《現(xiàn)代漢語詞典》第5版中表明,對照:相互對比參照;對比:(兩種事物)相對比較。從字面意思上理解,對照實驗與對比實驗其實沒有本質(zhì)的區(qū)別,都是為了研究自變量對實驗結果所造成的影響而設計的實驗,但在中學實驗教學中,它們還是有一些區(qū)別的。
科學實驗中,經(jīng)常需要通過嚴格控制無關變量,觀察自變量(施加某種因素)對實驗結果造成的影響。大多數(shù)情況下,如果只有一組實驗,不足以說明該變量是影響實驗結果的唯一因素,這時,需要設置一個未施加這種因素(自變量)而已知的實驗結果作為對照,以明確這種因素所起的作用。因此,通常把經(jīng)過控制處理的一組(或者未知實驗結果的一組)稱為實驗組,而未經(jīng)過處理的一組(自然狀態(tài)下或者已知實驗結果的一組)稱為對照組。
實驗組中的自變量通??梢杂眉臃ㄔ砘驕p法原理進行控制。加法原理或減法原理是指與常態(tài)相比較,人為地增加或減少某種影響因素的原理。例如,探究不同酸堿度對唾液淀粉酶的影響的實驗中,為控制pH調(diào)節(jié)酸堿度,人為地加入鹽酸或氫氧化鈉溶液。加入鹽酸或氫氧化鈉溶液相對于蒸餾水來說就是加法原理;再如,為研究甲狀腺激素對蝌蚪生長和發(fā)育的作用,設計了如下實驗。將15只蝌蚪均分成三組,分別放在放有新鮮水草的普通河水,含有一定濃度的甲狀腺激素或甲狀腺抑制劑的河水的3只培養(yǎng)缸中進行飼養(yǎng)。上述三組實驗中,添加了甲狀腺激素和甲狀腺抑制劑的河水相對于普通河水來說,前者是增加了某種因素,后者從表面看是增加了某種因素,實驗上是抑制蝌蚪產(chǎn)生甲狀腺激素,是減去了甲狀腺激素對蝌蚪的影響,因此利用的是減法原理。這兩組是實驗組,而用普通河水的一組是對照組。
在中學教學的層面上,可以將對照實驗分為空白對照,如加入等量的清水、蒸餾水或生理鹽水;自身對照,如研究動物的內(nèi)分泌腺時,先摘除內(nèi)分泌腺體,一段時間后再移入其腺體或補充一定量的相關激素,以觀察生物自身實驗前與實驗后情況的變化;條件對照,如特意控制一定的可以預知結果的自變量因素,使實驗結果更加令人信服,上述蝌蚪實驗中的第三組就能基本說明問題,等等。
如果并不知道兩組(或多組)實驗中的自變量對實驗結果所造成的影響,需要通過實驗來進行確定,此時就可以稱這些實驗為對比實驗,對比實驗也可稱為相互對照實驗。例如,在美國科學家魯賓和卡門的有關光合作用的同位素實驗中,當時他們并不能確定氧氣中的氧元素來自于二氧化碳分子還是水分子中的氧,因此,設計的實驗就是分別標記二氧化碳中的氧元素和水中的氧元素,從實驗結果中進行判斷和確定,此時,就不能簡單地分辨誰是實驗組,誰是對照組,只能將它們看做是相互對照或者對比實驗,因此,在某些實驗中對比實驗也可以稱為判決性實驗。再如,1952年,赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實驗材料,利用放射性同位素標記技術,證明DNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。他們用35S和32P分別標記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼和DNA分子,這就是一組對比實驗(相互對照),也是一個判決性實驗。中學生物學教學中的對比實驗有很多。例如,探究某種酶的最適宜溫度和pH;質(zhì)壁分離實驗中,探究洋蔥磷片葉表皮細胞的細胞液的大致濃度,等等。
對照實驗和對比實驗在一定的條件下是可以相互轉(zhuǎn)變的。人類在不同的時期,對事物的認知也在不斷發(fā)展;不同的人,對事物的認知水平也有差異。例如,如果人們不知溫度對某種種子萌發(fā)的影響,此時設計一系列的實驗條件進行研究,這就是對比實驗,從對比實驗中可以確定該種子萌發(fā)的最適宜溫度;如果現(xiàn)在人們已知了上述種子萌發(fā)的最適宜溫度,還想研究其他溫度對該種子萌發(fā)的影響,此時設計的實驗就是對照實驗。同樣,對于學生來說,因知識有限,對照實驗在一定的條件下也可以認為是對比實驗。
實驗教學中,強調(diào)的是實驗設計的基本原則和對變量的控制等基本要素,而不應花過多的精力分析某個實驗是對照實驗還是對比實驗,討論這些名稱問題并沒有太多的實際意義,不會給學生的學習帶來切實的幫助。
此文發(fā)表于《中學生物教學》雜志2009年第6期 |
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