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探究性實驗和驗證性實驗的區別
一、探究性實驗與驗證性實驗的比較
l、概念
（1）探究性實驗：指實驗者在不知曉實驗結果的前提下，通過自己實驗、探索、分析、研究得出結論，從而形成科學概念的一種認知活動。
（2）驗證性實驗：指實驗者針對已知的實驗結果而進行的以驗證實驗結果、鞏固和加強有關知識內容、培養實驗操作能力為目的的重復性實驗。
2、比較表
探究性實驗
驗證性實驗
實驗目的
探索研究對象的未知屬性、特征以及與其他因素的關系
驗證研究對象的已知屬性、特征以及與其他因素的關系
實驗假設
假設一般采用“如果A，則B” 的形式表述，是根據現有的科學理論、事實．對所要研究的對象設想出一種或幾種可能性的答案、解釋
因結論是己知的，因此不存在假設問題（或已有實驗過程、結果，在提出假設時，通過驗證，得出假設是正確的）
實驗原理
因探究內容而異
因驗證內容而異
實驗過程
應有的實驗步驟實際上并未完成，因探究內容而異
應有的實驗步驟，可以是曾經做過或尚未做過的，因驗證內容而異
實驗的分組：有實驗組和對照組。如果實驗中是一個自變量，則分成2組（有時也分成3組），即自變量改變與否；如果是二個自變量，則分成3組，即1、2組的設立是改變其中的一個自變量，第3組是兩個自變量改變與否；……
實驗組和對照組的設計是對自變量的處理，對無關變量的應設置在相同的條件下，以免影響自變量對實驗的效果。故從實驗材料中分析出自變量是實驗的關鍵。
實驗現象
未知，可以不描述
已知，應準確描述
實驗結果預測
對應假設，分類討論。一般需討論“如果出現結果①會怎樣，如果出現結果②或③又會怎樣”，一般有多種可能的結果。但有時也會出現“預測最可能的結果”的問題．此種情況應根據已有知識推測最合理的結果。
與實驗假設一致
（不可與探究性的結果預測相混）
實驗結論
根據可能的實驗結果，進行分析。
對應實驗目的做出肯定結論
3、復習探究和驗證性實驗要注意的問題：
（1）分清實驗組和對照組。在設計實驗時必須要有明確的標記，如用甲、乙、丙，或者是A、B、C或者1、2、3，總之讓人以一目了然的感覺。 即對照原則：
①空白對照：即不給對照組做任何處理。如例9、11、12
②條件對照：給實驗組某種處理，給對照組另外一個條件處理。如例1
③自身對照：指對照組和實驗組都在同一研究對象上進行。例如雞的閹割實驗——閹割前雞的狀況為對照組，閹割后的雞為實驗組。如例4、7
④相互對照：不單獨設置對照組，而是幾個實驗相互為對照，例如不同溫度對酶活性的影響。研究不同濃度下種子的萌發情況。如例2、3、6、10
（2）分析實驗設計中的單一自變量。即單一變量原則。例如不同溫度對酶活性的影響時，溫度就是這一變量，而pH、底物濃度、酶濃度等就是無關變量，應設置為相同。
（3）注意實驗操作步驟的前后順序要有邏輯性（前因后果），步步有理，環環相扣，各步驟要嚴密、完整。
（4）注意實驗用具與試劑及需要控制的實驗條件。
（5）注意實驗結果的觀察、記錄、分析和結論，確定對實驗結果的觀察內容和合適的觀察方法，最后對結果作出科學的解釋并得出正確的結論。
二、實驗分析
1、探究性實驗的設計
　　 例題：綠豆種子萌發初期的生長主要是胚軸的伸長。某研究性學習小組從一個農科所獲得了一種復合肥料，他們想探究這種復合肥料溶液在什么濃度范圍對綠豆萌發初期的生長促進作用最大。請你利用下列材料，參與他們的實驗設計。
材料：做好標記的大號培養皿若干個、剛萌發出一小段胚軸的綠豆種子若干組(10粒／組)、復合肥料顆粒、蒸餾水、脫脂棉、直尺等
實驗步驟：
(1)配制一系列不同濃度的復合肥料溶液。(確定自變量)
(2)分別測量已萌發綠豆胚軸的長度，并計算各組的平均值，記錄下來。(確定因變量，前測，收集、處理數據)
(3)將分別用不同濃度的復合肥料溶液浸潤過的脫脂棉，鋪在不同的培養皿中，再將幾組已萌發的綠豆分別放入其中。另外設置一個用蒸餾水代替復合肥料溶液處理的對照組。(設置實驗組和對照組)
(4)將上述裝置放在溫度等外界環境條件適宜且相同的地方培養。(控制無關變量)
(5)幾天后，再次測量綠豆胚軸的長度，計算各組平均值，記錄下來。(測量、收集、處理數據)
最后，將實驗數據進行比較分析，得出結論。
　　例1：植物開花受光周期的影響。菊花等短日照植物只有白晝短于一定時數若干天后，才能開花。那么菊花感受光周期刺激的部位在哪里？是在植物的頂端花芽，還是在下部的葉片？請你設計實驗探究菊花感受光周期刺激的部位，寫出實驗步驟，預測實驗結果并分析。
實驗材料：（略）
（1）實驗步驟：
①
②
③
（2）實驗結果預測與分析：
?
