生物实验设计省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

中学生物试验设计普通方法中学生物试验设计普通方法第1页生物学研究普通生物学研究普通方法？方法？发觉问题（观察和试验）（见序言）发觉问题（观察和试验）（见序言）提出假说提出假说 设计试验设计试验 分析试验结果（现象）分析试验结果（现象）得出结论得出结论第2页中学生物试验设计普通方法中学生物试验设计普通方法 中学生物试验分中学生物试验分探究性试验探究性试验和和验证性试验证性试验验，其区分在于探究性试验其假设不一定正，其区分在于探究性试验其假设不一定正确，故试验结果有各种可能，而验证性试验确，故试验结果有各种可能，而验证性试验其假设一定正确，故试验结果只有一个。其假设一定正确，故试验结果只有一个。一一.试验分类试验分类第3页二二.生物试验普通概念生物试验普通概念1.自变量和因变量自变量和因变量 自变量自变量，也称为试验变量，是指试验中由试验者所施，也称为试验变量，是指试验中由试验者所施加原因或条件。自变量普通是由试验目标所确定。加原因或条件。自变量普通是由试验目标所确定。因变量因变量，亦称反应变量，是指试验中因为自变量而引发，亦称反应变量，是指试验中因为自变量而引发改变和结果。通常自变量是原因，因变量是结果，二者改变和结果。通常自变量是原因，因变量是结果，二者含有因果关系。试验目标在于取得和解释这种前因后果含有因果关系。试验目标在于取得和解释这种前因后果关系。比如，在关系。比如，在“探究温度种子萌发影响探究温度种子萌发影响”试验中，所试验中，所给定低温给定低温(冰块冰块)、适温、适温(37)、高温就是自变量。而因、高温就是自变量。而因为低温、适温、高温条件改变，种子萌发率也不一样，为低温、适温、高温条件改变，种子萌发率也不一样，这就是因变量，该试验证实和提醒了温度改变这就是因变量，该试验证实和提醒了温度改变(自变量自变量)与种子萌发率高低不一样与种子萌发率高低不一样(因变量因变量)间因果关系。间因果关系。第4页2.无关变量无关变量无关变量无关变量，也称控制变量，是指试验中除，也称控制变量，是指试验中除自变量以外影响试验现象或结果原因和条件。如上述试自变量以外影响试验现象或结果原因和条件。如上述试验中除自变量验中除自变量(温度温度)以外，以外，空气中氧浓度，种子种类空气中氧浓度，种子种类,种种子数量子数量,种子含水量种子含水量,试验室光照情况试验室光照情况等等，都属于无关等等，都属于无关变量。为了降低无关变量对试验影响，要求对各组试验变量。为了降低无关变量对试验影响，要求对各组试验处于相同、均衡、适宜试验环境中进行；假如无关变量处于相同、均衡、适宜试验环境中进行；假如无关变量中任何一个或几个原因或条件，对各个试验组给定不等中任何一个或几个原因或条件，对各个试验组给定不等同、不均衡、不宜，则会在试验结果中产生额外变量，同、不均衡、不宜，则会在试验结果中产生额外变量，出现干扰，造成试验误差。试验关键之一在于控制无关出现干扰，造成试验误差。试验关键之一在于控制无关变量变量,从而降低额外变量，也就是说要使不一样试验组从而降低额外变量，也就是说要使不一样试验组同时处于同时处于相同且适宜相同且适宜环境原因下进行，以降低试验误差。环境原因下进行，以降低试验误差。第5页三三.生物试验普通标准生物试验普通标准1.对照性标准对照性标准 为了排除无关变量对试验干扰。在试为了排除无关变量对试验干扰。在试验设计中，通常设置对照组，经过干预或控制研究对验设计中，通常设置对照组，经过干预或控制研究对象以降低试验误差，可使试验结果更具说明力和科学象以降低试验误差，可使试验结果更具说明力和科学性。性。2.单一变量标准单一变量标准 能够揭示自变量与因变量间相互关系。能够揭示自变量与因变量间相互关系。