科学·技术·社会　酶为生活添姿彩课程导入及其完整教案

高中生物《实验理论》专题复习

授课人：安徽全椒中学

郑和权

核心考点3 实验设计基本思路

核心考点4 实验设计的题型

解答策略2 生物高考实验试题综合模式及破解方法

基本概念

¤

假设、预期、结果、结论

知识体系构建

考试大纲中的要求

实验设计的基本内容

实验设计的基本原则

科

学

性

原

则

单

一

变

量

原

则

对

照

性

原

则

等

量

性

原

则

可

重

复

性

原

则

简

约

性

和

可

行

性

原

则

实验设计的题型

实

验

考

察

内

容

设

改

计

错

实

型

验

方

案

型

补

充

完

善

型

析

因

型

生物高考

考查方面

实验试题

基本题型

考查内容

应对策略

实验设计基本思路

验证性实验题目

生物高考实验试题综合模式及破解方法

探究性实验题目

一、考试大纲中关于实验能力的要求

（1）独立完成《考试说明》所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、

2）具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、3）具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与4）能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。

分析和处理。

调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。

方法和步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的活动和技能综合运用。（（（

二、实验设计的基本内容

1、实验名称：是关于一个什么内容的实验。

2、实验目的：要探究或者验证的某一事实。

3、实验原理：进行实验依据的科学道理。

4、实验对象：进行实验的主要对象。

5、实验条件：完成该实验必备的仪器、设备、药品条件。

6、实验方法与步骤：实验采用的方法及必需的操作程序。

7、实验测量与记录：对实验过程及结果应有科学的测量手段与准确的记录。

8、实验结果预测及分析：能够预测可能出现的实验结果并分析导致的原因。

9、实验结论：对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。

【例1】为验证甲状腺激素能促进蝌蚪发育，将90只同种、同时孵化且大小相同的蝌蚪，

随机均分为三组，饲养的水、饲料和温度等培养条件相同且适宜。甲组加入甲

状腺激素、乙组加入甲状腺激素抑制剂、丙组不加入药剂。饲养一段时间后，

观察生长情况。

1）该实验的目的是: 验证甲状腺激素能促进蝌蚪发育

. 2）该实验的假设是( B

) A．甲状腺激素抑制剂对蝌蚪的生长有影响

B．甲状腺激素能促进蝌蚪的发育

C．乙组变态发育将加快

D．甲组变态发育将滞后

3）该实验的“预期”是

( D

) A．甲状腺激素能提高神经系统的兴奋性

B．甲状腺激素能促进新陈代谢

C．甲状腺激素能抑制新陈代谢

D．甲组变态发育加快，乙组变态发育滞后

验证性实验：

预期结果是已知

的，不需讨论可直接

得出肯定的结论

探究性实验：

需对应假设分情

况讨论，无肯定结论

（（（

三、实验设计的基本原则

1、科学性原则

所谓科学性，是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验

手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本

知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。

如：“淀粉酶催化淀粉水解”实验中的试剂、材料的顺序问题。

三、实验设计的基本原则

2、单一变量原则

（1）变量：

或称因子，是指实验过程中所被操作的特定因素或条件。按性质不同，通常可分为两类：

①实验变量与反应变量（自变量→因变量）

②无关变量与额外变量（控制变量→干扰变量）

三、实验设计的基本原则

2、单一变量原则

（1）变量：

①实验变量与反应变量

实验变量，也称为自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。

反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。

通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。实验的目

的在于获得和解释这种前因后果。

如《比较过氧化氢酶和FeCl 的催化效率》实验中，FeCl 溶液和肝脏研

3 3 磨液都属于自变量，酶的活性（以过氧化氢的分解速率来表示）就是因变量。

三、实验设计的基本原则

2、单一变量原则

（1）变量：

②无关变量与额外变量

无关变量，也称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验现象

或结果的因素或条件。额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量

所引起的变化和结果。显然，额外变量会对反应变量有干扰作用，实验的

关键之一在于控制无关变量或减少额外变量，以减少误差。

如《比较过氧化氢酶和FeCl 的催化效率》实验中，

温度、加入物质

3 的量、pH、实验时间、检测方法等都属于无关变量。

三、实验设计的基本原则

2、单一变量原则

（2）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，其它因子不变，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。当然还有多变量

