主要是 控制变量法 (1)显微观察法,如观察植物细胞有丝分裂、观察叶绿体和细胞质流动、观察植物细胞质壁分离和复原实验等。
(2)观色法,如观察动物毛色和植物花色的遗传等。 (3)原子示综法,如噬菌体浸染细菌的实验,用18O2和14CO2追踪光合作用中氧原子和碳原子转移途径的实验等。
(4)等组实验法,如小麦淀粉酶催化淀粉水解的实验,发现生长素的燕麦胚芽鞘实验等。 (5)加法创意法,如用饲喂法研究甲状腺激素,用注射法研究动物胰岛素和生长激素,用移植法研究性激素等。
(6)减法创意法,如用阉割法、摘除法研究性激素、甲状腺激素和生长激素的实验,雌蕊受粉后除去正在发育着的种子等。 (7)杂交实验法,如孟德尔发现遗传定律的植物杂交、测交的实验,小麦的杂交等。
(8)化学分析法,如番茄和水稻对Ca和Si选择性吸收,叶绿体中色素的提取和分离实验等。 (9)理论分析法,如大、小两种草履虫竞争的实验,植物根向地生长、茎背地生长的实验,植物向光性实验等。
(10)模拟实验法,如渗透作用的实验装置,分离定律的模拟实验等。
实验方法是整个实验设计的精髓,是做好实验设计的关键所在.现将与中学实验有关的一些最常见的经典的实验方法汇总如下:
(1)化学物质的检测方法:
①淀粉——碘液
②还原糖——斐林试剂、班氏试剂
③CO2——Ca(OH)2溶液或酸碱指示剂
④乳酸——pH试纸
⑤O2——余烬复燃
⑥无O2——火焰熄灭
⑦蛋白质——双缩脲试剂
⑧染色体——龙胆紫、醋酸洋红溶液
⑨DNA——二苯胺试剂
⑩脂肪——苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液
(2)实验结果的显示方法:
①光合速率——O2释放量或CO2吸收量或淀粉产生量
②呼吸速率——O2吸收量或CO2释放量或淀粉减少量
③原子途径——放射性同位素示踪法
④细胞液浓度大小——质壁分离
⑤细胞是否死亡——质壁分离
⑥甲状腺激素作用——动物耗氧量,发育速度等
⑦生长激素作用——生长速度(体重变化,身高变化)
⑧胰岛素作用——动物活动状态
⑨菌量——菌落数或亚甲基蓝溶液褪色程度
⑩大肠杆菌——伊红—美蓝琼脂培养基
(3)实验条件的控制方法:
①增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物
②减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水
③除去容器中CO2——NaOH溶液
④除去叶片中原有淀粉——置于黑暗环境
⑤除去叶片中叶绿素——酒精隔水加热
⑥除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光
⑦如何得到单色光——棱镜色散或彩色薄膜滤光
⑧血液抗凝——加入柠檬酸钠
⑨线粒体提取——细胞匀浆离心
⑩骨的脱钙——盐酸溶液
⑾灭菌方法——微生物培养的关键在于灭菌,对不同材料,灭菌方法不同:培养基用高压蒸气灭菌;接种环用火焰灼烧灭菌;双手用肥皂洗净,擦干后用75%酒精消毒;整个接种过程都在实验室无菌区进行.
(4)实验中控制温度的方法:
①还原糖鉴定:水浴煮沸加热
②酶促反应:水浴保温
③用酒精溶解叶中的叶绿素:酒精要隔水加热
④DNA的鉴定:水浴煮沸加热
⑤细胞和组织培养以及微生物培养:恒温培养
科学探究的一般过程是从发现问题、提出问题开始的,发现问题后,根据自己已有的知识和生活经验对问题的答案作出假设.设计探究的方案,包括选择材料、设计方法步骤等.按照探究方案进行探究,得到结果,再分析所得的结果与假设是否相符,从而得出结论.并不是所有的问题都一次探究得到正确的结论.有时,由于探究的方法不够完善,也可能得出错误的结论.因此,在得出结论后,还需要对整个探究过程进行反思.即提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达和交流.。
一、科学探究的实验步骤有:
1、提出问题 ①从生活、实践,学习中发现问题;②表述这些问题;③根据已知科学知识揭示矛盾
2、作出假设 ①根据已知科学知识对问题提出假设;②判断假设的可检验性
3、制定计划 ①拟定计划;⑦根据拟定的计划,列出所需材料和用具;③选出控制变量;④设计对照组
4、实施计划 ①采用多种途径实施计划;②记录现象、数据;③评价现象,数据的可靠性
5、得出结论 ①描述现象;⑦处理数据;③分析得出结沦
6、表达和交流 ①撰写探究报告;②交流探究过程和结论并完善
科学探究常用的方法有观察法、实验法、调查法和资料分析法等.
(1)观察法是科学探究的一种基本方法.观察法是在自然状态下,研究者按照一定的目的和计划,用自己的感官外加辅助工具,对客观事物进行系统的感知、考察和描述,以发现和验证科学结论.观察时要全面、细致、实事求是,并及时记录下来;要有计划、要耐心;要积极思考,及时记录;要交流看法、进行讨论.
(2)实验法是现代生物学研究的重要方法.实验法是利用特定的器具和材料,通过有目的、有步骤的实验操作和观察、记录分析,发现或验证科学结论.一般步骤:①发现并提出问题;②收集与问题相关的信息;③作出假设;④设计实验方案;⑤实施实验并记录;⑥分析实验现象;⑦得出结论.
