左延柏

摘 要 針對(duì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)中的“對(duì)照組”和“實(shí)驗(yàn)組”進(jìn)行了一定的分析和思考。

關(guān)鍵詞 對(duì)照實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)變量 對(duì)照組 實(shí)驗(yàn)組

中圖分類(lèi)號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

文件編號(hào)： 1003 - 7586（2016）11 - 0059 - 03

2016年江蘇省高考生物試卷中實(shí)驗(yàn)題和實(shí)驗(yàn)素材題的比重較大，很多題都是以實(shí)驗(yàn)為背景。試卷的命制充分體現(xiàn)了生物學(xué)科的學(xué)科特點(diǎn)，突出了對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)的考查。其中第8題就涉及了對(duì)照實(shí)驗(yàn)中的“對(duì)照組”和“實(shí)驗(yàn)組”的分析和判斷，對(duì)于生物學(xué)對(duì)照實(shí)驗(yàn)中的“對(duì)照組”和“實(shí)驗(yàn)組”如何區(qū)分，許多學(xué)生對(duì)此很是困惑，甚至少數(shù)教師也不是十分清楚。

1 對(duì)照實(shí)驗(yàn)中的“對(duì)照組”和“實(shí)驗(yàn)組”的引入

【例1】 （2016·江蘇高考8）過(guò)氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性沒(méi)食子酸呈橙紅色。為探究白菜梗中是否存在過(guò)氧化物酶，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下表。下列相關(guān)敘述正確的是（ ）

A. 1號(hào)管為對(duì)照組，其余不都是實(shí)驗(yàn)組

B. 2號(hào)管為對(duì)照組，其余都為實(shí)驗(yàn)組

C. 若3號(hào)管顯橙紅色，無(wú)需對(duì)照就能證明白菜梗中存在過(guò)氧化物酶

D. 若4號(hào)管不顯橙紅色，可證明白菜梗中無(wú)過(guò)氧化物酶

解析：過(guò)氧化氫酶能催化H2O2的分解，產(chǎn)生的[O]能使溶于水的無(wú)色焦性沒(méi)食子酸氧化生成橙紅色沉淀。該實(shí)驗(yàn)的目的是探究白菜梗中是否存在過(guò)氧化物酶，自變量是白菜梗的有無(wú)，則1號(hào)和2號(hào)是對(duì)照組，3號(hào)和4號(hào)是實(shí)驗(yàn)組，3號(hào)與1、2號(hào)對(duì)照，2、3號(hào)管顯橙紅色，1號(hào)不變色，證明白菜梗中存在過(guò)氧化物酶，C錯(cuò)誤；若4號(hào)管不顯橙紅色，與3號(hào)對(duì)照，說(shuō)明高溫使過(guò)氧化物酶變性失活，D錯(cuò)誤。

參考答案：A。

本題的主旨是通過(guò)相關(guān)酶實(shí)驗(yàn)分析考查學(xué)生的理解能力。解答該題的關(guān)鍵在于根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治鲎宰兞?、因變量及無(wú)關(guān)變量，理解對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的區(qū)別。

2 對(duì)照實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常涉及的幾種變量分析

在研究一種條件對(duì)研究對(duì)象的影響時(shí)，所進(jìn)行的除了這種條件不同以外，其他條件都相同并把實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)，叫做對(duì)照實(shí)驗(yàn)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)有變量且只有一個(gè)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以變化的因素稱為變量，其中人為改變的變量稱做自變量。隨著自變量的變化而變化的變量稱做因變量。

2.1 自變量與因變量

在實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)者所操縱的、對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的反應(yīng)產(chǎn)生影響的變量稱為自變量；由操縱自變量而引起的實(shí)驗(yàn)對(duì)象的某種特定反應(yīng)稱為因變量。

例如在驗(yàn)證二氧化碳有無(wú)會(huì)影響光合作用過(guò)程中氣體產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)中，二氧化碳的有無(wú)是自變量，光合作用過(guò)程中氣體的產(chǎn)生就是因變量。因此，自變量和因變量是相互依存的，沒(méi)有自變量就無(wú)所謂因變量，沒(méi)有因變量也無(wú)所謂自變量。