综合研究的原则，这在高中生物实验设计中涉及的较少。

【例2】为验证甲状腺激素能促进蝌蚪发育，将90只同种、同时孵化且大小相同的蝌蚪，

随机均分为三组，饲养的水、饲料和温度等培养条件相同且适宜。甲组加入甲状

腺激素、乙组加入甲状腺激素抑制剂、丙组不加入药剂。饲养一段时间后，观察

生长情况。

根据实验“单一变量”原则回答下列问题

（1）本实验中同种蝌蚪和相同饲养条件属于

（2）甲组加入的甲状腺激素是

（3）甲组的变化和结果是

A．自变量

B

A

。

C．额外变量

D．无关变量

。

D

。

B．因变量

（4）实验中选同种、同时孵化的大小相同的蝌蚪来做实验，其目的

是

排除蝌蚪品种和大小对实验结果的影响

。

【例3】

三、实验设计的基本原则

3、对照性原则

（1）设置对照实验的目的

a.排除无关变量对实验结果的干扰或确定实验变量对实验的影响；

b.在多种实验条件中确定最佳的实验条件；

c.便于比较和观察实验结果；

d.消除实验的误差。

三、实验设计的基本原则

3、对照性原则

（2）对照类型

对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除无关变量对实验结果

的影响。实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照、

对比，即可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。

三、实验设计的基本原则

（2）对照类型

3、对照性原则

通常，一个实验总分为实验组和对照组。实验组，是接受实验变量处理

的对象组：对照组，也称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理

的对象组，从理论上说，由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的，

被平衡了的，故实验组与对照组两者之差异，则可认定为是来自实验变量的

效果，这样的实验结果是可信的。按对照的内容和形式上的不同，通常有以

下对照类型：

三、实验设计的基本原则

（2）对照类型

①空白对照：

3、对照性原则

指不做任何实验处理的对象组。

C

例如，在“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”的实验中，向甲试管

溶液加入试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的

变化。这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。空白

对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。

三、实验设计的基本原则

（2）对照类型

②自身对照：

3、对照性原则

指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。自身对照的关键是：

要观察实验处理前后实验材料的变化。实验操作前的为对照组，实验操作后

的为实验组

。

如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。自身对

照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，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。

三、实验设计的基本原则

3、对照性原则

（2）对照类型

③条件对照：

指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，目的

如：“甲状腺激素饲养小蝌蚪”的实验：

甲组：饲喂含甲状腺激素的饲料；

乙组：饲喂含甲状腺抑制剂（能抑制甲状腺分泌）的饲料；

丙组：饲喂正常饲料。

其中丙组为空白对照，而乙组为条件对照。

是增加实验的可信度。

三、实验设计的基本原则

3、对照性原则

（2）对照类型

④相互对照：

指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，在等组实验法中，大都是运用相互对照。

如“验证pH值对淀粉酶活性的影响”，设置pH值分别为5.0、

6.2、6.8、7.4、8.0的5支试管，这5支试管间相互对照。

三、实验设计的基本原则

（3）对照实验的设置要求

3、对照性原则

一般以单因素变量的对照实验设计为主：对照组和实验组只能有一个变

量的差异（单一变量原则）；

要具体分析设置对照的目的：一般将我们要研究的变量作为实验组和对

照组中有差异的变量，（对照组一般为不施加变量、给予非合适的变量或维

持原状）而对将要排除的无关变量设置为相同；

一般一个对照实验只能确定一个实验变量，如要确定多个实验变量，可

以设置多组单因素对照实验，并将要确定的实验变量设置成差异因素。

【例4】下图的甲是在有光条件下绿色植物进行光合作用释放氧气的装置；若要证明植物

放氧必须在有光的条件下进行和有光条件下放氧必须有植物参与，则作为甲的对

照实验装置分别是：

乙和丙

三、实验设计的基本原则

4、等量性原则

由于实验需要遵循单一变量原则，因此，对照组和实验组比较只能有一

个自变量，因此，两个组的无关变量就必须设置为等量（条件）了。

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

和生理状况等方面特点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、

洁净度等要完全一样。

三、实验设计的基本原则

4、等量性原则

③实验试剂要相同：即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体

积上等量的问题。

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。

【例5】在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，同学们发现叶绿素容易被破坏，于

是生物兴趣小组的同学开展了“进一步探究pH对叶绿素稳定性影响”

的实验。

他们先提取一些叶绿素溶液，配成一定浓度的溶液，于室温（约25℃）下进行

实验，方法和结果如下表。根据所学知识和实验结果，请回答：

叶绿素溶液的体积、

（3）该实验的无关变量是______________ 处理时间、温度

表中的Y应该为

10

____________

。

处理时间相

，原因是___________ 同，实验结果的比较才有意义（排除实验

_____________________________________ 处理时间对实验结果的干扰）

__________________________

三、实验设计的基本原则

5、可平行重复性原则

平行：相同条件

重复：重复该实验

指的是控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实

验结果影响的程度。目的在于尽可能消除非处理因素所造成的实验误差，体

现实验的科学性。

三、实验设计的基本原则

6、简约性和可行性原则

是指实验材料容易获得，实验装置简化，实验药品便宜，实验操作简便，

实验效果明显并能在较短时间内完成。从实验目的、实验原理到材料用品的

选择、实验操作等，都要符合实验者的一般认知水平，满足现有的条件，具

有实验和完成实验的可能性。

本课结束，谢谢观看！