最新-2018届高三生物实验设计与实验分析 精品

18届高三生物实验设计与实验分析 生物学是一门以实验为基础的自然科学。生物学的理论都是人们在科学探究的过程中通过实验总结出来的。但是在实验过程中，会有多种因素影响、干扰实验结果，致使实验失败。此时，实验分析就显得很重要：一方面，可以找出并排除影响因素，使实验重做能获得成功；另一方面，还可以总结出经验教训，甚至可能还有意外的收获、新的发现，这在科学史上是不乏其例的。我们在进行实验时，首先对实验的根本目的要有深刻的认识；同时要重视实验结果，还要重视分析结果。不能只满足于实验的成功，而不愿对实验失败的原因进行分析等。因此，我们首先必须理解科学探究的一般过程，这是进行实验设计和实验分析的基本前提。 一、科学探究的一般过程 科学探究的一般过程可简单地用下图表示：

二、实验类型的分析与设计 生物科学属于自然科学的范畴，生物实验是生物科学研究的重要方法。生物实验的类型与分类的依据如下表： 分类依据 生物实验类型 精确性及环境 实验室实验、自然实验 实验研究的质和量 定性实验、定量实验 实验的研究对象 动物、植物、微生命科学、遗传、细胞、人体 生命科学实验的性质 解剖实验、生理实验、生化实验 实验的作用 析因实验、对照实验、模拟实验 实验的进程 预备性实验、决断性实验、正式实验 在中学生物学中，还有很多观察实验、调查实验、探究实验，课堂教学中还有教师的演示实验，学生独立实验等。 三、几种实验类型简介 1、实验室实验和自然实验 （1）实验室实验是指在实验室内通过各种实验仪器和设备，在人为地制造、控制或改变实验对象的状态和条件下，考察与研究实验对象的一种有目的，有计划的操作或实践活动。由于实验室内的各种环境和条件便于实验者根据实验目的或实验材料的需要人为制造、控制或改变，而受自然环境干扰较少，因此实验室实验的设计到实验的控制过程、操作过程都比较严格，其实验结果的精确度也比较高。 （2）自然实验是在研究对象处于自然环境中和自然状态下对其加以考察的一种实践活动。自然实验的优点是把观察的自然性和实验的主动性结合在一起，因此自然实验在生命科学实验中被广泛应用。由于自然实验中对某些自然因素的控制不容易严格把握，常常影响其实验结果的精确性。比如：生态学、环境科学以及生物学的生活习性方面的实验研究等都离不开自然实验。