2.2 相關(guān)變量與無(wú)關(guān)變量

凡是對(duì)因變量直接產(chǎn)生影響的實(shí)驗(yàn)條件都稱為相關(guān)變量，而對(duì)因變量不直接產(chǎn)生影響的實(shí)驗(yàn)條件稱為無(wú)關(guān)變量。

【例2】 為了驗(yàn)證葉片在光合作用和呼吸作用過(guò)程中有氣體的產(chǎn)生和消耗，請(qǐng)用所提供的實(shí)驗(yàn)材料與用具，在給出的實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)完成實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)。

實(shí)驗(yàn)材料與用具：煙草幼苗、試管兩支、蒸餾水、NaHCO3稀溶液（為光合作用提供原料）、真空泵、暗培養(yǎng)箱、日光燈（實(shí)驗(yàn)過(guò)程中光照和溫度等條件適宜，空氣中O2和CO2在水中的溶解量及無(wú)氧呼吸忽略不計(jì)）。

實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

A. 剪取兩小塊相同的煙草葉片，分別放入盛有等量蒸餾水和NaHCO3稀溶液的兩支試管中。此時(shí)，葉片均浮在液面上。

B. 用真空泵抽去兩支試管內(nèi)液體中和葉肉細(xì)胞間隙中的氣體后，敞開(kāi)試管口，可觀察到葉片均下沉到試管底部。

C. ……

例2中影響葉片在光合作用和呼吸作用過(guò)程中氣體的產(chǎn)生和消耗的因素有：光照強(qiáng)度、光照的有無(wú)、光質(zhì)、光照時(shí)間、光合面積、溫度、礦質(zhì)元素、二氧化碳的濃度、pH、植物種類(lèi)、植物的年齡等。這些因素都應(yīng)是相關(guān)變量。而實(shí)驗(yàn)者是誰(shuí)、實(shí)驗(yàn)者的性別、實(shí)驗(yàn)所用的試管、所用的真空泵、實(shí)驗(yàn)用的植物高矮、葉片形狀、植株的形態(tài)等對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)直接影響，是為無(wú)關(guān)變量。

2.3 額外變量與控制變量

在相關(guān)變量中，實(shí)驗(yàn)者用以研究的變量稱為自變量，實(shí)驗(yàn)者不用于研究的那些相關(guān)變量稱為額外相關(guān)變量，或簡(jiǎn)稱為額外變量。在實(shí)驗(yàn)中，額外變量是必須加以控制的。如果不控制額外變量，就會(huì)不清楚因變量的變化是由自變量的影響引起的，還是由因額外變量的變化引起的，因而就無(wú)法得出明確的結(jié)論。由于在實(shí)驗(yàn)中額外變量是必須加以控制的，所以額外變量也被稱為控制變量。

3 對(duì)照實(shí)驗(yàn)中常用的幾種對(duì)照方法

在設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí)，按對(duì)照的內(nèi)容和形式上的不同，通常有自身對(duì)照、空白對(duì)照、條件對(duì)照、相互對(duì)照等幾種對(duì)照類(lèi)型，其中大部分的對(duì)照實(shí)驗(yàn)屬于空白對(duì)照。

3.1 自身對(duì)照

自身對(duì)照指實(shí)驗(yàn)與對(duì)照在同一對(duì)象上進(jìn)行，即不另設(shè)對(duì)照組。單組法和輪組法一般都包含有自身對(duì)照。如“植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn)就是典型的自身對(duì)照。自身對(duì)照，方法簡(jiǎn)便，關(guān)鍵是要清楚實(shí)驗(yàn)處理前后現(xiàn)象變化的差異，實(shí)驗(yàn)處理前的對(duì)象狀況為對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)處理后的對(duì)象變化則為實(shí)驗(yàn)組。

3.2 空白對(duì)照

空白對(duì)照指不做任何實(shí)驗(yàn)處理的對(duì)象組。例如，在“生物組織中可溶性還原糖的鑒定”的實(shí)驗(yàn)中，向甲試管溶液加入試劑，而乙試管溶液不加試劑，一起進(jìn)行沸水浴，比較它們的變化。這樣，甲為實(shí)驗(yàn)組，乙為對(duì)照組，且乙為典型的空白對(duì)照。空白對(duì)照能明白地對(duì)比和襯托出實(shí)驗(yàn)的變化和結(jié)果，增強(qiáng)說(shuō)服力。