　　例2：如果要探究栽種的植物在何種日溫與夜溫組合下，最有利于植物的生長，你如何進行實驗設計?(日溫可控制范圍：15~35℃；夜溫可控制范圍：17~ 25℃；植物生長的其它條件均合適)
（1）實驗方案：
①
②
③
（2）預測最有利于植物生長的溫度組合并作解釋：
?
　　例3：在自然界中生物的發光現象普遍存在，生物通過細胞的生化反應而發光。請設計實驗探究螢火蟲的發光強度與ATP濃度的關系。
實驗材料：螢火蟲的螢光器曬干后研成的粉末，ATP粉末，蒸餾水，大小相同的試管若干，標簽紙若干及其他實驗所需材料。
實驗步驟：
第一步：
第二步：
第三步：
實驗現象預測及相應結論
1．
2．
3．
　　
例4：血糖濃度的相對穩定是人和動物維持生命活動所必需的。請設計試驗方案，探究某種器官在血糖調節中的功能。
實驗目的：學習用摘除法造成功能缺損，以了解研究某些器官功能的一些方法；觀察某器官對血糖平衡的調節作用。
動物與器材：成熟的150g左右的健康小白鼠6只，常用的手術器械，消毒器材，75%酒精，麻醉藥品，鼠籠，注射器，計時工具等。
(1)列出一個課題名稱：　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)提出一項測量指標：　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
(3)方法步驟：
①取成熟的150g左右的健康小白鼠6只，先饑餓一天，分成實驗組4只，對照組2只，并編號。
②消毒，切開皮膚和腹壁，摘除實驗組的ⅹⅹ器官，縫合傷口并消毒。
③
④
(4)預測結果并分析：
①
②
③
　　
例5：某同學在培養金黃色葡萄球菌時，培養基上污染了青霉，在青霉周圍的金黃色葡萄球菌都被殺死了。有關此現象的產生，有人提出了化學拮抗的觀點，即霉菌產生一種化學物質抑制了金黃色葡萄球菌的生長繁殖。試設計實驗探究青霉與金黃色葡萄球菌之間是否存在這種關系。
你的實驗假設是：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
主要實驗步驟：①制備細菌生長培養基兩份，編號A、B;
② 　　　　　　　　。
③　　　　　　　 。
④觀察　　　　　　　的生長狀況。
實驗結果預測和分析：
例6：一種以地下莖繁殖為主的多年生野菊分別生長在海拔10m、500m、1000m的同一山坡上。在相應生長發育階段，同一海拔的野菊株高無顯著差異，但不同海拔的野菊株高隨海拔的增高而顯著變矮。為檢驗環境和遺傳因素對野菊株高的影響，請完成以下實驗設計。
（1）實驗處理：春天，將海拔500m、1000m處的野菊幼芽同時移栽于10m處。
（2）實驗對照：生長于 m處的野菊。
（3）收集數據：第二年秋天 。
（4）預測支持下列假設的實驗結果：
假設一　野菊株高的變化只受環境因素的影響，實驗結果是：移栽至10m處野菊株高 。
假設二　野菊株高的變化只受遺傳因素的影響，實驗結果是：移栽至10m處野菊株高 　　。
假設三　野菊株高的變化受遺傳和環境因素的共同影響，實驗結果是：移栽至10m處野菊株高 　　　　　 。
2、驗證性實驗的設計
　　例題：創新實驗設計方案
實驗課題：探究鎳為植物生活所必需的礦質元素
材料用具：完全營養液甲、缺鎳的完全營養液乙、適當的容器和固定材料、長勢相似的玉米幼苗、含鎳的無機鹽。
方法步驟：
①取適當的容器及固定材料分為兩組，編號A、B 。（實驗分組準備）
②分別在A、B兩組容器中加入完全營養液甲、缺鎳的完全營養液乙 。(設置實驗組和對照組)
③取長勢相似的玉米幼苗平均分成兩組，分別固定在A、B兩組容器內培養 。(控制無關變量)
實驗預期：A容器內的玉米幼苗生長正常；B容器內的玉米幼苗生長不正常 。
為進一步驗證鎳元素一定是必需元素，還應增加的實驗步驟及結果是：在B容器內再加入一定量的含鎳的無機鹽 B容器內的玉米幼苗生長恢復正常 。
　　
