实验与探究能力实验与探究能力

———— 实验法实验法

高级教师 郑仲贤高级教师 郑仲贤

（三）区分问题、实验目的、实验假设、 研究课题

1. 问题： 来自实际，目的是解决问题。

2. 假设： 解释、猜测（肯定或否定语句）

3. 研究课题： 一个假设对应一个课题。 自变量、因变量、以及两者之间的关系

实例分析： 7 ．目前，运动员加紧训练为参加运动会做准备，随着天气变暖，升高的温度对运动员的营养代谢会产生一定影响。为证实某些假设，研究者做了以下观察： 让自行车运动员连续 5 天进行大强度的训练，尽量消耗肌糖原；之后，在相同环境条件下，进行“运动能力与糖摄入量关系”的研究，结果如下表。

请回答下列问题：该研究的目的是：证实适当提高糖的摄入量可能 。

课题的表述课题的表述： 自变量、因变量、以及两者之间的关系

8 ． 2005 年 10 月 3 日，瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，把 2005 年诺贝尔生理学或医学奖授与澳大利亚学者巴里 ·马歇尔和罗宾 ·沃伦，以表彰他们发现了幽门螺杆菌，并证明该细菌感染胃部会导致胃炎、胃溃疡和十二指肠溃疡。（ 1 ）若对幽门螺杆菌进行体外培养，培养基的酸碱度应保持为 性。（ 2 ）“藏”在胃部的幽门螺杆菌，会导致胃炎、胃溃疡和十二指肠溃疡，是由于该细菌直接从胃壁细胞内获取营养物质，而使胃壁细胞死亡，导致溃烂，还是细菌在生活过程中，分泌毒素导致胃壁细胞溃烂。研究人员设计了下列实验，请回答其中的问题： 实验器材： 细菌培养基、 HCl 、 NaOH 、动物细胞培养液、胚胎细胞、培养皿

若干、无菌水、恒温箱等。实验步骤：①结合上述实验过程。拟定该实验的具体 的研究课题： 。②实验中高温处理的目的是 。③丙丁两组中属于对照组的是 。④设计表格记录实验可能的结果及结论：

课题的确定与表述课题的确定与表述： 一个假设对应一个课题 自变量与因变量的关系

（四）区分预期结果、实验结果、结果 分析、结论

1. 结果：即现象 预期结果：操作 + 可能出现的现象 实验结果：真实记录——记录表、坐标图

2. 结果分析：主要关注三点 事实？——观察到的现象 实验结果→预测结果 数据的规律性

3. 实验结论：事实背后的观点 自变量与因变量的本质联系

实例分析

9. 实验结果：

答案：在 20 ～ 200W范围内随着光照

强度的不断升高，光合作用产生的氧气量也在升高，说明适度提高光照强度可以提高光合作用的强度。

分析表中数据并得出结论。

实例分析：

10 ．植物甲是种濒危药用植物 ,自然结实率低，主要因是花粉粒萌发后多数花粉管不能伸长。为探究生长素对植物花粉管伸长的影响，某生物兴趣小组进行了课外实验，得到下表结果：

请结合表中数据对实验结果进行简要分析：根据上述分析，可以得出的结论是： __________

结果分析：主要关注三点结果分析：主要关注三点 事实？——观察到的现象 实验结果→预测结果 数据的规律性

实验结论：事实背后的观点实验结论：事实背后的观点 自变量与因变量的本质联系

（五）实验步骤

1. 准备： 材料的预处理、试剂、用具等分组 ——控制自变量、因变量

2. 分组处理： ——控制自变量施加自变量影响

3.检测： 指标、方法简单 ——针对因变量

11 ．多数鱼类的体色会随着环境条件的变化而改变。经研究发现，鱼类体表色素细胞内色素颗粒的运动能够引起鱼类体色的改变，研究中通常采用不同的色素细胞指数等级来表示色素颗粒扩散的程度。

（ 1 ）当光照条件发生变化时，鱼类的眼和松果体作为 接受这一刺激，产生兴奋。兴奋沿传入神经传到 ，经分析综合最终到达效应器，效应器对刺激作出应答反应。当兴奋到达肾上腺时，其分泌的肾上腺素能使体表黑色素细胞的色素颗粒聚集，使体表颜色变浅；而当兴奋到达副交感神经时，神经末梢分泌的乙酰胆碱能使体表黑色素细胞的色素颗粒 ，使体表颜色加深。由此可以看出：鱼的体色受 的调节。

