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转帖:在生物实验中如何确定实验组和对照组  

2012-11-16 21:54:56|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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在生物实验中如何确定实验组和对照组
山东省汶上县教学研究室 张德路

生物实验设计的基本原则之一就是要设计对照实验(或称对照组),如何确定对照组呢?对此,好像大家没有一致的认识。由于人们对生物实验中的实验组和对照组认识的差异,常常会在一些具体问题上争论不休,特别是在对照组的确定上出现较大分歧。其实很多的老师和学生对这个问题的认识都比较模糊。下面是一些老师对这个问题的看法,我提出来请大家共同来探讨。

看法一:在实验中,首先根据题意确定实验变量,即本实验的结果的差异或者说结果的变化是由于谁造成的,这个变化的因素就是实验变量,那么对实验变量进行处理的,就是实验组。没有处理是的就是对照组。有些是进行另外的处理,也是对照组。

看法二:空白对照好理解,若是条件对照就不清楚了。如教材上光合作用的发现实验中,一张叶片一半遮光,一半曝光,到底哪一个是对照组?(光合作用,所以需要光,那有光的就是实验组,没光的就是对照组)。又如研究酶的活性,一个是37 ℃,一个是80 ℃,又是哪一个是对照组?(温度通过变化是相互对照。最后得出结论。)

看法三:单组单变量对照实验:施加变量的为实验组,不施加变量的是对照组;多组多变量对照实验:所有组都既是实验组也是其它组的对照组。

看法四:我觉得对照组就是一个参照物,一般没有变化或一直变化的为对照组。

看法五:弄清这个问题其实不难。首先你要明确本实验的实验目的,你准备施加何种实验条件来达到这个目的?这一组就是实验组。其次,为了更好的使实验组具有说服力,你要设对照组。无论是空白对照还是条件对照等所起的作用是相同的,那就是衬托。

看法六:这就要看你的实验目的了。如果你是为了证明酶在80 ℃条件下的催化特性,那么37 ℃的是对照。如果你为了证明酶在37 ℃条件下的催化特性,其他任何温度的实验都是对照。

上述说法中,我们不难看出,由于确定对照实验的依据不同,导致了对对照实验确定的混乱状况。

为了弄清上述问题,我们首先要弄清几个概念。什么是空白对照?什么是条件对照?

现代汉语词典上“对照”一词是这样解释的,【对照】①互相对比参照。②(人或事物)相比;对比。而【空白】是指(版面、书页、画幅等上面)空着,没有填满或没有被利用的部分。我们生物学上的“对照”通常是指“空白对照”,应该是不包含实验所研究的对象、条件等因素的,作为“空白对照”,它的实验结果应该是预知的。而“条件对照”则是研究在不同条件下的实验现象,从严格意义上讲各组都是实验组,而各组之间则是相互对比参照,互为对照组或实验组。因而“条件对照”的实验结果则是不明确的,只有通过实验才能得出。下面我们结合几个具体的实例来说明这个问题。

如探究唾液淀粉酶的消化作用实验,在这个实验中我们都知道滴加清水的(也就是不包含研究对象“唾液淀粉酶”)为对照组,而滴加唾液的为实验组。而探究酶高效性的实验中:根据实验目的可知,本实验探究酶(实验变量)与催化效率(反应变量)的关系,则加入鸡肝研磨液(含过氧化氢酶)的一组为实验组,而加入氯化铁的一组只是酶高效性的一个条件(高效性是相对于无机催化剂而言),实验本身并不研究氯化铁的催化作用,本实验就是条件对照。下面我们再看两个实例:

例1  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.没有对照实验        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

答案 D,但有人认为应选C。

例2  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组为实验组,b组为对照组

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 A,但有人认为选项A的说法是正确的。

师生关于对照实验的模糊认识主要表现在以下几个方面:

一是认为处于正常情况下的实验是对照组,而经过特別处理的是实验组。这种说法还是很模糊。二是认为显示正结果的实验为对照实验。什么是正结果?什么是负结果?同样不好确定。三是认为处于正常情况且有正结果的是对照实验。这种说法结合了以上两种说法。四是认为沒有限制因素的为对照实验。五是认为具负(相反)结果的是对照实验。

究竟实验组和对照组判段的依据到底是什么呢?

