摘要：考点5实验设计中应注意的问题 (1)科学性原则:所谓科学性原则.是指实验的原理要符合科学原理.实验结果的预期要有科学依据.实验的各个环节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. 科学性原则具有两个方面的含义:首先.必须保证实验的设计不出现科学性错误,其次.实验设计要具有科学思想和科学方法的因素.具体来说.生物学实验设计的科学性原则体现在以下几个方面: ①实验原理的科学性:实验原理是实验设计的依据.也是用来检验和修正实验过程中失误的依据.因此它必须是经前人总结或经检验得出的科学理论.5题.要求学生设计实验验证钙离子在血液凝固中的作用.题中给出了两个实验原理:血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用.若缺少它则血液不能凝固,草酸钾溶液能与血液中的钙离子发生反应.形成草酸钙沉淀.因此具有抗凝血作用.这两条原理科学而且完整.学生可由此产生明确的设计思路. ②实验材料选择的科学性:根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料.是保证实验达到预期结果的关键因素之一.孟德尔选用白花传粉的豌豆作为杂交实验的材料.以及“植物细胞的质壁分离与复原 实验选用紫色的洋葱作为实验材料都是一些经典的成功选材的范例.再如.新鲜的黑藻嫩叶是“观察细胞质流动 实验的理想材料.因其新鲜.故能保证观察到的是活细胞,因其含水量多.故能保证细胞质的流动速度快.实验现象明显,因其含叶绿体.故能使细胞质的流动速度和流动方向清晰可见,因其叶片薄.故便于制片且能在显微镜下观察.另外．黑藻在一年四季都可以培养.取材方便.有了这样的实验材料.再加上科学的方法.就可以顺利地达到实验目的. ③实验方法的科学性:只有科学而严谨的实验方法.才能得出正确而可靠的实验结果.如证明植物细胞呼吸释放二氧化碳的实验是这样设计的:通人的空气首先经过NaOH溶液除去其中的CO2.再经过 Ca(OH)3溶液检验C02是否除尽.最后才通人装有萌发种子的密封瓶中.只有经过这样的步骤．才能完全排除干扰因素(空气中C02).才能证明瓶中排出的C02确实来源于种子. ④实验结果处理的科学性:这是指对于实验得出的结论不能简单对待.而应该首先记录.然后整理．最后再经过仔细分析.找出它们所能够透露给我们的最大信息量.如下面这个实验:用含有各种必需矿质元素的溶液培养大麦.48h后测定几种离子的浓度占该离子开始浓度的百分比.实验结果如表9-29-1: 表9 29 1 实验条件 水分消耗/mL Ca2+.K+.Mg2+(%) 光照 1090 135,27,179 黑暗 534 105.35.113 上面的结果因为经过了记录和整理.所以使人一目了然.观看这个实验结果.首先要分析出该实验中设计了哪些对照组.由上表可知.表中出现三组对照:一组是有光与无光,一组是水分的吸收与矿质元素的吸收,还有一组是不同的矿物质元素的吸收情况比较.所以.我们分析实验结果时.也应从这三方面人手.得出如下实验结论:一是植物对水分和矿质元素的吸收.与光有一定的关系,二是植物对水分和矿质元素的吸收是相对独立的两个过程,三是植物对矿质元素的吸收具有选择性. (2)平行重复原则:任何实验必须有足够的实验次数.才能避免结果的偶然性.使得出的结论科学.准确.平行重复原则要求控制某种因素的变化强度.在同样条件下重复实验.观察其对实验结果的影响程度. (3)单一变量原则:该原则可使实验中的复杂关系简单化.使结果更准确.其含义是:不论一个实验有几个实验变量.都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量,实验中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰. (4)控制与平衡控制原则:该原则是指要严格地操纵自变量.获取因变量.同时.严格地均衡无关变量.以消除额外变量干扰.即尽量消除实验误差.以取得较为精确的结果.常用的方法有单组.等组及轮组实验法. (5)对照原则:对照原则是中学实验设计中最常用的原则.如有关酶的高效性.专一性和影响酶活性的条件的实验.观察植物细胞的质壁分离和复原实验等都采用了对照.通过设置对照实验.既可排除无关变量的干扰.又可增加实验结果的可信度和说服力. 对于对照实验.一个实验可包括实验组和对照组.实验组是接受自变量处理的对象组.对照组是不接受自变量处理的对象组.至于哪个作实验组.哪个作对照组.一般是随机决定的.常用的对照类型有以下几种:空白对照:对照组为不作任何处理的对象组.如“探索影响淀粉酶活性的条件 .实验中.1号试管加lmL蒸馏水.2号.3号试管分别加等量的NaOH.HCI溶液.1号试管即为典型的空白对照组,自身对照:实验与对照在同一对象上进行.不另设对照组.如“观察植物细胞质壁分离和复原 实验.即是典型的自身对照--实验处理前的对象状况为对照组.实验处理后的对象变化为实验组,条件对照:给实验组某种处理.给对照组另一条件的处理.如在“验证甲状腺激素促进幼小动物发育 的实验中.存在以下实验组和对照组,甲组:饲喂甲状腺激素,乙组:饲喂甲状腺激素抑制剂,丙组:对蝌蚪不作任何处理,相互对照:指不另设对照组.而是利用几个实验组相互对照. 考题5 )在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用 实验中.一位同学的操作过程如下: 实验步骤:第一步:取1支试管.其内注入可溶性淀粉溶液2mL, 第二步:注入新鲜的淀粉酶溶液2mL振荡, 第三步:注入斐林试剂2mL, 第四步:将试管下部放入盛有开水的烧杯中.用酒精灯加热煮沸lmin.实验现象:试管内液体仍呈蓝色. (1)该实验现象说明淀粉 (2)要使实验出现“试管中的液体由蓝色变成砖红色 的实验现象.你认为应如何改进该实验步骤? 两小题.能够说明淀粉酶具有的特性是 小题作了改进.看到了预期的实验现象.于是得出结论:淀粉酶能催化淀粉水解成麦芽糖.具有专一性.但其他同学认为这两点结论均不妥.其理由是: ① , ② 考题5点拨:最后的实验现象还是蓝色表明并没有还原性糖的产生.原因是第二步后没有将试管下部浸入60*(2左右热水中保温 5Min.因为淀粉酶在60℃左右活性最高.通过两个小题可以说明酶的催化功能与温度有关.只有在最合适的温度下活性才最高.由于实验中没有设置对照实验.所以不能说明酶具有专一性.答案:(1)没有被水解成还原糖(2)在第二步后.将试管下部浸入60℃左右热水中保温5min.然后再做第三.四步. (3)酶的活性受温度影响(或“酶需要适宜的条件 ) (4)该实验并不能证明淀粉分解的产物就是麦芽糖.只能证明淀粉分解的产物是还原糖,实验步骤中没有设置相应的对照实验.无法证明该酶具有专一性 Ⅲ．典型例题精讲精析 蓦然回首灯火阑珊

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