也議對照實驗中的“對照組”和“實驗組”

左延柏

摘 要 針對對照實驗中的“對照組”和“實驗組”進行了一定的分析和思考。

關鍵詞 對照實驗 實驗變量 對照組 實驗組

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

文件編號： 1003 - 7586（2016）11 - 0059 - 03

2016年江蘇省高考生物試卷中實驗題和實驗素材題的比重較大，很多題都是以實驗為背景。試卷的命制充分體現了生物學科的學科特點，突出了對實驗原理、實驗方法和實驗操作細節的考查。其中第8題就涉及了對照實驗中的“對照組”和“實驗組”的分析和判斷，對于生物學對照實驗中的“對照組”和“實驗組”如何區分，許多學生對此很是困惑，甚至少數教師也不是十分清楚。

1 對照實驗中的“對照組”和“實驗組”的引入

【例1】 （2016·江蘇高考8）過氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性沒食子酸呈橙紅色。為探究白菜梗中是否存在過氧化物酶，設計實驗如下表。下列相關敘述正確的是（ ）

A. 1號管為對照組，其余不都是實驗組

B. 2號管為對照組，其余都為實驗組

C. 若3號管顯橙紅色，無需對照就能證明白菜梗中存在過氧化物酶

D. 若4號管不顯橙紅色，可證明白菜梗中無過氧化物酶

解析：過氧化氫酶能催化H2O2的分解，產生的[O]能使溶于水的無色焦性沒食子酸氧化生成橙紅色沉淀。該實驗的目的是探究白菜梗中是否存在過氧化物酶，自變量是白菜梗的有無，則1號和2號是對照組，3號和4號是實驗組，3號與1、2號對照，2、3號管顯橙紅色，1號不變色，證明白菜梗中存在過氧化物酶，C錯誤；若4號管不顯橙紅色，與3號對照，說明高溫使過氧化物酶變性失活，D錯誤。

參考答案：A。

本題的主旨是通過相關酶實驗分析考查學生的理解能力。解答該題的關鍵在于根據實驗目的分析自變量、因變量及無關變量，理解對照組和實驗組的區別。

2 對照實驗中經常涉及的幾種變量分析

在研究一種條件對研究對象的影響時，所進行的除了這種條件不同以外，其他條件都相同并把實驗結果進行比較的實驗，叫做對照實驗。對照實驗有變量且只有一個，實驗過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

在實驗中實驗者所操縱的、對實驗對象的反應產生影響的變量稱為自變量；由操縱自變量而引起的實驗對象的某種特定反應稱為因變量。

例如在驗證二氧化碳有無會影響光合作用過程中氣體產生的實驗中，二氧化碳的有無是自變量，光合作用過程中氣體的產生就是因變量。因此，自變量和因變量是相互依存的，沒有自變量就無所謂因變量，沒有因變量也無所謂自變量。

2.2 相關變量與無關變量

凡是對因變量直接產生影響的實驗條件都稱為相關變量，而對因變量不直接產生影響的實驗條件稱為無關變量。

【例2】 為了驗證葉片在光合作用和呼吸作用過程中有氣體的產生和消耗，請用所提供的實驗材料與用具，在給出的實驗步驟和預測實驗結果的基礎上，繼續完成實驗步驟的設計。

實驗材料與用具：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、暗培養箱、日光燈（實驗過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氧呼吸忽略不計）。

實驗步驟和預測實驗結果：

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，葉片均浮在液面上。

B. 用真空泵抽去兩支試管內液體中和葉肉細胞間隙中的氣體后，敞開試管口，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程中氣體的產生和消耗的因素有：光照強度、光照的有無、光質、光照時間、光合面積、溫度、礦質元素、二氧化碳的濃度、pH、植物種類、植物的年齡等。這些因素都應是相關變量。而實驗者是誰、實驗者的性別、實驗所用的試管、所用的真空泵、實驗用的植物高矮、葉片形狀、植株的形態等對實驗結果無直接影響，是為無關變量。