通常,一个实验总要进行对照实验(有时还要进行对比实验)。对照实验只是一个条件(即因素)不同,其他条件(因素)都相同的情况下所进行的实验,研究此条件(因素)和结果之间的关系,这一组就是“实验组”,而不包含此条件(因素)的一组称为“对照组”。我们不难发现“对照组”起到一种衬托作用、实际上它就相当于物理学中参照物的作用,既然作为衬托作用的“对照组”其实验过程、结果和现象、对实验者来说已经有感性上或理论上的认识,也就说在未真正做实验之前,实验者对“对照组”的结果已经预先知道。如果发现真正做实验之后“对照组”的实验结果与其之前的结果是不相符合的,说明此实验操作过程有误,宣布实验已失败,必须重做;如果在实验设计中所有的对象组的结果实验者都不清楚,既此所有的对象组为相互对照实验,也就是我们说的条件对照。我们可以根据这来判断“实验组”和“对照组”。如例1中在实验设计中遮光组实验结果实验者已预先知道(叶片中的淀粉已经消耗干净,滴加碘液叶片不变蓝),既其为对照组,曝光组为实验组。同理例2中研究的是土壤微生物能否分解农药,因此含有微生物的这一对象(因素)的一组(a组)为实验组,不含有这一对象(因素)的一组(b组)为对照组。这种确定对照实验的理念,与前面几倍同仁所说的“对实验变量进行处理的,就是实验组。没有处理是的就是对照组。”或“施加变量的为实验组,不施加变量的是对照组。”是不同的。这种理念与验证或探究实验过程的认知规律是相符合的,同时它又能与科学探究过程中收集及分析资料信息的方法相融,因此可以应用到所有实验中。

“对照性原则”是生物学实验设计的一个重要原则。而培养学生的的实验设计能力是中学生物学课程标准中所明确要求的一个目标。因此,要使学生准确掌握有关实验设计的基本概念和原理,首先要求教师把握探究性学习和探究性教学的基本理论,并持之以恒地有效贯彻到教学实践中,而在实验中如何设计对照实验就是很好的例子。


 

 

 

 

转帖2高考理科综合能力测试中加强了对实验能力的考查,生物实验一直是生物高考必考的内容之一,现根据理科综合能力测试中生物学科实验能力的考查,谈谈自己的体会。生物学是一门以实验为基础的自然科学,实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设计实验对比,既可排除无关变量对实验结果的影响,又可增加实验结果的可信度和说服力。通常一个实验总分为实验组和对照组。实验组是指接受实验变量处理,能实现预期结果的对象组。对照组是指不接受实验变量处理的对象组。但在关于生物实验的考题中,最难把握的就是对实验组和对照组的判断。

比如下面两题:

例1、(2005年普通高等学校春季招生考试)

 

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

但有的教师和学生认为选C,即①④⑤。

例2、 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.没有对照实验 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

答案选D

但有的教师和学生认为选C,即曝光处作为对照实验

例1中的“黑暗中培养”和例2中的“叶片一半遮光”都是进行的无光照处理,为什么例1中的“黑暗中培养”为实验组而例2中“遮光处”作为对照实验呢?这两题矛盾吗?我看并不矛盾。根据对照组和实验组的概念,笔者认为要判断对照组和实验组,首先应确定实验假设是什么,既实验的目的是什么,再根据实验目的找出实验变量,然后分析哪一对象组接受了实验变量处理,哪一对象组没有接受实验变量处理。

如例1中为验证光是植物生长发育的必要条件。按充分必要条件原理(要证明A是B的必要条件,可根据无A则无B推出A是B的必要条件)。可根据无光则植物不能正常生长发育推出光是植物生长发育的必要条件。由此可见,例1中黑暗(无光)应为实验变量,黑暗中培养则为接受了实验变量处理。黑暗中培养(无光)则生长不良。若不考虑无关变量的影响,由此即可推出光是植物生长发育的必要条件,故该该对象组应为实验组。在光下培养则是为了排除无关变量对实验结果的影响而设置的对象组,应为对照组。

例2中的实验目的是证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉,即证明绿色叶片的光合作用是绿色叶片产生淀粉的充分条件。按充分必要条件原理(要证明A是B的充分条件,可根据有A则有B推出A是B的充分条件)。例2中的叶片曝光处(即能进行光合作用的部分)产生了淀粉,符合有A(能进行光合作用)则有B(产生了淀粉),A(能进行光合作用)是B(产生了淀粉)的充分条件。从而证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。叶片遮光处则是为了排除无关变量对实验结果的影响而设置的对象组,应为对照组。

按充分必要条件原理,通常可以把生物学验证实验分为两大类:证明A是B的充分条件和证明A是B的必要条件。如果实验的目的为验证A是B的充分条件(即有A则有B),那么有A条件的对象组为实验组,无A条件的对象组为对照组。如果实验的目的为验证A是B的必要条件(即无A则无B),那么无A条件的对象组为实验组,有A条件的对象组为对照组。举例如下:

例1:证明Mg是植物正常生长发育所必需的矿质元素(即Mg是植物正常生长发育的必要条件)的实验中。甲组:用缺Mg的全素培养夜培养植物,乙组:用全素培养夜培养植物。按充分必要条件原理可知甲组为实验组,乙组为对照组。

例2.证明甲状腺激素能促进小动物的生长发育(甲状腺激素是促进小动物的生长发育的充分条件)。实验设计方案是: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。依据上述理论,甲组为具备实验变量A(甲状腺激素)的对象组,为实验组;乙组接受了和A具有相反作用的因素的处理的对象组,为条件对照组;丙组为无A条件的对象组,为空白对照组。