例7：空氣中的含菌量是衡量空氣質量的指標之一。為了檢測學校生物實驗室、教室、校長室、小樹林四個地方空氣中的含菌情況，請利用所提供條件設計一個簡單實驗。
1、請用100mL量筒、4副培養皿、煮沸過的洗碗水，設計取樣的實驗步驟。
?
2、請用4只試管、滴管、0．01%亞甲基藍溶液，設計檢測的實驗步驟。
??
3、實驗結果的預測及分析。
??
　　例8：為了驗證葉綠體在光下才能分解水，并還原電子受體，將新鮮菠菜葉片剪碎放入研缽中，加少量Si02和水并研磨成勻漿，通過5～6層紗布過濾獲得葉綠體懸浮液。取1支試管，加入葉綠體懸浮液5ml和0.1% 2，6一二氯酚靛酚 (一種能被還原成無色的藍色氧化劑)溶液5滴，搖勻。置于直射光下，觀察試管內顏色的變化。
(1)正常葉肉細胞內的光反應發生的場所是　　　　　　　　　　　　　　　　　　，最終電子受體被還原的反應式是　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　。在葉肉細胞內有氧呼吸的過程中，氫的最終受體是　　　。
(2)本實驗中制備葉綠體懸浮液時加入SiO2 的目的是　　　　　　　　　　　　　　。
(3)置于直射光下的試管液顏色變化是　　　　　　　　　　　　　　 。為了達到實驗目的，本實驗的方法步驟還需完善之處是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
　　
例9：現有下列裝置（錐形瓶中為兩個小燒杯，玻璃管中為某有色液體）若干個以及正在萌發的種子、NaOH溶液、清水等材料，請設計一實驗驗證明萌發的種子既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸。
（1）實驗原理：　　　　　　　　　　　　 　　 　　　。
（2）實驗步驟：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（3）實驗現象：
例10：請設計一實驗來驗證從人體糞便中分離得到的大腸桿菌生長繁殖所需要的最適溫度是37℃(注：在培養液中菌體數越多，菌液越混濁)。
A．材料用具：菌種、牛肉膏蛋白胨培養液、試管、無菌滴管、恒溫箱數個等。
B．方法步驟：
①取3支試管，每管裝入滅過菌的pH=7．0的牛肉膏蛋白胨培養液各5mL。
②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　。
③　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 。
④　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 。
C．預期實驗現象：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
　　
例11：2003年研究細胞水通道和離子通道的科學家獲得了諾貝爾化學家。科學家研究細胞膜上的各種蛋白質時，通過測定氨基酸序列及相應的DNA序列，發現了一種細胞水通道蛋白，并推測細胞滲透吸水、失水過程中，水分子進出細胞需通過此通道。為驗證這一假設，科學家得到了如下材料：
a．分離純化的水通道蛋白；　　b．含有水通道蛋白的細胞；
c．去除水通道蛋白的細胞；　　d．磷脂雙分子層構成的內含水溶液的球狀體（其膜結構能與加入的蛋白質結合）
e．能夠抑制蛋白質活性的含汞離子的試劑；　　f．蒸餾水。
某生物小組同學設計了以下實驗研究水通道：取一只培養皿，加入一定量的蒸餾水，放入含有水通道蛋白的細胞，一段時間后用顯微鏡觀察。加入水通道蛋白質的細胞吸水漲破。
結論：水分子通過水通道蛋白質進入細胞內部。
①此實驗的目的是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②找出上述實驗過程的不合理之處，并加以改正　　　　　　　　　　　　　。
③選取科學家找到的材料設計另外一個實驗，驗證科學家提出的假設。
方法：
?
