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齐利生的博客

生物学--高中段

 
 
 

日志

 
 

对照组和实验组认定的几种看法  

2012-12-19 08:00:56|  分类: 高一生物学案 |  标签: |举报 |字号 订阅

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但是由于实验组和对照组没有权威、统一的表述,必然导致人们对实验组和对照组在认识上的差异。主要有以下几种认定方法。

1.处于正常状态下的是对照组,经过实验处理的是实验组。

2.根据实验的目的,施加什么条件来达到这个目的,那这一组就是实验组。

3.根据已知、未知来判断。对照组的实验过程、结果、现象对实验者来说是已知的,或公认的。实验组往往是未知的、需要验证的。

4.对照组是一个参照物,一般没有变化的为对照组。

5.对照组和实验组没有固定的模式,既可以作对照组,也可以作实验组。

6.实验前是对照组,实验后是实验组。

7.对照组: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。

实验的处理是基于加减法原理之上,即与常态相比,人为增加某种影响因素即为加法原理;人为去除某种因素即为减法原理。

按照专家的表述,对照组的标准就是自然状态的、公认的、已知的。

如何辨别实验组与对照组呢?我们首先要从实验组与对照组设置的目的上来加以区分。一般认为,实验组是根据实验目的、针对研究对象而进行的实验操作,是用来得出结论的。对照组则是为了排除其它无关因素或非研究因素的干扰甚或同时证明实验操作过程、实验方法正确与否而进行的操作。按照对照的内容和形式上的不同,常用的对照类型分为空白对照、条件对照、相互对照、自身对照四种类型,在不同的对照类型中区分实验组与对照组的判断依据不同。下面结合四种类型,分析实验组与对照组的辨别。 

  一、空白对照实验中的确定 

  空白对照即不给对照组实验变量处理。但并不是对照组不做任何的处理,只是相对实验组来说缺少实验变量的处理,或者说按照单因子变量原则,对照组相对于实验组而言,除实验变量外,其余所有的处理与实验组完全相同。 

  区分空白对照实验对照组与实验组主要依据如下: ①依是否经实验因素处理来判定: 

用实验研究因素处理的对象组称为实验组,未用实验研究因素处理的对象组就为对照组。如还有“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中,加酶的为实验组,不加酶加等量清水的为对照组。 ②依是否改变所处条件来判定:通常将改变所处条件的对象组称为实验组,未改变所处条件的对象组为对照组。如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,证明“光合作用产生淀粉”的实验中,由于在做实验前进行了“暗处理”,所以曝光的部分是改变条件的实验组;遮光的部分为未改变条件的对照组。假设把实验改为在实验前并未进行暗处理的实验,在同样的条件下,曝光的一组为未改变条件的对照组,遮光的一组则变为改变条件的实验组。 

  二、条件对照实验中的确定 

  条件对照即虽给对照组施以部分实验变量或其他类似的变量处理,但这种处理是作为对照意义的,或者说这种处理不是实验假设所给定的目的意义的。条件对照的目的是通过对照得出正反两方面内容不同的结论,以验证实验结论的正确性。 通常施以实验因素的对象组为实验组。施以部分实验变量或其他类似的变量处理的为对照组。 如,“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中,为了验证“酶具有高效性”设置了四组实验,其中只有加过氧化氢酶的一组才是实验组,其余的无论加热、还是加Fe3+的各组都是为了反衬过氧化氢酶作用所设置的条件对照组。

  三、相互对照实验中的确定 

  相互对照也叫对比是指不单独设对照组,而是几个实验组相互对照,其中每一组既是实验组也是其他组的对照组。一般是在探究某种实验因素对实验结果的影响的情况下使用,通过实验的相互对照,确立实验变量和实验结果的关系。 

  单一实验因素条件下的探究,一般表现为探究实验因素在量上或程度上的差异对实验结果的影响。如“验证温度或pH对酶活性的影响”,要设置温度梯度或pH梯度,在不同的组别设计的条件中除了温度或pH不同之外,其余的条件都是相同的。在实验中每组既是实验组,同时又是其他组的对照组。 