3.3 條件對(duì)照

條件對(duì)照指雖然給對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理，但這種處理不是針對(duì)實(shí)驗(yàn)假設(shè)所給定的實(shí)驗(yàn)變量，是作為一種相反意義的對(duì)照，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具說(shuō)服力。

【例3】 “動(dòng)物激素飼喂小動(dòng)物”實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是：

甲組：不飼喂藥劑（空白對(duì)照組）；

乙組：飼喂甲狀腺激素（實(shí)驗(yàn)組）；

丙組：飼喂甲狀腺抑制劑（條件對(duì)照組）。

甲狀腺激素可以促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育。顯然，丙組為條件對(duì)照，該實(shí)驗(yàn)既設(shè)置了條件對(duì)照，又設(shè)置了空白對(duì)照，通過(guò)比較、對(duì)照，更能充分說(shuō)明實(shí)驗(yàn)變量——甲狀腺激素能促進(jìn)小動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育。

4 對(duì)照實(shí)驗(yàn)中的“對(duì)照組”和“實(shí)驗(yàn)組”辨析

在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組是實(shí)驗(yàn)組，自然狀態(tài)（未加以實(shí)驗(yàn)變量處理）的對(duì)象組稱為對(duì)照組。針對(duì)具體的實(shí)驗(yàn)區(qū)分實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組時(shí)，需要搞清楚實(shí)驗(yàn)控制的原理。

實(shí)驗(yàn)控制的原理不外乎加法原理和減法原理兩種：與常態(tài)相比，人為增加某種影響因素即加法原理，人為去除某種因素即減法原理。運(yùn)用加法原理設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，做了加法處理的那一組實(shí)驗(yàn)就是實(shí)驗(yàn)組，沒(méi)有做加法處理（處于自然狀態(tài)）的那一組就是對(duì)照組；運(yùn)用減法原理設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，做了減法處理那一組實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)組，沒(méi)有做減法處理那一組實(shí)驗(yàn)是對(duì)照組。

如上述例3中的甲組（不飼喂藥劑）與乙組（飼喂甲狀腺激素）相比，乙組是做了加法處理的一組，所以乙組是實(shí)驗(yàn)組，而甲組是自然狀態(tài)（未處理的），是對(duì)照組。再如，在證明Mg是植物正常生長(zhǎng)發(fā)育所必需的礦質(zhì)元素實(shí)驗(yàn)中，甲組——用缺Mg的全素培養(yǎng)液培養(yǎng)植物，乙組——用全素培養(yǎng)液培養(yǎng)植物。其中人為去除Mg的培養(yǎng)液，屬于應(yīng)用減法原理，所以甲組為實(shí)驗(yàn)組，乙組為對(duì)照組（以生物正常的自然狀態(tài)或最佳狀況作為對(duì)照）。

【例4】 （多選）某同學(xué)為驗(yàn)證pH對(duì)酶活性的影響，設(shè)計(jì)的方法步驟如下表所示。有關(guān)評(píng)價(jià)合理的是

（ ）

A. 缺少對(duì)照組

B. 實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果不正確

C. 檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的試劑選擇不恰當(dāng)

D. 實(shí)驗(yàn)操作步驟的安排不合理

解析：實(shí)驗(yàn)中有兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組，分別加入了酸和堿，還應(yīng)該設(shè)置一組加等量蒸餾水的對(duì)照組；在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿作用下，淀粉酶的活性喪失，試管1、2的結(jié)果預(yù)期應(yīng)是均變藍(lán)，因此該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果預(yù)期不正確；實(shí)驗(yàn)操作步驟的安排不合理，應(yīng)先向加入淀粉酶溶液的不同試管中分別加入蒸餾水、酸和堿，搖勻后再分別加入淀粉溶液。

參考答案：ABD。

在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，對(duì)照組就像是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或確定的參照物，實(shí)驗(yàn)組就是以它作參照或作比較的。分析例1和例4可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)照實(shí)驗(yàn)可能有多個(gè)對(duì)照組、多個(gè)實(shí)驗(yàn)組，分析時(shí)需弄清楚是哪幾個(gè)進(jìn)行對(duì)照，從而得出相應(yīng)的結(jié)論。