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例谈实验组和对照组的判断

2009-12-06  yingying_

例谈实验组和对照组的判断
重庆市垫江中学(408300) 赵德强
实验的对照性原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照,排除无关变量的影响,从而增加实验结果的可信度和说服力。但在分组对照实验中,实验组与对照组有时不易区分,这里就依例谈谈实验组和对照组的判断。
1.根据实验目的来判断
生物学实验是有一定研究目的,也就是实验目的。在实验中,实验手段的主动选择,实验对象的干预措施,实验的环境条件控制,都是受实验目的的制约的。因此,实验中的实验组就是针对实验目的来控制、干预研究对象而进行的实验操作,是用来证明实验假设的。而对照组同样是针对实验目的,达到排除其它无关因素或非研究因素的对研究对象的干扰而进行的操作。只要明确实验目的与实验组和对照组的关系后,就能准确区分实验组和对照组。
例:1864年,德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时,然后把此叶片一半遮光,一半曝光。经过一段时间后,用碘蒸气处理叶片,成功地证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。萨克斯对这个实验的设计具有严密的逻辑性,具体体现在( )
A.有对照实验 B.本实验不需要设对照实验
C.曝光处作为对照实验 D.遮光处作为对照实验
究竟选C 还是选D,也就是究竟哪是实验组,哪是对照组呢?首先要明确萨克斯实验的目的到底是什么。是为了“证明光合作用需要光照”还是“证明植物光合作用能产生淀粉”呢?不同的实验目的其实验的操作就不同,当然实验组和对照组也就可能不同。从当时(1864年)的情况来看,光合作用的过程还不清楚,植物能否产生淀粉并不完全确定,更加谈不上以淀粉作为检测光合作用是否进行的标准了。由此我们可以确定萨克斯做该实验的目的是为了“证明植物在光下能产生淀粉”,而在人教版高中《生物》必修教科书第一册第52页上明确说明了“这一实验成功地证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉”,这也进一步佐证了此实验的目的是“证明植物在光下能产生淀粉”。而为了证明这一点,达到这个实验目的,只需进行直接的实验证明即可,也就是直接把饥饿处理后无淀粉的叶片置于光下,观察有无淀粉产生即可证明,所以曝光处作为实验组。而通过遮光组作为对照组,用以确定淀粉不是来自于其它来源,而是来自光合作用。
但是到现在,知识背景变化了,我们已经明确知道光合作用的过程、条件及产物等,所以又可以通过该实验证明“植物光合作用需要光照”,这时的实验目的改变了。当然淀粉的有无就是检测光合作用是否进行的标准了。此时遮光处理是实验组,因为这样可以证明无光不能进行光合作用,而对照组只是为确定其它因素对此结果无影响(比如材料,空气等的影响)。因此,同样的实验,如果是不同的实验目的,其实验组和对照组就不同。
2. 根据已知与未知来判断
对照组的作用是起到一种衬托参照作用,所以,对照组其实验过程、结果、现象对实验者来说是已知的,有感性上或理论上的认识的,公认的。实验组往往是未知的,要探究的,要证明,要验证的。
例:为验证光是植物生长发育的必要条件,设计如下实验:选择生长状况一致的小麦幼苗200株,随机均分为实验组和对照组,分别处理并预期结果。下面是关于实验组或对照组的处理方法和预期结果的几种组合,其中正确的是(  )
① 实验组 ②对照组 ③黑暗中培养 ④在光下培养 ⑤生长育好 ⑥生长不良
A.②③⑤    B.①③⑥    C.①④⑤    D.②④⑥
答案选B。但很容易错选C。