  四、自身对照实验中的确定

  自身对照也叫前后对照。是指对照和实验都在同一研究对象上进行,不另设对照组。自身对照操作简便,通过比较分析实验前后的结果的变化,明确实验因素对实验结果的影响,现象明显,说服力强。 实验处理前的状况为对照组,实验处理后的状况为实验组。 

如“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验,就出现了两次自身对照,第一次自身对照是在细胞失水后,质壁分离状态与自然状态形成对照;第二次自身对照是在细胞吸水复原后状态与质壁分离状态形成对照。

在一个实验中可能存在多种对照形式,要通过熟练掌握各种对照类型加以仔细辨别。 所以得要学生多做实验类的题,熟才能生巧,才能遇到实验题时不会晕头转向,能很好的辨别方向,从而做出对的选择。

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。

方法一: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,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。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。

     例1:在验证绿叶在光下制造淀粉的实验时,先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。这个实验的设计具有严密的逻辑性,具体体现在    (     )

    A.无对照实验                          B.本实验不需要设置对照实验

    c.曝光处作为对照实验               D.遮光处作为对照实验

解析:究竟选C还是选D,  根据题意判定该实验的实验变量是“光” ,遮光处对变量进行了处理,是实验组;曝光处对变量没有进行处理,所以是对照组。

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组为对照组,b组为实验组

B.向a、b中喷人等量敌草隆,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

     答案为A,但很容易错误地认为A是正确的。

     解析: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a组为实验组,b组不灭菌,不做处理,为对照组。

     又如,在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,在“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。

     在该实验中,甲组进行了处理,且是实验假设所给定的实验变量(是否饲喂甲状腺激素)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生长发育的作用。

    对生物教材上的实验,我们一一认识一下:

1. 探究植物的蒸腾作用,去除部分叶片、去除全部叶片的枝条为实验组,对枝条不进行处理的是对照组。

2. 探究二氧化碳是光合作用的原料这个实验,注入碳酸氢钠的是实验组,注入清水的是对照组。

3. 探究种子萌发的实验,具有适量水、充足空气、适宜温度的那一组是对照组,对变量分别进行处理的是其他组是实验组。

 方法二:根据已知、未知来判断

      对照组的作用是起到一种衬托参照作用,所以,对照组的实验过程、结果、现象对实验者来说是已知的,是感性上的认识或理论上公认的。实验组往往是未知的,要探究的,需证明、验证的。

  例1: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生长良好⑥生长不良

    A.②③⑤B.①③⑥ C.①④⑤D.②④⑥

    答案是B。但很容易错误地认为是C。

     解析:“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,而以在光下培养的作为对照组。 

例2:在“验证唾液淀粉酶是蛋白质”的实验中,在A、B 2支试管中分别加入等量(2 mL)的蛋清液、唾液。然后分别向2支试管中各加入等量(2滴一3滴)0.1 g/mL的NaoH溶液,振荡。再向2支试管中各加入等量(2滴一3滴)0.0l g/mL。的cuso4。溶液,振荡。

解析:在这个实验中,蛋白质与双缩脲试剂呈紫色反应,即A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反应(A试管),如果唾液淀粉酶与双缩脲试剂也呈紫色反应(B试管),那么唾液淀粉酶就是蛋白质,反之则不是。

例3:为了研究农药对生物生长的影响,某生物小组设计了如下实验:取A、B、C三个烧杯,分别注入相同体积取自同一环境中未污染的池水,放入相同的生物养殖几天后,向A烧杯中放入3ml5%的农药,向B烧杯中放入3ml1%的农药,C烧杯中不加农药,每两日观察烧杯中生物的活动情况并记录。在该实验中,对照组为_____________。

答案为C烧杯

解析:在这个实验中,C烧杯不加农药,生物的生长状况是已知的,实验现象是可以提前预知的,所以C是对照组。A、B是实验组。

同例:在把有关草履虫作为操作变量的实验中,如果若干试管中有一只不含草履虫,则该试管在实验中是作为(   )