惯用试验设计方法是：试验组和对照组只改变所要研惯用试验设计方法是：试验组和对照组只改变所要研究某一变量（自变量），控制其它变量相同且适宜究某一变量（自变量），控制其它变量相同且适宜,经过对照试验，观察其对试验结果影响，从而得出科经过对照试验，观察其对试验结果影响，从而得出科学结论。学结论。3.随机性标准随机性标准 为了排除试验对象个体差异对试验影响。为了排除试验对象个体差异对试验影响。详细设计方法是：对试验材料进行随机分组。详细设计方法是：对试验材料进行随机分组。4.重复性标准重复性标准 多组重复试验，以提升试验设计原理、多组重复试验，以提升试验设计原理、试验结果预期、试验各步骤可靠性。试验结果预期、试验各步骤可靠性。第6页四四.生物试验设计普通思绪生物试验设计普通思绪 生物试验设计普通思绪，可归纳为以下口生物试验设计普通思绪，可归纳为以下口诀：诀：自变量是什么，怎样施加？自变量是什么，怎样施加？因变量是什么，怎样揭示？因变量是什么，怎样揭示？无关变量是什么，怎样控制？无关变量是什么，怎样控制？(其它条件相同且适宜其它条件相同且适宜)试验步骤试验步骤第7页例例:试验设计：试验设计：验证验证“二氧化碳是绿色植物二氧化碳是绿色植物光合作用所必须原料光合作用所必须原料”。“自变量是什么，怎样施加？自变量是什么，怎样施加？”显然依据题意，自变量是二氧化碳，那么怎显然依据题意，自变量是二氧化碳，那么怎样施加自变量呢？可取两玻璃钟罩，编号为样施加自变量呢？可取两玻璃钟罩，编号为A和和B，各放入同种长势相同盆栽植物一株，其中，各放入同种长势相同盆栽植物一株，其中A中加适量中加适量NaHCO3，利用其水解可产生二氧化碳；，利用其水解可产生二氧化碳；B中加等量中加等量NaOH，利用其吸收二氧化碳，使装，利用其吸收二氧化碳，使装置置B缺乏二氧化碳。缺乏二氧化碳。怎样解答这个题目呢？依据上述口诀，可作以怎样解答这个题目呢？依据上述口诀，可作以下分析。下分析。第8页“因变量是什么，怎样揭示？因变量是什么，怎样揭示？”显然因变量是绿色植物是否发生了光合作显然因变量是绿色植物是否发生了光合作用，那么怎样揭示植物发生了光合作用呢？能用，那么怎样揭示植物发生了光合作用呢？能够利用光合作用可产生淀粉这一事实，试验前够利用光合作用可产生淀粉这一事实，试验前将装置将装置A和和B置于暗室中饥饿，消耗掉叶片内淀置于暗室中饥饿，消耗掉叶片内淀粉，饥饿一定时间后在相同且适宜光照强度下粉，饥饿一定时间后在相同且适宜光照强度下照射一段时间后，再从照射一段时间后，再从A和和B中各取一张叶片，中各取一张叶片，脱色后加碘液一滴，利用淀粉遇碘变蓝色来判脱色后加碘液一滴，利用淀粉遇碘变蓝色来判断是否有淀粉生成，继而判断是否发生了光合断是否有淀粉生成，继而判断是否发生了光合作用，从而揭示了因变量。作用，从而揭示了因变量。第9页“无关变量是什么，怎样控制？无关变量是什么，怎样控制？”在本题中，无关变量包含：试验环境温度、在本题中，无关变量包含：试验环境温度、湿度、大气压等；植物种类，玻璃钟罩大小，湿度、大气压等；植物种类，玻璃钟罩大小，光照强度等等，那么怎样控制这些无关变量呢光照强度等等，那么怎样控制这些无关变量呢？这就需要利用对照性标准，把上述玻璃钟罩？这就需要利用对照性标准，把上述玻璃钟罩A组和组和B组放到组放到相同且适宜相同且适宜试验环境中，从而排除试验环境中，从而排除了无关变量对试验干扰。了无关变量对试验干扰。Q2:A组和组和B组哪组为试验组组哪组为试验组,哪组为对照组哪组为对照组?B组为试验组组为试验组,A组为对照组。（正常条件下为对照组）组为对照组。（正常条件下为对照组）第10页答案答案:试验步骤试验步骤：取两只大小适当取两只大小适当相同相同玻璃钟罩，编号为玻璃钟罩，编号为A和和B,各罩住各罩住一株一株同种且长势相同同种且长势相同盆栽绿色植物，其中盆栽绿色植物，其中A加加适量适量NaHCO3，B加加等量等量NaOH，密闭不漏气。密闭不漏气。将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内淀粉，饥饿一定时间后，从暗室中取出，在淀粉，饥饿一定时间后，从暗室中取出，在相同且适相同且适宜宜条件下光照一段时间，使其进行光合作用。