变量：无关变量是指与无关，但却的变量。额外变量，指实验中由于所引起的变化和结果。无关变量是原因，额外变量是结果，二者也具有因果关系。为确保实验结果的准确，实验者应，防止额外变量的出现，否则实验结果的真实性无法得到认定，如我们常在实验过程中强调“选取生长状况相同的幼苗”“数量大小相同的种子”“置于相同并适宜条件下培养”“加入等量的清水”等均是为了控制无关变量对实验结果的干扰。所谓单一变量原则，就是要。3．等量性原则实验中要做到“单一变量”（即实验变量只有一个）外，其它变量需注意等量原则，即：（1）生物材料要相同：即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面要尽量相同或至少大致相同。（2）实验器具要相同：即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小、型号、洁净度等相同。（3）实验试剂要相同：即试剂的成分、浓度、体积要相同。即使使用不同试剂也要注意体积相同。（4）处理方法要相同：保温或冷却、光照或黑暗、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，但还是要作同样的处理。4．对照性原则（1）空白对照：指对实验变量不做任何处理的组。值得注意的是，不给对照组任何处理是相对实验组而言的，实际上对照组还是要做一定的处理，只是不加实验组的处理因素，或者说相对于实验组而言，除实验变量外，别的处理与实验组完全相同。空白对照能明白地对比和衬托实验组的变化和结果，增加说服力。通常未经实验因素处理的对象组为对照组，经实验因素处理的对象组为实验组；或处于的对象组为对照组，未处于正常情况下的对象组为实验组。（为了完成实验而故意处理的组就是实验组）实验组与对照组的判断方法：如：专题一实验探究与综合运用2（2）自身对照：指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不另设对照。自身对照方法简便，关键是看清现象变化的差异。实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。如：（3）相互对照：不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，其中每一组既是实验组也是其他组别的对照组。在实验法中，若不设空白对照，则大都是运用相互对照。相互对照较好地平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果具有说服力。（各组之间是一种并列关系）如：（4）条件对照：指虽然给对象施以某种实验处理，但是这种处理是作为对照意义的，给定的处理因素正是为了保证实验中对照组与实验组相比只是的影响，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的（得到的实验结果往往与实验组正好相反）。通常施以条件因素的对象组为对照组，施以实验因素的对象组为实验组。如：（5）标准对照：生物生理、生化的某些项目也都有相应的标准，将观察测定的实验数值与规定的标准值相比较，以确定其正常与否的对照方法。如：血糖正常值、体温正常值等。注意：有些实验，不仅仅只用一种对照，可能是多种对照共用！而且有的实验还必须要设置空白对照、自身对照等。如：5、平行重复原则：避免偶然因素导致实验结果不准确甚至实验失败。实验要重复多做几次（一般是实验材料要选取多个，不要只选一个或太少的几个）。多见于改错题。二、设计类考题解题思路和技巧：◆材料：要思考题中所给出的实验材料和试剂分别起什么作用，怎样应用，要注意以下几点：一是；二是除非题目条件允许，否则。◆抓住实验目的——“灵魂”，定出三个变量。实验专题——生物实验的科学思想和解题技巧3（一）、生物学研究的一般方法所包括的程序1．提出问题2．做出假设3．设计实验、预期实验结果4．完成实验、记录实验结果5．分析实验结果，得出实验结论（二）、研究过程中需注意的问题（做题技巧）1．提出问题提出要研究的问题，即确定实验目的。要认真审题，从文字中的明确表述以及实验材料，实验步骤（尤其是实验组和对照组处理的差别）中找出实验目的，这是实验设计中的核心内容。（自变量与因变量）如：2．做出假设假设是对所研究问题（实验目的）的合理回答，若经实验证实假设正确，则假设中陈述的内容就成为实验结论。（一定要明确指明是什么影响，不能答“”一类词语。要答有促进作用、抑制作用一类词语）3．设计实验、预期实验结果（1）设计实验时要注意的问题：①紧紧围绕所研究的问题（实验目的）来进行实验设计。②明确实验原理，抓住实验目的，合理确定实验的。实验原理是设计实验的理论依据，必须是经前人总结或实践检验得出的结论。③设计实验时必须遵循的科学性原则、单因子变量原则、等量性原则、对照原则、平行重复原则、可操作原则等。