A、资料   B、对照   C、实验     D、假设

答案为B

对生物教材上的实验,我们一一认识一下(用这种方法与第一种方法判定得出的结论是一致的。):

1.探究植物的蒸腾作用,植物进行蒸腾作用,以水蒸气的形式散发是公认的,可以提前预知的,而减少叶片的数量所发生的现象是不知道的,所以保存全部叶片的枝条是对照组,而其他的两个是实验组。

2.探究绿叶在光下制造淀粉的实验,“光是植物进行光合作用的必要条件”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,在无光的情况下,植物能不能进行光合作用,这就证明没有光是不行的,光就是植物光合作用的必要条件。该组也就是实验组,而以在光下部分的作为对照组。 

3.同例探究二氧化碳是光合作用的原料

4.观察种子的呼吸作用实验,煮熟的种子是不能进行呼吸作用,因此温度计的示数是可以提前预知的,就是对照组,而另一个就是实验组。

5.探究种子的萌发实验也是一样,道理同上

方法三: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,是要探究的。

     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)向培养皿中倒人适量的水,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。   

方法四:空白对照

例题:请设计一个实验,证明动物生长激素的分泌器官及其生理作用。材料有幼年狗、生长素注射液和解剖工具等。

(1)设计原理:利用对照实验法的原理,通过对实验组和对照组差异的比较得出结论。

(2)处理方法及步骤: 略

(3)实验结果:

实验组A:切除垂体后,实验组A:停止生长。

实验组B:切除垂体后,每天注射一定量的生长素,实验组B:先停止生长,后又继续生长。

实验组C:正常狗,实验组C:正常生长。

(4)由此得出结论是:生长激素是垂体分泌的,能促进幼小动物的生长。

这样,实验组A、B为实验组,实验组C为典型的空白对照。空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果,增加了说服力。利用空白对照法来判别实验组和对照组是一种比较容易的判定方法。

对一个具体实验中的实验组和对照组的判断,也可以用这几种判断方法综合来考虑。

综合练习:(08世纪金榜)光和叶绿体是光合作用的重要条件,淀粉是光合作用的主要产物。要验证光合作用需要光和叶绿体。根据提供的实验材料和用具,补充完整实验步骤和实验结果,并分析回答有关问题:

 ⑴材料用具:银边天竺葵(叶边缘呈白色,无叶绿体),黑纸片,打孔器,白纸板,吸管,适宜浓度的酒精,碘液,回形针。

⑵   方法步骤:

①                                                           。

②把黑纸片用回形针夹在某叶片的上半部分,然后把植株放在阳光下照射4~6h。

③剪下此叶片,用打孔器分别在

A、B、C三部位各取一个叶圆片(如图所示)。

④把取下的叶圆片放入装有酒精溶液的试管中,热水浴加热、脱色,清水中漂洗。

⑤__________________________________________________________。

(3)预期结果;A                        ;B                            ;C                           。

⑶   分析问题:

①证明光合作用需要光,需比较     和     ,其中起对照作用的是    。

②要证明光合作用需要叶绿体,需比较    和    ,其中起对照作用的是     。

③要证明光合作用产物中有淀粉,需比较     和     。

答案:⑵①将天竺葵放在黑暗处48h

③黑纸片遮光部位

⑤将三个圆片放在白纸片上,用吸管吸取碘液,分别滴在三个圆片上,观察结果

⑷   变蓝色 变蓝色 不变蓝色

⑸   A   B   B   ②C   B   B     ③A  B

从以上例子看出,证明光是植物生长发育和光合作用的必要条件的实验组是没有光照的一组,证明光合作用的场所是叶绿体(即叶绿体是进行光合作用的必需结构)的实验组是不含叶绿体的一组。

 “实验组”和“对照组”的概念可描述为:一般情况下,把改变实验变量处理的一组称为实验组,处于正常情况状态(没有改变实验变量)的

 

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