条件下光照一段时间，使其进行光合作用。一段时间后，取装置一段时间后，取装置A和和B中植物各一片叶，放入盛中植物各一片叶，放入盛有酒精烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。有酒精烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。将已脱色叶片取出，平铺在一个培养皿内，用清水将已脱色叶片取出，平铺在一个培养皿内，用清水冲洗后，各加一滴碘液，观察叶片颜色改变。冲洗后，各加一滴碘液，观察叶片颜色改变。试验结果试验结果：A中叶片变蓝，中叶片变蓝，B中叶片不变蓝。（因本试中叶片不变蓝。（因本试验为验证性试验，试验结果是可预见性。）验为验证性试验，试验结果是可预见性。）试验结论试验结论：绿色植物光合作用需要二氧化碳。：绿色植物光合作用需要二氧化碳。第11页第12页（1）试验中，甲组为对照组。）试验中，甲组为对照组。（2）将天竺葵放在黑暗处一昼夜目标）将天竺葵放在黑暗处一昼夜目标是使叶片内原有淀粉消耗掉是使叶片内原有淀粉消耗掉（3）用碘液分别检验后，不能变蓝叶）用碘液分别检验后，不能变蓝叶片是片是B，说明它没有进行光合作用说明它没有进行光合作用第13页 训练题训练题1.现有一个植物种子，已经知道它萌发受水分、现有一个植物种子，已经知道它萌发受水分、温度和氧气影响，但不了解其萌发与光照是否温度和氧气影响，但不了解其萌发与光照是否相关，为相关，为探究探究光有没有对该种子萌发影响，请光有没有对该种子萌发影响，请你依据所给材料和用具设计出试验方法步骤，你依据所给材料和用具设计出试验方法步骤，预测可能试验结果，并分别得出对应结论。预测可能试验结果，并分别得出对应结论。材料和用具：数量充分铺有滤纸培养皿、无菌材料和用具：数量充分铺有滤纸培养皿、无菌水、表面消毒过种子等水、表面消毒过种子等方法步骤：方法步骤：试验结果及对应结论：试验结果及对应结论：第14页方法步骤方法步骤：向培养皿中倒入适量水，将向培养皿中倒入适量水，将等量等量同种同种种子分别放入两组培养皿中种子分别放入两组培养皿中,编号为编号为A,B。将将A组置于有光照环境中，组置于有光照环境中，B组置于黑暗环境组置于黑暗环境中，中，其它条件相同且适宜其它条件相同且适宜。过一定时间后测过一定时间后测发芽率发芽率.试验结果及对应结论：试验结果及对应结论：A组萌发，组萌发，B组组也萌发也萌发(或答发芽率相当或答发芽率相当)，该种植物种子萌发不，该种植物种子萌发不受光影响。受光影响。A组萌发，组萌发，B组不萌发组不萌发(或答或答A组发组发芽率高于芽率高于B组组)，光是该种植物种子萌发必要条，光是该种植物种子萌发必要条件之一。件之一。A组不萌发，组不萌发，B组萌发组萌发(或答或答B组发芽组发芽率高于率高于A组组)，光抑制该种植物种子萌发。，光抑制该种植物种子萌发。第15页2.胰高血糖素对小白鼠和人含有相同生理作用。为了胰高血糖素对小白鼠和人含有相同生理作用。为了验验证证“胰高血糖素含有升高血糖生理作用胰高血糖素含有升高血糖生理作用”，请以小白鼠，请以小白鼠为试验对象设计试验步骤，预测试验结果，并写出试验为试验对象设计试验步骤，预测试验结果，并写出试验结论。结论。（一）试验材料和用具：（一）试验材料和用具：正常试验小白鼠正常试验小白鼠2只只，生理盐水，用生理盐水配制适，生理盐水，用生理盐水配制适宜浓度胰高血糖素溶液，本尼迪克试剂，注射器，试管，宜浓度胰高血糖素溶液，本尼迪克试剂，注射器，试管，烧杯等。烧杯等。（二）试验步骤：（二）试验步骤：（试验提醒：采取腹腔注射给药，给药剂量不作试验设（试验提醒：采取腹腔注射给药，给药剂量不作试验设计要求；给药计要求；给药1小时后，用注射器在小鼠膀胱处穿刺取小时后，用注射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液）尿液）（三）试验结果（三）试验结果预测、解释和结论预测、解释和结论：第16页试验步骤：试验步骤：（1）将试验鼠编为）将试验鼠编为AB，A鼠腹腔注射鼠腹腔注射适适量量胰高血糖素溶液；胰高血糖素溶液；B鼠腹腔注射鼠腹腔注射等量等量生理盐水。