（（ 22 ））为验证肾上腺素和乙酰胆碱对鱼体色的影响，科研人员进行了相关实验研究，请完善下列实验内容。

实验对象： 体长约 10cm左右且体色相近的同种鲫鱼若干

条 药品及用具： 鱼用生理盐水、适宜浓度的肾上腺素、乙酰胆

碱、 显微镜、载玻片等

实验步骤：实验步骤： 第一步：第一步：将鲫鱼平均分成三组，编号为甲、乙、丙，分将鲫鱼平均分成三组，编号为甲、乙、丙，分别放入三个玻璃缸中置于背光处饲养一段时间。别放入三个玻璃缸中置于背光处饲养一段时间。 第二步：第二步：给甲组鲫鱼腹腔中注入给甲组鲫鱼腹腔中注入 2ml2ml肾上腺素，乙组鲫肾上腺素，乙组鲫鱼腹腔中注入鱼腹腔中注入 ，而丙组鲫鱼腹腔中注入，而丙组鲫鱼腹腔中注入 作为对照 作为对照 第三步：第三步：将装有上述处理后鲫鱼的玻璃缸置于将装有上述处理后鲫鱼的玻璃缸置于 处，约处，约22 小时后，观察比较三组鲫鱼体表颜色的变化。小时后，观察比较三组鲫鱼体表颜色的变化。 预期实验结果：预期实验结果： 甲、乙、丙三组鱼的体色由深到浅依次是甲、乙、丙三组鱼的体色由深到浅依次是 。。 第四步：第四步：再取另一条鲫鱼，用其体表同一部位的鳞片制再取另一条鲫鱼，用其体表同一部位的鳞片制成多个成多个 ，分别用适宜浓度的上述物质进行处理，，分别用适宜浓度的上述物质进行处理， 1010 分分钟后显微镜下观察鳞片内色素细胞中色素颗粒运动的情况，钟后显微镜下观察鳞片内色素细胞中色素颗粒运动的情况，记录各组鳞片的记录各组鳞片的 ，从而定量分析相关物质对鱼体色的影，从而定量分析相关物质对鱼体色的影响。 响。

答案：答案：等量的乙酰胆碱 等量的鱼用生理盐水 背光等量的乙酰胆碱 等量的鱼用生理盐水 背光乙、丙、甲 临时装片 色素细胞指数等级 乙、丙、甲 临时装片 色素细胞指数等级

（六）实验原理

实验设计与操作的依据

实例分析： 12 ．为了验证某大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关，请用所给的实验材料，完成下列实验步骤并回答问题： 实验材料：距 2 片真叶且长势相同的该品种大豆幼苗若干、完全培养液、蒸馏水、适宜浓度的赤霉素溶液、喷壶等。 （ 1 ）实验步骤： ①将上述大豆幼苗平均分成A 、 B 两组， A 组为对照组， B组为实验组，分别置于等量的完全培养液中培养。 ②用喷壶分别将 和 喷洒在Ａ、Ｂ两组幼苗上。 ③将两组苗置于相同且适宜的温度和光照等条件下培养，一段时间后，测定两组植株的 ？ （ 2 ）预测实验结果： 。 （ 3 ）上述试验中，如果 A 、 B 两组各选用 1 株幼苗进行实验，是否影响实验结果的可靠性？为什么？ （ 4 ）实验原理： 。

答案：答案： （ 1 ）②蒸馏水 赤霉素溶液 ③高度 （ 2 ） A 组（对照组）植株的平均高度小于 B 组（实验组）

植株平均高度（ 3 ）有影响；因为每组实验材料的数量过少（样本数过少），代表性差（ 4 ）赤霉素有促进细胞伸长使植株增高的作用。用赤霉素处理植株后，可以显著增加植株的高度，据此可以验证该大豆品种矮化特性与赤霉素的含量有关。

（七）实验评价与修订

1.实验原则： 单一变量 对照性 平行重复性：避免偶然性、增强代表性

2. 无关变量是否有效排除

实例分析： 13 ．南方红豆杉为世界珍稀濒危物种，具有极其重要的药用和经济价值．虽可利用种子繁殖，但种子的休眠期长，种子的萌发率低。为解决这一问题（提前解除种子休眠，提高种子发芽率），某校研究性学习小组做了如下实验探索，并得到了下表中的实验结果。请分析回答：

（ 1 ）根据上述研究内容 ,请为他们的研究拟订一课题名称？ （ 2 ）该小组实验前做出的假设是 ？ （ 3 ）概括该小组实验过程的主要步骤 : ① ② ③ 。（ 4 ）为使研究结果更科学、更具说服力 , 应作哪些方面的改进 ?

14 ．某同学为验证“体液免疫需要 T 淋巴细胞和 B 淋巴细胞的共同参与”，利用给定的材料设计了如下实验： 实验材料：未受感染的体重相同的小白鼠若干只 ,X射线照射仪，新鲜的 T 淋巴细胞和 B 淋巴细胞，毒性极低的霍乱弧菌疫苗等。 实验原理： T 淋巴细胞和 B 淋巴细胞的有无，能影响抗体的产生，通过测定血清中抗体数量的多少可判断体液免疫的强弱。 方法步骤： 第一步：将小白鼠分为 1 、 2 、 3 三组，分别摘除胸腺，并用大量的X 射线照射。 第二步：向第 1 组小鼠体内注射T 淋巴细胞，向第 2 组小鼠体内注射 B淋巴细胞，向第 3 组小鼠体内注射T 淋巴细胞和 B 淋巴细胞。 第三步：分别在上述三组小鼠体内接种霍乱弧菌疫苗。 第四步：饲养一段时间后，分别测定各组小鼠体内血清抗体的数量。 回答问题： （ 1 ）上述实验步骤中存在不严谨之处，请指出并更正。① ；② 。 （ 2 ）结果预期及结论： 第 1 组、第 2 组小鼠体内 ，第 3 组小鼠体内 ，说明 。

（八）综合思维

实例分析：

14 ．水华可因蓝藻爆发所致。科研人员利用某种细菌限制蓝藻数量，相关实验的示意图如下。图中①－⑥表示实验步骤。请回答问题。

（ 1 ）从细胞结构的特点看，蓝藻属于　 细胞；从生态系统的营养结构上看，蓝藻处于　 ；蓝藻的代谢类型通常是　 。

（ 2 ）引发水华的蓝藻可产生蓝藻毒素。蓝藻毒素对人是一种致癌因子，可使原癌基因　 ，导致正常细胞发生癌变。

（ 3 ）图中⑤实验组在每个培养皿中，如果做三个重复实验，可采取的做法是　 。为完善实验设计方案，应增设对照组，可采取的做法是：　　。

（ 4 ）蓝藻通常呈蓝绿色，观察实验结果，发现培养皿中出现褪色空斑，说明蓝藻　 。

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