第31讲实验与探究突破实验与探究一、研究生物学问题的一般程序研究生命科学必须建立唯物主义认识论的思维方法。研究生命科学的程序包括观察、假设、实验、对假设的进一步修正、得出结论,并在此基础上进一步地观察,进入下一个认识周期。1.生物学的研究大多从①观察开始。5.设计严谨的⑤实验,对预测进行⑥检验,即用科学实验验证假说的正确与否。在生物学研究的实验设计中一般要设⑦对照组,要考虑实验组数量及是否需要重复实验。二、生物实验设计应遵循的六大基本原则⑩对照性原则、科学性原则、 单因子变量原则、 等量性原则、平行重复原则、随机性原则。三、生物实验设计中变量的控制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外的影响实验现象和实验结果的因素或条件。 额外变量也称干扰变量,指实验中由无关变量引起的变化和结果。显然额外变量会对反应变量起干扰作用。四、实验对照的四种类型 空白对照,不给对照组以任何处理。 自身对照,实验组和对照组都是在同一实验对象上进行的。 条件对照,给对象施以某种实验处理,但这种处理是作为对照的,或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量。 相互对照,不单独设对照组,而是几个实验组相互对照。1.从新鲜的菠菜叶片提取叶绿体色素,发现提取液明显偏黄绿色,最可能的原因是没有加入碳酸钙。 ()8.番茄幼苗在缺镁培养液中培养一段时间后,与对照组相比,其叶片光合作用强度下降的原因是光反应强度降低,暗反应强度降低。 ()突破实验与探究一、教材部分实验中的变量10二、探究性实验与验证性实验的比较1.科学性原则实验是在人为控制条件下研究事物(对象)的一种科学方法,是依据假设,在人为条件下对实验变量的变化和结果进行捕获、解释的科学方法。科学研究的过程本身就是科学,并不是说研究的结论才是科学。因此,在实验设计中必须有充分的科学依据。科学性原则包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性。2.对照性原则只有比较才能看出差异,只有通过对照才能验证我们的推论,因此,在实验设计中,要设置对照组。设置科学、合理的对照可以使实验方案简洁、明了,且使实验结论更有说服力。实验中的无关变量很多,必须严格控制,要平衡和消除无关变量对实验结果的影响。设置对照实验是消除无关变量影响的有效方法。类型3.单因子变量原则和等量原则(1)理解实验中的变量(2)自变量、无关变量与因变量之间的关系如图所示:四、设计实验方案实验设计往往是解答实验题的难点,但只要理清思路,找准方法和突破口,也能化难为易。实验的设计可遵循以下步骤:5.设计实验操作过程:大多数题目要求写出实验步骤,这是学生失分较多的地方。下面是一条书写模式,能够使书写更加有条理,思路更加清晰。(1)分组编号:根据实验要求选择适宜的材料和器材,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A、B、C,或者1、2、3,总之让人一目了然,便于实验的观察、统计、比较和叙述。常用语言: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;取两支试管,分别编号为甲、乙,各加入等量的某溶液;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。(2)实验处理:根据实验的要求分别对实验组和对照组进行处理,除实验变量外,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”的词语的准确使用,例如使用“等量”“相同”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,在相对较短的时间内就可以观察到实验的现象。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。6.实验结果、结论的预测与分析有些实验的结果可以直接用肉眼观察出来,而很多实验是化学反应类型,肉眼观察不到,应该考虑加入指示剂,借助颜色变化或仪器辅助观察。实验结果可采用文字、表格、坐标曲线等方式描述。(1)实验结果的预测:实验结果是由实验变量而引起的变化,而实验结论是根据实验结果作出的一种推论。一个正确的实验设计应达到实验目的,即得出的结论就是实验目的。特别注意弄清实验的目的是“验证”还是“探究”。如果是验证性的实验,如“验证……”“证明……”都可预测到与实验目的一致的结果。联系实验目的得出结论。结论是合理的、科学的、肯定的。不少结论是在实验要验证的内容中寻找的(此时一般只有一个结果和相应的结论,且结论与实验目的相对应)。若是探究性的实验,如“探究……”预测的实验结果不唯一,大多有三种可能:“变