（2）探究实验的一般设计程序（实验步骤）①取材、分组、编号、初始测量；（变量的处理；注意原则；阶段）②实验处理：对实验组和对照组分别施加处理；（变量的处理；注意原则；阶段；）③培养或处理一段时间后，观察记录实验结果（实验结果一般是可检测的实验现象，以文字或数据形式进行记录）。（变量的处理；阶段；）专题一实验探究与综合运用4（3）预期实验结果（和结论）：预期实验结果是根据实验假设对实验结果进行的预测。一般来讲，验证性实验的预期实验结果，得出结论，而探究性实验的预期实验结果，根据不同的实验结果会得出不同的实验结论。4．完成实验、记录实验结论。应该先设计好实验结果记录表（注意表头要写全，要写，一般要计算出值），再按照实验步骤完成实验，如实记录原始数据。５．分析实验结果，得出实验结论。分析实验结果就是对实验记录的现象或数据进行处理解读，对实验目的中的问题做出正确的回答，得出实验结论（与假设相对应）。若与相符，证明假设成立，假设内容成为实验结论。需要注意的问题：（１）解读数据是分析数据反映出的规律，找出实验之间的关系，有时需要把记录表格中的数据转换成曲线图或柱状图以直观地反映规律，最终还需把数据信息转化为文字进行阐述。（２）验证性实验常常可以用课本上或题上的原话做实验结论。在探究性实验设计的习题中，由于实验未完成，没有真实的实验结果，一般只能做出如下表述形式：“预期一……，结论一……；预期二……，结论二……。”用“如果……，那么……”语句。（３）分析实验结果、得出实验结论时，要紧紧抓住紧扣进行阐述。（4）探究性试验和验证性实验的实验预期和实验结论是不一样的。验证性实验的实验预期或结论与实验目的基本一致，一般情况，即实验目的所要验证的情况；而探究性实验的实验现象或预期是的，出现的可能性都要叙述到。（三）、探究性实验和验证性实验的区别与解题思路1．区别：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、特征或者于其他因素的关系验证研究对象的已知属性特征或者与其他因素的关系实验假设假设一般采取“如果A，则B”的形式表达，是根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象做出一种或者几种可能性的结果和解释结论已知，不存在对实验做出假设的情况实验原理与实验相关的理论知识，是整个实验的核心。往往在题干描述中有所体现，也可以是已掌握知识实验过程根据实验目的和题干已经给出的条件确定基本操作环节。需要注意体现生物实验中的对照性原则、等量原则和单一变量原则实验现象根据实验原理及实验假设做出合理推断即可已知结果，因此需要精确对结果清晰描述实验结果的预测根据实验假设结合原理确定，需要进行分类讨论结果是唯一确定的实验结论不同的实验结果对应不同的实验结论对应实验目的做出肯定结论实验专题——生物实验的科学思想和解题技巧5三、实验分析类考题的实验结果与结论的分析与归纳：归纳实验结论的一般思路是：1．通过实验目的或步骤找出实验变量，将实验分为多个对照组。2．分析实验变量与结果间的逻辑关系，先得出正确结论（分结论）3．根据各对照组中得出的分结论综合为全面的结论4．在验证性实验中，通过实验目的已知，可直接作为正确结论。但全面性结论需根据对照组确定。如：噬菌体侵染细菌实验，用35Ｓ标记的噬菌体侵染细菌的结论是；32Ｐ标记的噬菌体侵染细菌的结论是；总结论是四、实验评价题解题策略与步骤：四看：一看对照、二看变量、三看操作、四看结果。一看对照：需要什么对照、几个对照组。二看变量：自变量只有一个；无关变量要适宜且相同。要特别注意实验过程中是否会因添加试剂或进行某个操作引起控制条件的不一致。（1）生物材料要相同：即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面要尽量相同或至少大致相同。（2）实验器具要相同：即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小、型号、洁净度等相同。（3）实验试剂要相同：即试剂的成分、浓度、体积要相同。即使使用不同试剂也要注意体积相同。（4）处理方法要相同：保温或冷却、光照或黑暗、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，但还是要作同样的处理。三看操作：主要看实验原理是否合理正确、实验取材是否正确、方法步骤是否科学。（１）实验取材分析与评价：实验材料的选择要得当、经济、易得、好用、效果好。（多数错误为数量不足。）（２）实验所加试剂分析、评价及改进：药品与试剂的量、浓度、纯度等都是影响实验结果的重要因素、在进行实验分析时要逐一检查，不能忽视。例如：斐林试剂与双缩脲试剂。（３）步骤及操作的分析、评价及改进：①是否漏做某个实验步骤；②操作步骤是否颠倒；③操作方法是否正确。四看结果：主要看实验结果的验证方法与预测是否合理。（１）实验结果的验证方法是否正确；（２）验证目标是否准确；（３）探究性实验的结果与结论是否为多个。