也议对照实验中的“对照组”和“实验组”

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摘 要 针对对照实验中的“对照组”和“实验组”进行了一定的分析和思考。

关键词 对照实验 实验变量 对照组 实验组

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

文件编号： 1003 - 7586（2016）11 - 0059 - 03

2016年江苏省高考生物试卷中实验题和实验素材题的比重较大，很多题都是以实验为背景。试卷的命制充分体现了生物学科的学科特点，突出了对实验原理、实验方法和实验操作细节的考查。其中第8题就涉及了对照实验中的“对照组”和“实验组”的分析和判断，对于生物学对照实验中的“对照组”和“实验组”如何区分，许多学生对此很是困惑，甚至少数教师也不是十分清楚。

1 对照实验中的“对照组”和“实验组”的引入

【例1】 （2016・江苏高考8）过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是（ ）

A. 1号管为对照组，其余不都是实验组

B. 2号管为对照组，其余都为实验组

C. 若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶

D. 若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶

解析：过氧化氢酶能催化H2O2的分解，产生的[O]能使溶于水的无色焦性没食子酸氧化生成橙红色沉淀。该实验的目的是探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，自变量是白菜梗的有无，则1号和2号是对照组，3号和4号是实验组，3号与1、2号对照，2、3号管显橙红色，1号不变色，证明白菜梗中存在过氧化物酶，C错误；若4号管不显橙红色，与3号对照，说明高温使过氧化物酶变性失活，D错误。

参考答案：A。

本题的主旨是通过相关酶实验分析考查学生的理解能力。解答该题的关键在于根据实验目的分析自变量、因变量及无关变量，理解对照组和实验组的区别。

2 对照实验中经常涉及的几种变量分析

在研究一种条件对研究对象的影响时，所进行的除了这种条件不同以外，其他条件都相同并把实验结果进行比较的实验，叫做对照实验。对照实验有变量且只有一个，实验过程中可以变化的因素称为变量，其中人为改变的变量称做自变量。随着自变量的变化而变化的变量称做因变量。

2.1 自变量与因变量

在实验中实验者所操纵的、对实验对象的反应产生影响的变量称为自变量；由操纵自变量而引起的实验对象的某种特定反应称为因变量。

例如在验证二氧化碳有无会影响光合作用过程中气体产生的实验中，二氧化碳的有无是自变量，光合作用过程中气体的产生就是因变量。因此，自变量和因变量是相互依存的，没有自变量就无所谓因变量，没有因变量也无所谓自变量。

2.2 相关变量与无关变量

凡是对因变量直接产生影响的实验条件都称为相关变量，而对因变量不直接产生影响的实验条件称为无关变量。

【例2】 为了验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗，请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继续完成实验步骤的设计。

实验材料与用具：烟草幼苗、试管两支、蒸馏水、NaHCO3稀溶液（为光合作用提供原料）、真空泵、暗培养箱、日光灯（实验过程中光照和温度等条件适宜，空气中O2和CO2在水中的溶解量及无氧呼吸忽略不计）。

实验步骤和预测实验结果：

A. 剪取两小块相同的烟草叶片，分别放入盛有等量蒸馏水和NaHCO3稀溶液的两支试管中。此时，叶片均浮在液面上。

B. 用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体后，敞开试管口，可观察到叶片均下沉到试管底部。

C. ……

例2中影响叶片在光合作用和呼吸作用过程中气体的产生和消耗的因素有：光照强度、光照的有无、光质、光照时间、光合面积、温度、矿质元素、二氧化碳的浓度、pH、植物种类、植物的年龄等。这些因素都应是相关变量。而实验者是谁、实验者的性别、实验所用的试管、所用的真空泵、实验用的植物高矮、叶片形状、植株的形态等对实验结果无直接影响，是为无关变量。

2.3 额外变量与控制变量

在相关变量中，实验者用以研究的变量称为自变量，实验者不用于研究的那些相关变量称为额外相关变量，或简称为额外变量。在实验中，额外变量是必须加以控制的。如果不控制额外变量，就会不清楚因变量的变化是由自变量的影响引起的，还是由因额外变量的变化引起的，因而就无法得出明确的结论。由于在实验中额外变量是必须加以控制的，所以额外变量也被称为控制变量。

3 对照实验中常用的几种对照方法

在设计对照实验时，按对照的内容和形式上的不同，通常有自身对照、空白对照、条件对照、相互对照等几种对照类型，其中大部分的对照实验属于空白对照。

3.1 自身对照

自身对照指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。单组法和轮组法一般都包含有自身对照。如“植物细胞质壁分离和复原”实验就是典型的自身对照。自身对照，方法简便，关键是要清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。

3.2 空白对照

空白对照指不做任何实验处理的对象组。例如，在“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”的实验中，向甲试管溶液加入试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。空白对照能明白地对比和衬托出实验的变化和结果，增强说服力。

3.3 条件对照

条件对照指虽然给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，是作为一种相反意义的对照，使得实验结果更具说服力。

【例3】 “动物激素饲喂小动物”实验，其实验设计方案是：

甲组：不饲喂药剂（空白对照组）；

乙组：饲喂甲状腺激素（实验组）；

丙组：饲喂甲状腺抑制剂（条件对照组）。

甲状腺激素可以促进动物生长发育。显然，丙组为条件对照，该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――甲状腺激素能促进小动物的生长发育。

4 对照实验中的“对照组”和“实验组”辨析

在对照实验中，进行了实验变量处理的对象组是实验组，自然状态（未加以实验变量处理）的对象组称为对照组。针对具体的实验区分实验组和对照组时，需要搞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。运用加法原理设计的实验，做了加法处理的那一组实验就是实验组，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，做了减法处理那一组实验是实验组，没有做减法处理那一组实验是对照组。

如上述例3中的甲组（不饲喂药剂）与乙组（饲喂甲状腺激素）相比，乙组是做了加法处理的一组，所以乙组是实验组，而甲组是自然状态（未处理的），是对照组。再如，在证明Mg是植物正常生长发育所必需的矿质元素实验中，甲组――用缺Mg的全素培养液培养植物，乙组――用全素培养液培养植物。其中人为去除Mg的培养液，属于应用减法原理，所以甲组为实验组，乙组为对照组（以生物正常的自然状态或最佳状况作为对照）。

【例4】 （多选）某同学为验证pH对酶活性的影响，设计的方法步骤如下表所示。有关评价合理的是

（ ）

A. 缺少对照组

B. 实验预期结果不正确

C. 检验实验结果的试剂选择不恰当

D. 实验操作步骤的安排不合理

解析：实验中有两个实验组，分别加入了酸和碱，还应该设置一组加等量蒸馏水的对照组；在强酸、强碱作用下，淀粉酶的活性丧失，试管1、2的结果预期应是均变蓝，因此该实验的结果预期不正确；实验操作步骤的安排不合理，应先向加入淀粉酶溶液的不同试管中分别加入蒸馏水、酸和碱，摇匀后再分别加入淀粉溶液。

参考答案：ABD。

在对照实验中，对照组就像是一个标准或确定的参照物，实验组就是以它作参照或作比较的。分析例1和例4可以发现，对照实验可能有多个对照组、多个实验组，分析时需弄清楚是哪几个进行对照，从而得出相应的结论。