2.3 額外變量與控制變量

在相關變量中，實驗者用以研究的變量稱為自變量，實驗者不用于研究的那些相關變量稱為額外相關變量，或簡稱為額外變量。在實驗中，額外變量是必須加以控制的。如果不控制額外變量，就會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，因而就無法得出明確的結論。由于在實驗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 對照實驗中常用的幾種對照方法

在設計對照實驗時，按對照的內容和形式上的不同，通常有自身對照、空白對照、條件對照、相互對照等幾種對照類型，其中大部分的對照實驗屬于空白對照。

3.1 自身對照

自身對照指實驗與對照在同一對象上進行，即不另設對照組。單組法和輪組法一般都包含有自身對照。如“植物細胞質壁分離和復原”實驗就是典型的自身對照。自身對照，方法簡便，關鍵是要清楚實驗處理前后現象變化的差異，實驗處理前的對象狀況為對照組，實驗處理后的對象變化則為實驗組。

3.2 空白對照

空白對照指不做任何實驗處理的對象組。例如，在“生物組織中可溶性還原糖的鑒定”的實驗中，向甲試管溶液加入試劑，而乙試管溶液不加試劑，一起進行沸水浴，比較它們的變化。這樣，甲為實驗組，乙為對照組，且乙為典型的空白對照。空白對照能明白地對比和襯托出實驗的變化和結果，增強說服力。

3.3 條件對照

條件對照指雖然給對象施以某種實驗處理，但這種處理不是針對實驗假設所給定的實驗變量，是作為一種相反意義的對照，使得實驗結果更具說服力。

【例3】 “動物激素飼喂小動物”實驗，其實驗設計方案是：

甲組：不飼喂藥劑（空白對照組）；

乙組：飼喂甲狀腺激素（實驗組）；

丙組：飼喂甲狀腺抑制劑（條件對照組）。

甲狀腺激素可以促進動物生長發育。顯然，丙組為條件對照，該實驗既設置了條件對照，又設置了空白對照，通過比較、對照，更能充分說明實驗變量——甲狀腺激素能促進小動物的生長發育。

4 對照實驗中的“對照組”和“實驗組”辨析

在對照實驗中，進行了實驗變量處理的對象組是實驗組，自然狀態（未加以實驗變量處理）的對象組稱為對照組。針對具體的實驗區分實驗組和對照組時，需要搞清楚實驗控制的原理。

實驗控制的原理不外乎加法原理和減法原理兩種：與常態相比，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。運用加法原理設計的實驗，做了加法處理的那一組實驗就是實驗組，沒有做加法處理（處于自然狀態）的那一組就是對照組；運用減法原理設計的實驗，做了減法處理那一組實驗是實驗組，沒有做減法處理那一組實驗是對照組。

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，所以乙組是實驗組，而甲組是自然狀態（未處理的），是對照組。再如，在證明Mg是植物正常生長發育所必需的礦質元素實驗中，甲組——用缺Mg的全素培養液培養植物，乙組——用全素培養液培養植物。其中人為去除Mg的培養液，屬于應用減法原理，所以甲組為實驗組，乙組為對照組（以生物正常的自然狀態或最佳狀況作為對照）。

【例4】 （多選）某同學為驗證pH對酶活性的影響，設計的方法步驟如下表所示。有關評價合理的是

（ ）

A. 缺少對照組

B. 實驗預期結果不正確

C. 檢驗實驗結果的試劑選擇不恰當

D. 實驗操作步驟的安排不合理

解析：實驗中有兩個實驗組，分別加入了酸和堿，還應該設置一組加等量蒸餾水的對照組；在強酸、強堿作用下，淀粉酶的活性喪失，試管1、2的結果預期應是均變藍，因此該實驗的結果預期不正確；實驗操作步驟的安排不合理，應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。

在對照實驗中，對照組就像是一個標準或確定的參照物，實驗組就是以它作參照或作比較的。分析例1和例4可以發現，對照實驗可能有多個對照組、多個實驗組，分析時需弄清楚是哪幾個進行對照，從而得出相應的結論。