預計將出現的現象：　　　　　　　　　 　　 　　　　　　　　　。
結論：　　　　　　　　　　　　 。
　　
例12、為了研究環境因子光照、CO2 的不足分別對光合作用的影響，可將葉片用打孔器打取小圓片，并使之下沉于水中，在不同條件下根據葉圓片上浮所需時間的長短推測光合作用的相對強弱。請回答：
（1）浸沒于水中的葉圓片上浮的原因是：　　　 　 　　　　　　　。
（2）實驗假設：　　　　　　　　 　　　　　　　　　　。
（3）實驗組1：取三角瓶，編號A，加入新制冷開水；再加入一定量NaHCO3 粉末，令其在水中溶解；用黑紗布包裹三角瓶后，適宜溫度下水浴保溫；放入下沉小葉圓片10片，將三角瓶置于日光燈下；記錄葉片上浮所需時間或一定時間內上浮葉片數。
請寫出實驗組2設計的主要思路：
?
?（4）設計記錄結果的表格：
參考答案
?
　　例1：步驟：①取生長狀況一致的（未開花）菊花三組，分別編號為A、B、C。
②A組將頂端花芽遮光、B組將下部的葉片遮光、C組不作處理。
③將A、B、C三組菊花放在相同的條件下，給以一定天數的短日照處理，觀察比較三組菊花的開花情況。
結果預測與分析：①A組、C組開花，B組不開花，說明菊花感受光周期刺激的部位在下部葉片。
②B組,C組開花，A組不開花，說明菊花感受光周期刺激的部位在頂端花芽。
③A組,B組不開花，C組開花，說明菊花光周期刺激的部位必須同時是頂端花芽和下部葉片。
④A組、B組、C組均開花，說明菊花感受光周期刺激的部位既可以是頂端花芽，也可以是下部葉片。（提示：本小題也可先推感光部位，再反推結果預測）
　　例2：(1)①取生長狀態一致的同種栽培植物，均等分成多個組(或4組)，并編號。
②將各組植物置于不同日溫和夜溫的組合下培養。
③一段時間后，分別測量生長高度，其中植物生長最高的-組的環境溫度為最佳的溫度組合。
(2)預測與解釋：高日溫，低夜溫。
日溫高，有利于光合作用合成有機物；夜溫低，呼吸作用減弱，有機物的消耗減少。
　　例3：第一步：配制不同濃度的ATP溶液置于小試管中，貼上標簽。
第二步：將螢光器粉末分成若干等份分別放入不同編號的試管中 。
第三步：觀察發生現象并記錄。
①發光現象隨ATP溶液濃度升高而漸強；熒光強度與ATP濃度成正比。
②發光現象隨ATP溶液濃度升高而漸弱，熒光強度與ATP濃度成反比。
③發光現象隨ATP溶液濃度改變而不變，熒光強度與ATP濃度成無關。
　　例4：(1)探究胰腺在血糖調節中的功能(其它答案，只要符合題意也可給分)
(2)尿中有無葡萄糖或血糖的濃度等
(3)③將對照組2只小白鼠也與②一樣動手術，只是不摘除胰腺。將實驗組和對照組的小白鼠分別籠養，且飼養的溫度等各項條件一律相同。測定兩組小白鼠尿糖有無(血糖濃度)，并記錄下實驗組出現尿糖的時間
④將實驗組的小白鼠分成兩組，在其中一組中注射適量的胰腺研磨液，另一組不作處理，觀察現象。
(4) ①若實驗組出現尿糖，而對照組不出現尿糖，且實驗組中經處理的小白鼠尿糖消失，則說明胰腺分泌的物質具有降血糖的作用。
②若實驗組不出現尿糖，對照組出現尿糖，且實驗組經處理的小白鼠出現尿糖，則說明胰腺分泌的物質具有升血糖的作用。
③若實驗組和對照組均無明顯變化，則說明胰腺在血糖的調節中無作用。
　　例5：假設：霉菌產生一種化學物質抑制了金黃色葡萄球菌的生長繁殖
步驟：②向培養基A中接種青霉、B不接種。并將A、B培養基置于適宜溫度條件下培養一段時間，然后取出培養基A，將其中生長的青霉全部去除
③向培養基A和B中同時接種金黃色葡萄球菌，置于適宜溫度條件下培養一段時間
