高中生物实验设计

高中生物实验设计

潘卓

一、教学目标：

知识目标：

1、辨别探究性实验和验证性试验，写出实验结论

2、分析得出高中生物实验原理

3、区别和处理实验变量、反应变量和无关变量，设计对照实验思路

能力目标：

1、具备验证简单生物学事实的能力，能设计实验、提出实验思路，并能对实验现象和结果

进行解释、分析和处理。

2、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、实验与调查，假说演绎、

建立模型与系统分析等科学研究方法。

情感目标：树立辩证唯物主义观点，逐步形成科学的世界观

二、教学重难点：

重点：实验原理和对照性实验的设计

难点：实验变量，无关变量和反应变量的操控、控制和检测

三、教学设计：

【视频展示】

考试说明解读：（二）实验与探究能力

1．能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。

2．具备验证简单生物学事实的能力，能设计实验、提出实验思路，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。

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、实验与调查，假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。

4．能对一些简单的实验方案进行设计并作出恰当的评价和修正。

【展示例题】：

例一、研究发现紫外线抑制植物生长，原因可能是紫外线提高了植物体内吲哚乙酸氧化酶的活性，从而催化生长素氧化为3－亚甲基氧代吲哚，而失去促进细胞伸长的作用。现在提供生长状况相同且健康的小麦幼苗若干作为实验材料，请完成下列实验方案，以验证紫外线抑制植物生长与生长素的氧化有关。（探究紫外线抑制植物生长与生长素的氧化有关。）步骤1：将小麦幼苗平均分为甲组和乙组。

步骤2：给予甲组光照，给予乙组光照。观察两组幼苗的并测量的含量。

预测实验结果和结论：。答案：适宜的光照；同等强度的可见光和一定强度的紫外线光；高度；3－亚甲基氧代吲哚；甲组高于乙组，甲组中3－亚甲基氧代吲哚含量少于乙组，紫外线抑制了植物的生长。

【引入】如果实验目的改成：探究紫外线抑制植物生长与生长素的氧化有关。那答案哪里需要改动？

预测实验结果和结论：

若甲组高于乙组，且甲组中3－亚甲基氧代吲哚含量少于乙组，则紫外线抑制了植物的生长。若甲组低于乙组，且甲组中3－亚甲基氧代吲哚含量多于于乙组，紫外线促进了植物的生长。若甲乙两组高度差不多，且两组中3－亚甲基氧代吲哚含量相似，紫外线与植物的生长无关。

【板书】实验设计的常规解题思路：1、判断实验类型

【板书】2.明确实验目的

【教师说解】

实验目的一般在题干中呈现。审“实验目的”：例：探究不同PH对酶活性的影响。验证X对Y的影响（或关系）;探究X对Y的影响（或关系）

实验目的能告诉我们什么？

【学生解读】

1、实验类型

2、根据实验的因果关系找出自变量和因变量，一般X就是自变量，Y就是因变量

【板书】3.分析实验原理

【例题展示】（05年全国卷Ⅰ）为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠活动状况为观察指标设计实验。某同学的实验方案如下：

①将正常小鼠随机分成A、B两组，观察并记录其活动状况。

②A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组注射等量生理盐水。一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B组活动状况无变化。

③A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后，A组小鼠低血糖症状缓解，B组活动状况无变化。

该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。

请回答：

该实验原理是：

【学生思考】胰岛素具有降低血糖的作用。体内胰岛素含量过高时，引起血糖下降，机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解。

【教师解说】

什么是实验原理? 实验原理是实验步骤设计、实验结果预测、实验结果分析的依据。

怎样书写实验原理？1、实验能够这样设计的科学理论依据。2、实验能够这样检测结果的理论依据。

【例题展示】下图为测量过氧化氢酶催化过氧化氢分解放出O2的实验装置。水槽内注有清水，倒置的量筒内也充满了清水。提前制作大小相同的圆形小滤纸片若干。实验过程如下：

①制备新鲜动物肝脏的研磨液；②将4片圆形小滤纸片在肝脏研磨液中浸泡后取出，并贴

在反应小室上侧的内壁上（如图A所示）；③向反应小室内加入10 mL3％H2O2溶液（如图A所示）；④将反应小室旋转180o，放置水槽中（装置如图B）；⑤每隔30s 读取并记录量筒中水面的刻度一次，共进行5 min。