对于探究性实验,一般是探究某一实验变量A对某一事件B的影响。分组实验中,存在A条件或接受实验变量A处理的对象组为实验组;不存在A条件或不接受实验变量A处理的对象组为对照组。例如,探索酸雨对蛙的受精卵孵化的影响。接受酸雨处理的蛙的受精卵为实验组,不接受酸雨处理(用自来水处理)的蛙的受精卵为对照组。 也有一些探究性实验不设立对照组,而是几个实验组相互对照。例如,探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用。1号试管注入可溶性淀粉溶液和新鲜的淀粉酶溶液,2号试管注入蔗糖溶液和新鲜的淀粉酶溶液。两个试管均有淀粉酶溶液(实验变量),故两个试管均为实验组,为相互对照。

上述方法,符合科学研究的认知规律及生物实验的逻辑推理程序,适用于生物实验中实验组和对照组的判断。

来源:http://laifenghuyonghua.blog.163.com/blog/static/339779620092109462957/


 

 

转帖3区分实验组和对照组的标准  

2008-05-27 08:45:00|  分类: 默认分类 |  标签: |字号大中小 订阅


 

 

《中学生物教学》2008年第1、2 期(合刊)互动栏目刊登了《如何区分对照组与实验组》的互动文章,王雪梅等多位老师就下面两道试题分别发表了各自的看法。

[例1] 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.没有对照实验                     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

   疑问  答案到底是D还是C?

[例2](2005年普通高等学校春季招生考试)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

   疑问  答案是B。C为什么不对?

除了杨超华老师认为区分实验组与对照组在实践中没有任何意义外,其余各位老师明显分成两派:张德路、粟洋两位老师认为曝光组是实验组,赵占良、王建光两位老师则认为遮光组是实验组。

《中学生物教学》2008年第4期又刊登了余波老师的《浅谈对照实验中对照的设置》和谭家学老师的《生物实验中实验组与对照组的判定方法》两篇文章,余波老师的文章虽然没有涉及上述两个例题,但从字里行间我们还是可以看出他是坚定支持赵占良老师观点的;谭家学老师则更是特别,他认为例1中曝光组是实验组,例2中遮光组是实验组,并指出“同样的实验,如果实验目的不同,其实验组和对照组就不同”,把这场争论又推进了一步。

今天在K12生物论坛中又出现了关于这一问题的争论,又是众人各执一词,争论不休。链接:http://sq.k12.com.cn/discuz/viewthread.php?tid=349254&pid=2021239&page=1&extra=page%3D1#pid2021239

笔者认为,对于实验组与对照组的区分问题之所以意见分歧,众说纷云,长期统一不起来,关键在于中学生物生物教师(笔者就是其中一员)缺乏关于生物实验基本理论方面的知识,没有理论的指导,只是按照各人的经验来进行判断,各人有各人的区分标准,这样的争论是不会有结果的。解决这一问题的途径,应该是抛弃成见,加强生物实验基本理论的学习,找出区分实验组和对照组的具体标准,在理论指导下达成认识的统一。因此笔者强烈推荐大家阅读人教社编辑赵占良老师在《中学生物教学》2007年第3期上发表的《人教版高中生物课标教材中的科学方法体系》一文(人教网上赵老师的专辑中也有,链接:http://www.pep.com.cn/gzsw/jshzhx/kbjc/jcpx_1/jcjxi/200704/t20070403_384736.htm)。该文中明确提出了在具体的实验中区分实验组和对照组的标准——根据实验控制的原理(加法原理或减法原理)来判断。运用加法原理设计的实验,做了加法处理的那一组就是实验组,没有做加法处理(处于自然状态)的那一组就是对照组;运用减法原理设计的实验,做了减法处理的那一组就是实验组,没有做减法处理(处于自然状态)的那一组就是对照组。笔者认为赵老师文中关于对照实验中实验组和对照组判断的标准应该成为指导我们统一认识的理论基础。为了方便大家学习,下面把赵老师文章中相关段落摘录如下:

在对照实验中,……进行了实验处理的事物是实验组,自然状态(未加处理)的事物称为对照组。针对具体的实验区分实验组和对照组时,需要清楚实验控制的原理。实验控制的原理不外乎加法原理和减法原理两种:与常态相比,人为增加某种影响因素即加法原理,人为去除某种因素即减法原理。……又如,德国植物学家萨克斯做的证明光合作用产生淀粉的实验:对天竺葵进行“饥饿”处理后,让叶片的一半曝光,一半遮光,过一段时间后用碘蒸气检验。叶片在自然状态下总是要见光的,人为地将一半叶片遮盖起来,让光照(实质是光合作用)这一因素处于缺失状态,这实际上就是运用的减法原理,这一组应当属于实验组,曝光的一半叶片则属于对照组。有人认为结论是相反的,原因有二:一是被“饥饿”处理所迷惑,二是认为遮光的一半叶片缺少实验因素。其实,“饥饿”处理只是为了使实验效果容易检测,与实验中的变量控制是无关的;遮光的一半叶片并非缺少实验因素,而是对实验因素进行的一种控制(即去除)。


 

 

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