专题10 探究实验的设计与评价-备战2021年高考生物核心考点透析

专题10 探究实验的设计与评价 一、生物学实验的设计 1．生物学实验探究的一般程序 科学探究的一般过程可简单地用下图表示： (1)提出问题，确定实验课题：所谓实验课题的选定，就是实验者首先要确定一个有一定价值的研究课题，明确通过实验要解决什么问题。 (2)作出假设：“假设”也称假说或猜测，是指用来说明某种现象但未经证实的论题，也是对所提出的问题作出的参考答案，即依据发现的事实材料或科学原理，通过创造性思维，提出初步假设。 (3)设计实验方案：设计一个实验来检验假说，在计划中应该写明详细的实验步骤，以及在实验中要进行哪些观察和测量。设计实验方案是实验探究的最基本环节。 (4)预期结果：在实验设计方案确定以后、实验正式实施之前，根据假说和原理，对实验可能出现的结果进行预测，依据提出的假说进行推理，得出假定性结果或推论，即“如果假设成立，则应有何种结果”。 (5)分析数据：实验结束时要对数据进行分析，看是否存在什么规律或趋势，它们能不能支持假说，它们是否指出了实验中存在的缺陷，是否需要收集更多的数据。 (6)得出结论：在下结论的时候，确定收集的数据是否支持原先的假说。通常需要重复多次实验才能得出最后的结论。结论的得出必须依据实验结果，若出现的结果与预期结果一致，则得出与先前的假说一致的结论即“假说成立”；若实验出现的结果与预期结果不符，则得出的结论应为“假说不成立”。 2．实验设计的要求 3．实验设计的一般步骤 实验步骤应用简洁科学的语言叙述，一般叙述如下： (1)分组编号：根据实验要求选择合适的材料和器材，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)。将实验分为实验组和对照组，可以分两组，也可以分若干组，每组进行明确的标记，如用甲、乙、丙，或者是A、B、C，或者是1、2、3，便于实验的观察、统计、比较和叙述。 常用语言模板：①将培养瓶平均分为3组，编号为A、B、C。分别向三组培养瓶中加入等量的××细胞悬浮液和等量的培养液，在相同且适宜的条件下培养，分别用血细胞计数板测定各组的××细胞数；②取两支试管，分别编号为甲、乙，各加入等量的某溶液；③选择年龄、体重(性别)、健康状况相同的某种动物随机等量分组，分别编号为1、2、3等。④选择长势相同、大小相似的同种植物随机等量分组，分别编号为A、B、C等。 (2)对照处理：根据实验的要求分别对实验组和对照组进行处理，除自变量外，对实验组和对照组的培养、饲养等条件应相同，即控制无关变量。要注意能体现“单一变量”词语的准确使用，例如使用“等量”“相同”“适宜”等词语。 (3)培养(或饲养)、观察、记录：对于植物实验和某些动物实验，分别进行实验处理后，要进行一段时间的培养才能出现结果。而有些实验进行实验处理之后，在短时间内(1～2h)就可以观察出现的现象。要仔细观察实验组与对照组出现的差异，记录实验现象和实验数据。 4．实验设计的原则 (1)对照性原则——科学、合理地设置对照可以使实验方案简洁明了，且使实验结论更有说服力。 一个实验通常分为实验组和对照组。实验组是施加自变量处理的对象组，对照组是不施加自变量处理的对象组，无关变量对两者的影响是相同的，两组之间的差别被认为是来自自变量的影响，按照对照方式的不同可分为4种类型： 对照类型 定义 实例 空白对照 不做任何实验处理的对照组 如在还原糖检测实验中留一部分样液不加入本尼迪特试剂，以作对照 相互对照 不设对照组，只在几个实验组之间相互对比 如在植物激素的实验设计中，不同浓度之间相互比较 条件对照 给实验对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明自变量的对照 如在用动物激素饲喂小动物的实验方案中，饲喂甲状腺激素的为实验组；饲喂甲状腺激素抑制剂的是条件对照组；不饲喂药剂的是空白对照组 自身对照 实验与对照在同一对象上进行 如质壁分离及质壁分离复原实验 (2)等量性原则 对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其他条件的完全相同”。具体有如下四个方面： 生物材料要相同 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的特点要尽量相同或至少大致相同 实验器具要相同 试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小、型号要完全一样 实验试剂要相同 试剂的成分、浓度、体积要相同，尤其要注意体积上等量的问题 处理方法要相同 如保温或冷却、光照或黑暗、搅拌或振荡都要一致 (3)单一变量原则 在实验设计中仅仅改变实验中的某一项变量，其他因素不变，在此条件下，观察、研究该变量对实验材料和实验结果的影响，除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要做到前后一致。 (4)可重复性原则：指的是控制某种因素变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。目的在于