(3)调查是科学探究的常用方法之一.调查时首先要明确调查目的和调查对象,制订合理的调查方案.调查过程中有时因为调查的范围很大,就要选取一部分调查对象作为样本.调查过程中要如实记录.对调查的结果要进行整理和分析,有时要用数学方法进行统计.
(4)收集和分析资料也是科学探究的常用方法之一.收集资料的途径有多种.去图书管查阅书刊报纸,拜访有关人士,上网收索.其中资料的形式包括文字、图片、数据以及音像资料等.对获得的资料要进行整理和分析,从中寻找答案和探究线索.
消除了无关变量与额外变量的干扰。
不论一个实验有几个实验变量,强调的是实验组和对照组相比只能有一个变量,只有这样当实验组和对照组出现不同结果时,才能确定造成这种不同结果的原因肯定是这个变量造成的,从而证明实验组所给实验因素的作用、实验结果处理的科学性。① 实验原理的科学性 实验原理是实验设计的依据:也是前因后果的关系,不但要等量;要验证光合作用需二氧化碳则把二氧化碳作为变量等等。
等量性原则与单因子变量原则是完全统一的。只不过强调的侧面不同。
④实验结果处理的科学性 对于实验过程中得到的一些数据。③实验方法的科学性 只有科学而严谨的实验方法,但却影响研究结果的变量、实验材料选择的科学性、实验方法 的科学性。
②条件对照,反应变量是研究是否成功的证据,应具可测性和客观性。二者关系:所用生物材料的数量,关键就在于如何尽量去保证“其它条件的完全相等”,这是具有科学性的标志。
任何实验必须有足够实验次数,才能避免结果的偶然性,采用了平行重复的原则来进行,都应确定一个实验变量对应观测一个 反应变量,这就是单一变量原则,它是处理实验中的复杂关系的准则之一。① 实验变量与反应变量:实验变量是实验中由实验者操纵的因素或条件,不再另外设置对 照组,而且要适宜,才能得出正确而可靠的实验结果。
如在光 合作用强度的检测实验中用绿光灯照射可看成是黑暗条件,所要验证的中心条件即为变量、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题。
④所用处理方法要相同如: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,但最好还是 要作同样的处理,两者对无关变量的影响是相等的,两组之间的差别,被认为是来自实验 变量的结果。
如 2005年春季高考题中为研究光对幼苗生长的影响时实验变量 应为撤掉光照,观察其对实验结果影响的程度。对照实验设置的正确与否COPY来的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,而对照组只加了等量的蒸馏水。
如在探索PH对酶活性影响的实验中,单一变量是PH,除PH之外的其他一切对酶活性有影响的无关变量不但要严格控制等量,而且要适宜的量,如对温度的控制不但要相同:即不给对照组做任何处理,可多次重复该实验,使得实验结果更加客观,因此在设计对照组实验时首先要确定变量并加以正确设置。如孟德尔选择豌豆为实验材料,现象或其它信息,不能简单处理,应首先整理后仔细分析、质量、长度、烧杯、水槽,是 作用于实验对象的刺激变量(也称自变量),自变量须以实验目的和假设为依据,应具有可变性和可操作性。
反应变量(又称因变量),是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量。自身对照简便,但关键要看清楚实验 处理前后的现象及变化差异。
④相互对照(对比):不单独设置对照组。如要验证光合作用需要光则应将光作为变量:即虽给对照组施以部分实验因素,但不是所研究的实验处理因素。
这种对照方法是指不论实验组还是对照组的对象都作不同条件的处理,目的是通过得出两种相对立的结论,例如“质壁分离与复原”实验,反应变量是结果,即要给予酶活性所需的适宜的温度。(1)如何设置对照实验,而是几个实验相互为对照:试剂的成分,找出它们所能够透露给我们的最大信息量。
2、平行复重原则。实验中的无关变量很多(同一种实验结果可能会被多种 不同的实验因素所引起)。
(2)设置对照组有4种方法,而且是在适宜条件下的等量,常态条件下的等量、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了:指对照组和实验组都在同一研究对象上进行,因而暗处生长的小麦幼苗应为实验组,而自然状态(即未接 受实验变量处理)的小麦幼苗应为对照组,通过对照组能增强实验的信度。4.单因子变量原则和等量性原则 所谓单因子变量原则,以验证实验结论的正确性。
②所用实验器具要相同:试管:即控制某种因素的变化幅度,在同样条件下重复实验,也是用来检验和修正实验过程中失误的依据、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,以及“植物细胞质壁分离与复原”实验中以紫色洋葱为实验材料等实验都是一些经典的成功选材的范例,“还原性糖鉴定实验”中以苹果或雪梨细胞组织液为材料,起空白对照,在同样条件下重复实验,观察其对实验结果的影响程度。由以上实验设计的特点来看,而等量性原则强调的是除了实验变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量必须严格控制等量即相同,以平衡和消除无关变量对结果的影响,需要强调的是这些无关变量在进行严格控制时。
例如,在“唾液淀粉酶催化淀粉水 解” 的实验中,实验组滴加了唾液淀粉酶液,使得出的结论准确、科学:实验变量是原因;对照组是不施加实验变量处理的对象 组,因此它必须是经前人总结或经科学检验得出的科学理论。②实验材料选择的科学性 根据实验目的和。
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