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老魏的一亩三分地

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【引用】生物实验对照原则和对照类型(转载)  

2011-03-05 21:12:44|  分类: 教学参考资料 |  标签: |举报 |字号 订阅

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“对照原则”是中学生物实验设计中最常用的原则,通过设置对照实验,既可排除无关变量的影响,又可增加实验结果的可信度和说服力。

一个实验可包括实验组和对照组,实验组,是接受实验变量处理的对象组,所处理的变量就是我们要研究的内容;对照组,也称控制组,是不接受实验变量处理的对象组。按对照的内容和形式上的不同,常用的对照类型有空白对照、自身对照、相互对照、条件对照、配对对照、标准对照、阳性对照、阴性对照、安慰剂对照等9种类型。

1 空白对照

空白对照指不做任何实验的对照组或不给对照组以任何处理因素。值得注意的是,不给对照组任何处理因素是相对实验组而言的,实际上对照组还是要做一定的处理,只是不加实验组的处理因素,或者说相对于实验组而言,除实验变量外,别的处理与实验组完全相同。空白对照能明白地对比和衬托实验组的变化和结果,增加说服力。通常未经实验因素处理的对象组为对照组,经实验因素处理的对象组为实验组;或处于正常情况下的对象组为对照组,未处于正常情况下的对象组为实验组。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(零剂量),一起进行温水浴加热,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组的变化和结果,增强了说服力。

2 自身对照

自身对照指对照组和实验组都在同一研究对象上进行,不另设对照。自身对照方法简便,关键是看清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。如“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验,就出现了两次对照,其中第一次对照是在高浓度溶液处理下,质壁分离状态与自然状态形成对照;第二次对照是在低浓度溶液处理下,复原后状态与质壁分离状态形成对照。又如:要研究植物根具有向重力性,茎具有背重力性,可把某一植株横放于培养基上,让其自然生长,经过一段时间后,便可观察到根向重力生长,茎背重力生长。这里,对照和实验都在同一个体上进行,属于自身对照。

3 相互对照

相互对照是指不单独设对照组,而是几个实验组相互对比对照,其中每一组既是实验组也是其他级别的对照组,由此得出相应的实验结论。一般是在探究某种实验因素对实验结果的影响不明确的情况下使用,通过实验的相互对比,确立实验变量和反应变量的关系。在等组实验法中,若不设空白对照,则大都是运用相互对照。相互对照较好地平衡和抵消了无关变量的影响,使实验结果具有说服力。例如,“植物的向性运动”的等组实验中,5个实验组采用的都是相互对照,较好的平衡和抵消了无关变量的影响,使实验结果更具有说服力。又如“验证植物根对矿质离子有选择吸收的特性”,可把番茄和水稻分别培养在成分相同的培养液中,过一段时间后,测定培养液中各种矿质元素离子浓度的变化,就会发现番茄吸收Ca多,吸收Si少;而水稻吸收Si多,吸收Ca少。以上就是两个实验组的相互对照。再如,在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验中,需要设置有氧和无氧两个条件,探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式,这两个实验组的结果都是事先未知的,通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。

4 条件对照

条件对照是指虽给对象施以某种实验处理,但这种处理是作为对照意义的,给定的处理因素正是为了保证实验中对照组与实验组相比只是少了实验变量的影响,或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。通常施以条件因素的对象组为对照组,施以实验因素的对象组为实验组。例如,在艾弗里证明DNA是遗传物质的实验中,实验组是“R型活细菌+S型细菌的DNA混合培养”,条件对照组是“R型或细菌+S型细菌的DNA和DNA酶混合培养”。再如,“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验中,采用等组实验法,其实验设计方案是:以蝌蚪为实验材料,甲组(实验组)饲喂甲状腺激素;乙组(条件对照组)饲喂甲状腺抑制剂;丙组(空白对照组)对蝌蚪不做任何处理。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。条件对照的目的是通过对比得出相对立的结论,以验证实验结论的正确性。

5 配对对照

 配对对照是指严格一致的成对对象分置不同实验变量的对比实验,结果更有说服力。例如萨克斯的实验,巧妙地设计了对照实验,自变量是光照(一半叶片置光下、一半置黑暗),因变量是颜色变化,比较光合作用放氧率,实验结果可信度高。

6 标准对照

生物生理、生化的某些项目也都有相应的标准,将观察测定的实验数值与规定的标准值相比较,以确定其正常与否的对照方法。例如,用一种已确认的药物作标准对照组,比较新药的药效。

7 阳性对照

阳性对照是指给对照组施以已经被证明是一种有效的处理因素。例如,研究某化合物是否致癌的长期动物实验中,实验组为用该化合物处理,阳性对照组用已知的致癌物感染。又如实验者在研究一种新的抗生素时,可以用已经被证明有抗菌作用的青霉素或其他抗生素与有效的青霉素有同样的作用,则这种抗生素的抗菌作用得到证明,反之,则被否定。用青霉素作对照组称为阳性对照组。再如“在控制淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用实验”中,1号试管作为阳性对照注入2mL可溶性淀粉溶液,在唾液淀粉酶的作用下水解成还原糖,且能够与斐林试剂发生氧化还原反应,生成砖红色的氧化亚铜沉淀;而2号试管作为实验组注入2mL蔗糖溶液,在同样条件下,却没有生成砖红色的氧化亚铜沉淀,由此可以证明唾液淀粉酶具有专一性,它只能使淀粉水解,却不能使蔗糖水解。其它实验如“比较过氧氢酶和Fe3+催化效率”也属于阳性对照。

8 阴性对照

阴性对照是为排除假阳性而设的对照。例如,检验某转基因植物是否有杀虫效果,必须设置阴性对照(没有杀虫效果的植物组),记录昆虫自然死亡数,再作假设检验统计推断。

9 安慰剂对照

安慰剂对照,又称双盲试验。为避免和控制人为或自然因素干扰而设置的对照,试验者和实验对象不知道何为实验和对照。例如,例如试验某新药,使用同样外观的安慰剂作对照,除科研设计者外,医生和病人都不知谁用新药谁用安慰剂。

在设计对照实验时,一定要使反应的条件相同,参与反应物质的量相等,这是实验设计中等量性原则的要求。可以说,等量性原则与对照性实验是相伴而生的,只要是对照性实验,就一定要体现等量性原则。否则,会使实验结果失去可比性,从而影响对照的价值。

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