发现问题 提出假设 设计实验 方案 实施实验 假设成立 假设不成立 分析实验 结果 得出实验

结论 2、探索性实验与验证性实验 （1）探索性实验是探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系的实验方法。探索性实验的特点就是对研究对象的不了解，或不完全了解，全凭实验者去“摸索”和“尝试”，所以探索性实验也称“试验”。 （2）验证性实验是验证某一个理论是否正确的实验。当对研究对象有一定的了解，并形成一定认识或提出某种假说时，就需要用实验来证明其正确与否。因此，验证性实验是把研究对象引向深入的重要环节。验证性实验有两种：一种是实验者验证自已提出的某种设想或假说；另一种是对别人提出的某种理论、假说或成果的验证。 实际上，在生物学科研究的过程中，探索性实验和验证性实验往往是不可分割的。验证性实验的结论也并非都是已知的，假设本身就不是结论，只能是一种预期。在对研究对象的探索过程中，对未知的研究目标，必然要提出假设或猜想，并做出预期，只有通过验证性实验性实验来证明假设的正确与否，才能得出科学和结论。虽然探索性实验是带有尝试性质的，但仍然是有一定的目标和方向的，只不过验证性实验的目标更具体。 3、定性实验与定量实验 （1）定性实验是判断研究对象具有哪些性质，并判断某种物质的成分、结构或者鉴别某种因素是否存在，以及某些因素之间是否具有某种关系的一种实验方法。一般来说，定性实验要解决的是“有与无”、“是与否”的问题，多用于某些探索性实验的初期阶段。主要是把注意力集中于了解研究对象“质”的特性方面，是进行定量实验的基础。 （2）定量实验是为了研究对象的性质、组成及影响因素有更深入的认识，就必须探究它们之间的数量关系，否则，得出的结论就可能是相反的。这种揭示各因素之间数量关系的实验称为定量实验。测量是定量实验的重要手段和方法。实际上，生物实验中的量化也是可以用数学函数式表达的，特别是现代生命科学的发展，生命科学统计学已经成为一门重要的生物实验工具学科。 定量实验有定性实验不能取代的作用。它能够从测量到的具体数量上准确地判定研究对象所具有的某种性质及其各种因素之间的函数关系或相关关系，从而更深入地揭示其生命运动规律。 4、比较实验 比较实验是通过对照或比较来研究和揭示研究对象某种属性或某种原因的一种实验方法。这种实验要设置两个或两个以上的相似组样：一个是对照组，作为比较的标准；另一个是实验组，通过某种实验步骤，在两组之间判定实验组是否具有某种性质或影响。在实际研究中，根据需要，又把比较实验分为相对比较实验和对照比较实验。 （1）相对比较实验是在两种或多个相似组样之间进行比较，以确定实验组样之间某种特性上的异同、优劣。比如：对双子叶植物和单子叶植物的各个器官解剖后进行比较观察等。 （2）对照比较实验是在两个相似组样中进行，其中一个是已经确定其结果的事物，称之为“对照组”，让其自然发展，实验者对之不加干涉；另一组是未稳中有降的、需要研究的事物，称其为“实验组”。将实验组中的未知因素同对照组的已知因素进行对照比较，通过对实验组的人为干预，以确定该因素的影响作用。对照比较实验在生物学研究中是广泛应用的。依据对研究对象的影响与否，又可以将对照比较实验分为“阳性对照”和“空白对照”。 阳性对照给对照组施以已经被证明是一种有效的处理因素。空白对照给对照组施以对研究对象没有任何影响的处理因素，这样的对照叫空白对照。说明的是“空白”绝不是什么影响因素都不给予，而是针对实验组所要研究的因素给予空白，以突出或纯化所要研究的因素。在对照比较实验中，为了获得可靠的实验结果，应该注意以下两点：第一，除了用于比较的因素外，其他因素必须加以严格控制，并尽量趋于相同；第二，要注意消除实验中的系统误差，这需要采取随机方法抽取样本，并运用数理统计的方法来做出显著性检测。 相对比较实验和对照比较实验虽然都是通过比较的方法进行实验，但两者的不同在于相对比较实验只是对比较的双方做出差异的鉴别，而对照比较实验需要通过与已知因素的对照来确定未知因素的影响或作用。因此，对照比较实验中对相关因素的控制作用即人为干预的作用更大。 5、析因实验 生物科学史中的一些实验，是生物学家针对某些生命现象或生命运动的变化来寻找其原因而进行的。这种实验称为析因实验。析因实验的特点是：结果是已知的，即所表现出的生命现象是客观的、可见的，而影响或造成这种现象或结果的各种因素，特别是主要因素是未知的。通过析因实验对未知原因的探索，常常导致科学上和重大发现，或科学理论的建立。 析因实验还可以用于探索性实验中实验现象和结果与预期的不一致，或实验出现了异常现象时。在解决实际生活或生产中的具体问题时，也常会用到析因实验。 6、模拟实验 在研究工作中，由于对研究对象不能或不允许进行实际实验，为了取得对研究对象的认识，根据已知的事实、经验和一定的科学理论，设计和构想出研究对象的“替代物”，通过对替代物的实验，以获取研究对象的信息和资料。这种实验就叫做模拟实验。模拟实验是根据相似性原理，用模型来代替研究对象的。这种实际存在的研究对象叫“原型”，而模拟的“替代物”叫“模型”。在实验研究中，实验手段只直接作用于模型，而不直接作用于原型。模拟实验中的模型大致可分为两大类，一类是理论模型，另一类是实物模型。理论模型包括图像模型、逻辑模型和数学模型。实物模型可分为自然模型和人造模型。自然模型是人们从自然界已有的事物中选择出来代替原型作为研究对象的事物。比如：医学中选择某种动物作为人类的模型进行药物反应实验。自然模型在生物实验中有着广泛的应用。人造模型是指人工制造出来的代替原型进行实验的某种装置。人造模型是通过人的控制，人为地制造与原型更为相似或更为一致的模型，它可以克服自然模型的局限性，从而使得模拟实验的结果更为精确和科学。总之，作为实物模型应具备这样的几个特点：（1）与原型有相似关系，即在结构或功能上是相似的。（2）能被人的感官直接感知。（3）可用作实验对象。 四、实验设计与实验分析题型及解题基本步骤 实验设计类试题包括两种题型：实验设计和实验方案评价。实验设计题的设计思路通常是题目给出实验目的、实验试剂和用品，要求考生据此设计实验。设计的实验有验证性的，也有探索性的，有的试题还会要求考生预测和分析实验结果。实验方案评价题与实验设计题关系密切，如果考生有清晰的实验设计思路，解答这类问题并不困难。这类题目的设计思路通常是给考生一个或几个实验方案，这些方案或者不完整或者有几项明显的错误或者让考生自己判断实验设计是否合适。实验设计类试题的解题基本步骤可大致归纳如下： 1．明确实验目的及要求：仔细阅读题目，从题干中提取以下信息；本实验研究的问题、实验提出的假设。 2．分析实验原理：结合所学知识、题目中给出的背景材料及其他基本条件如器材、试剂等，分析实验原理。 3．设计实验方案：选择合适的实验材料，合理设置变量和对照，并引入科学的测量方法。 4．预测实验结果：预测应出现的实验结果（验证性实验）或可能出现的多种实验结果（探索性实验），并科学地加以描述。 5．得出科学的实验结论：分析实验结果或处理实验数据，肯定或否定假设，从而得出相应的结论。 实验分析类试题也有两种题型，即解释实验现象、结果和根据实验结果得出实验结论。实验分析类试题与实验设计类试题虽然在题目形式和具体要求上有些差异，但在思考方法上