④兩培養基上金黃色葡萄球菌
預測和分析：①A、B兩培養基中金黃色葡萄球菌生長良好，則說明兩者間不存在化學拮抗的關系；
②A培養基中金黃色葡萄球菌生長不良，而B培養基中金黃色葡萄球菌生長良好，則說明兩者間存在化學拮抗的關系
　　例6：（2）10m、500m、1000m （3）測量株高、記錄數據
（4）假設一：與10m處野菊株高無顯著差異
假設二：與原海拔處（500m、1000m）野菊株高無顯著差異　　　假設三：比10m處矮，比原海拔處高
　　例7：1、（1）用量筒量取等量的煮沸過的洗碗水，分別倒入4只培養皿中。
（2）分別將以上4只培養皿暴露放置于4個場所。
（3）靜置1-3天后同時加蓋取回。
2、（1）分別取等量放置過的洗碗水放入4只試管中。
（2）在每只試管內加5-10滴0.01%的亞甲基藍溶液，置于溫暖處。
3、根據4支試管內洗碗水在相同時間內褪色程度來判斷空氣中的含菌量，褪色程度最大的空氣中的含菌量相對最高，褪色程度最小的空氣中的含菌量最低。
　　例8：(1)葉綠體囊狀結構薄膜(類囊體膜) NADP+ ＋2e- ＋H+ → NADPH 　　O2
(2)使研磨充分 (3)藍色漸褪為無色　　另取一支試管，加入與實驗組相同的材料，但置于黑暗中。
　　例9：（1）當萌發的種子既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸時，吸進的氧氣量少于釋放出的CO2 量。　　
（2）取三個該裝置，分別編號1、2、3，在1號裝置左邊的燒杯中放入一定量的NaOH溶液，在2號、3號裝置左邊的燒杯中分別放入等量的清水；在1號、2號裝置右邊的燒杯中放入等量萌發的種子，然后觀察三個裝置玻璃管兩側液面的變化。
（3）1號裝置玻璃管兩側液面左低右高，2號裝置玻璃管兩側液面左高右低，3號裝置玻璃管兩側液面等高
　　例10：②將3支試管分別標明35℃、37℃、39℃三種溫度(其他合理答案也可得分，但第二支試管的溫度要求在37℃左右，其它要求等溫度梯度)
③向每管接入培養18-20h的等量大腸桿菌菌液少許，混勻 。
④將上述各試管分別按不同溫度進行振蕩培養24h(或一段時間)，觀察并記錄結果。
C、37℃試管中菌液的混濁度最高。
　　例11：①驗證水分子進出細胞需通過水通道蛋白
②缺少對照實驗　　改正：取另一只培養皿，加等量的蒸餾水；將不含有水通道蛋白的細胞放入，在相同條件下放置一段時間后用顯微鏡觀察。不含有水通道蛋白的細胞保持原狀。
③方法
A、將分離純化的水通道蛋白與球狀體混合，得到含有水通道蛋白的球狀體；
B、取甲、乙兩只培養皿，加入等量的蒸餾水；
C、將含有水通道蛋白的球狀體放入甲培養皿中，將不含有水通道蛋白的球狀體放入乙培養皿中；
D、在相同條件下放置一段時間。
預計將出現的現象：含水通道蛋白的球狀體吸水膨脹，不含水通道蛋白的球狀體保持原狀。
結論：水分子通過水通道蛋白進入球狀體。
　　例12：（1）光合作用釋放O2 ，O2 在水中的溶解度很小，葉片隨下表面O2 的增多而上浮。
（2）光照強弱、CO2 供應情況等條件的改變都會影響光合作用。 ?
（3）不加入NaHCO3 粉末，也不用黑紗布包裹三角瓶B,其余方法與實驗組1相同。
（4）葉圓片上浮所需時間（上浮葉圓片數）記錄表
?
編號
處 理
各葉片上浮所需時間
一定時間內上浮葉片數
1
2
3
……
平均值
A
弱光
?
?
?
?
?
?
B
CO2
?
?
?
?
?
?

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