“光是植物生长发育的必要条件”这是已知的,公认的,现在做实验的目的只是验证这个结论。所以,我们只要设置实验,在黑暗中培养植物,观察其生长状况,如果生长不良,这就证明没有光是不行的,光就是植物生长发育的必要条件。该组也就是实验组。而用有光下培养的作为对照组。其实验的思路是,要证明a是b的必要条件,只要证明没有a就没有b(实验组),而用已知的有a就有b来对照。
又如:验证唾液淀粉酶是蛋白质的实验中,在A、B二支试管中分别加入等量(2mL)的蛋清液、唾液。然后分别向二支试管中各加入等量(2~3滴)0.1g•mL-1的NaOH溶液,振荡。再向二支试管中各加入等量(2~3滴)0.01 g•mL-1的CuSO4溶液,振荡。
在这个实验中,其中蛋白质与双缩脲试剂呈紫色,即A支试管中的现象是已知的,公认的,公理性的事实。所以A就是对照组。这个实验的思路是:蛋白质与双缩脲试剂呈紫色(A支试管),如果唾液淀粉酶与双缩脲试剂也呈紫色(B支试管),那么唾液淀粉酶就是蛋白质。反之就不是蛋白质。
3. 根据对实验对象进行处理的方式来判断
在实验中,给实验对象施以某种实验处理,而这种处理就是实验假设所给定的实验变量的处理,那么,这个处理组就是实验组。
例如。为了解土壤微生物是否能分解农药,并尽快得出实验结论,有人用“敌草隆”(一种除草剂)进行了实验。取等量砂土分装于相同的两容器中,a组高压灭菌,b组不灭菌,下列有关事项的叙述不正确的是( )
A.a组为对照组,b组为实验组
B.向a、b中喷入等量敌草隆,再置于同一恒温箱中培养相同时间
C.检测敌草隆消失的情况,预计a组敌草隆含量不变,b 组的全部消失
D.只用砂土,实验效果不如几种典型土壤混合后的好
答案选A、C,即A和C项是不正确的。但是,人们很容易认为A是正确的。
a组进行了高压灭菌,这种处理措施是针对实验变量(土壤微生物的有无或多少)而进行的处理,所以为实验组,b组不灭菌,不做处理,为对照组。
又如,验证鱼鳍的作用这个实验中,剪掉鱼鳍的就是实验组,不剪鱼鳍的就是对照组。
但是,有的实验中虽然给实验对象施以某种实验处理,但这种处理不是针对实验假设所给定的实验变量的处理,这样的处理组不是实验组,而是对照组。
例如:“饲喂甲状腺激素对小动物生长发育的影响”的实验中,进行了以下实验分组:甲组:饲喂甲状腺激素;乙组:饲喂甲状腺抑制剂;丙组:不饲喂药剂。
该实验中,甲组进行了处理,且是实验假设所给定的实验变量(甲状腺激素的是否饲喂)的处理,所以为实验组。乙组饲喂甲状腺抑制剂的处理,但是这种处理不是实验假设所给定的实验变量的处理,是施加了一定条件的处理,应该为条件对照组。丙组不饲喂药剂,不做处理,为空白对照组。此实验既设置了条件对照,又设置了空白对照,通过比较、对照、更能充分说明实验变量——甲状腺激素有促进动物的生长发育的作用。
4. 对没有明显的实验组和对照组的判断
有些实验,不另设对照组,而是几个实验组相互对照。这就没有专门的对照组,也就是各实验组之间相互对照。在等组实验中,大都是运用这种相互对照。在相互对照中,各个组的实验结果往往均是未知的,要探究的。
例如:现有一种植物的种子,已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响,但不了解其萌发与光是否有关,探究光的有无对该种子萌发的影响,请你依据所给材料和用品设计出实验的方法步骤,预测可能的实验结果,并分别得出相应的结论。
方法步骤:(1)向培养皿中倒入适量的水,将等量的种子分别放入两组培养皿中。(2)将一组置于有光照的环境中,另一组置于黑暗环境中,在培养过程中,使两组所处温度、水分、空气状况适宜且相同。
该题中有光照组与无光照组就是相互对照。因为这两组的实验结果都是未知的。
又如,考察某生物实验中反应温度对实验结果影响,此时,各实验组分别在不同的温度条件下做实验,各个组在实验中就起到了相互对照的作用。
综上所述,实验组和对照组的区分,要根据不同的实验目的,实验结果的已知和未知,实验的对象的不同的处理措施等情况具体而定。对一个具体的实验中的实验组和对照组的判断,也可以用这种几种判断方法综合来考虑。

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