生理盐水。（2）将两支试管分别编号为）将两支试管分别编号为1号和号和2号，各加入等量本号，各加入等量本尼迪特试剂。尼迪特试剂。（3）给药）给药1小时后，对两只小白鼠采尿液，小时后，对两只小白鼠采尿液，A鼠尿液放鼠尿液放入入1号试管内，号试管内，B鼠尿液放入鼠尿液放入2号试管内。号试管内。（4）将两支试管摇匀后，放入盛有开水烧杯内水浴加）将两支试管摇匀后，放入盛有开水烧杯内水浴加热，待冷却后，观察两支试管溶液颜色改变。热，待冷却后，观察两支试管溶液颜色改变。(三三)预测、解释：预测、解释：1号试管中应该出现红黄色沉淀，表明试验鼠尿液中有号试管中应该出现红黄色沉淀，表明试验鼠尿液中有葡萄糖；葡萄糖；2号试管未出现红黄色，表明对照鼠尿液中无葡萄糖。号试管未出现红黄色，表明对照鼠尿液中无葡萄糖。试验结论：胰高血糖素含有升高血糖生理作用。试验结论：胰高血糖素含有升高血糖生理作用。第17页试验目标书写：探究或验证试验目标书写：探究或验证试验原理书写：试验原理书写：试验原理表述内容试验原理表述内容:1.自变量对因变量作用自变量对因变量作用2.因变量提醒方法因变量提醒方法第18页对照类型对照类型对照是试验控制伎俩之一，目标还是在于消除对照是试验控制伎俩之一，目标还是在于消除环境原因（无关变量）对试验结果影响。按对环境原因（无关变量）对试验结果影响。按对照内容和形式上不一样，通常有以下对照类型：照内容和形式上不一样，通常有以下对照类型：（1）空白对照）空白对照指不做任何试验处理对象组。比如，在指不做任何试验处理对象组。比如，在“探究探究X物质对细胞分裂影响物质对细胞分裂影响试验中，向甲试管溶试验中，向甲试管溶液加入液加入X试剂，而乙试管溶液不加试剂，比较试剂，而乙试管溶液不加试剂，比较它们改变。这么，甲为试验组，乙为对照组，它们改变。这么，甲为试验组，乙为对照组，且乙为经典空白对照。且乙为经典空白对照。第19页（2）本身对照）本身对照指试验与对照在同一对象上进行，即指试验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。如不另设对照组。如植物细胞质壁分离植物细胞质壁分离和复原和复原试验，就是经典本身对照。本试验，就是经典本身对照。本身对照，方法简便，关键是要看清楚身对照，方法简便，关键是要看清楚试验处理前后现象改变差异，试验处试验处理前后现象改变差异，试验处理前对象情况为对照组，试验处理后理前对象情况为对照组，试验处理后对象改变则为试验组。对象改变则为试验组。第20页（3）条件对照）条件对照即虽给对照组施以部分试验原因，但不即虽给对照组施以部分试验原因，但不是所研究试验处理原因；这种对照方法是所研究试验处理原因；这种对照方法是指不论试验组还是对照组对象都作不是指不论试验组还是对照组对象都作不一样条件处理，目标是经过得出两种相一样条件处理，目标是经过得出两种相对立结论，以验证试验结论正确性。对立结论，以验证试验结论正确性。比如，在比如，在“探究探究X X物质对细胞分裂影响物质对细胞分裂影响”试验中，向甲试管溶液加入含试验中，向甲试管溶液加入含X X试剂某溶试剂某溶液，而乙试管溶液加对应溶剂，比较它们液，而乙试管溶液加对应溶剂，比较它们改变。这么，甲为试验组，乙为对照组，改变。这么，甲为试验组，乙为对照组，且乙为经典条件对照。且乙为经典条件对照。第21页（4）相互对照）相互对照指不另设对照组，而是几个试验组相指不另设对照组，而是几个试验组相互作为对照。如互作为对照。如“探究温度对种子萌探究温度对种子萌发影响发影响”试验中，不一样温度各组都试验中，不一样温度各组都为试验组，起相互对照作用。为试验组，起相互对照作用。第22页