请根据实验1，设计一对照实验（实验2）探究酶浓度与酶促反应速率的关系。

实验原理：①

②

【错误展示】

【答案展示】

新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶，它可以催化H2O2分解产生O2；

不同浓度的酶催化H2O2分解，可根据O2的生成速率探究酶浓度与酶促反应速率的关系【板书】4.提出实验思路

操纵实验变量（自变量）

控制无关变量——随机分组、设置对照、条件适宜、重复实验

反应变量（因变量）捕获观察现象、测量数值

【教师讲解

高中生物实验都是在施加实验变量后得到反应变量的变化过程。

操纵实验变量。方法：设法给研究对象施加干扰，造成研究对象的变化，从而使研究对象在被干扰状态中反映出某些特征、暴露出某种现象和属性。

反应变量类型：1、观察特异颜色变化、沉淀反应2、观察形态结构、生理特征变化

3、测量生长发育速度

4、测量生化反应速度

方法:根据实验原理和实验条件确定观察和测量的指标及方法。

控制无关变量的方法：1、排除因实验对象个体差异带来的影响。------生长状况一致、随机分组

2、设法创造稳定的、维持不变的相同条件进行对照，以抵消或排除这些条件对实验对象的干扰。------设置对照

3、设法提供适宜条件，以排除不利环境条件对实验对象的影响。

4、重复实验，排除偶然性，减少实验误差。

实验组就是施加实验变量，从而得到反应变量。而作为对照组则一般不施加实验变量，导致反应变量改变或消失。进而对照分析得出科学结论。

【例题展出】验证甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育：

实验步骤：

1、将3个相同的玻璃缸分别编为1、

2、3号。

2、将15条同时孵化的同种蝌蚪（体长均为15mm），随机分为3组（每组5条），分别放入3个玻璃缸中，在适宜的相同水质、饲料、温度条件下饲养。

3、1号中加入甲状腺激素5mg ，2号中加入甲状腺抑制剂5mg，3号中不加任何药物。

4、向1号、2号玻璃缸中连续投药7d，每天一次，药量相同。

5、实验期间，每天按时用标尺测量蝌蚪的体长，观察前肢、后肢和尾的变化，并记录。【提问】：其中的实验变量、反应变量、无关变量分别是什么？

【例题展示】例题1为探究二氧化硫对植物叶片的影响，请根据所给的材料和用具，设计相关的实验步骤。

材料用具：长势相同的盆栽黄瓜幼苗2株，2只相同的小烧杯，大小相同的玻璃罩2个，玻璃板2块（比玻璃罩口径略大）、稀硫酸、亚硫酸钠，凡士林、水

【学生解答】

实验变量：SO2 操纵方法：使稀硫酸和亚硫酸钠反应生成SO2，干扰黄瓜幼苗生长无关变量：光照、温度控制方法：①设置空白对照：不添加SO2其它因素与实验组相同等环境因素②适宜的环境

反应变量：黄瓜叶片生检测方法：观察黄瓜叶片生长状况的变化

长状况

【学生解答】

实验步骤：

1、将2盆黄瓜幼苗分别放在玻璃板中央，罩上玻璃罩，并标号。

2、在1个小烧杯中加入一定量的亚硫酸钠和稀硫酸，放入1号玻璃罩内，取另一小烧杯中加入等量的清水，放入2号玻璃罩内。用凡士林密封两个装置。

3、将两个装置同时放在光照、温度等条件相同的适宜环境中。

4、定时观察黄瓜幼苗叶片的生长情况，并记录。