對初中生物對照實驗中對照組與實驗組判斷的思考

陳 寅/天津市第八十二中學

對初中生物對照實驗中對照組與實驗組判斷的思考

陳 寅/天津市第八十二中學

每輪初中生物會考復習時，老師們針對對照實驗中如何確定對照組和實驗組總存在爭議。本文將生物教師的不同意見概括為三種觀點，通過追溯教材和查找專家對此問題的論述資料，對這幾種觀點的適用性進行比較和分析。提出對于判斷對照組和實驗組無法統(tǒng)一這個問題的一些思考，并試著總結(jié)判斷對照組和實驗組的具有普遍適應性的方法。

初中生物；對照實驗；對照組；實驗組

一、問題的提出

生物是一門實驗學科，探究實驗是教學中的重點和難點。在每輪進行八年級生物會考復習期間，同一備課組的老師總會因為判斷對照實驗中哪個是對照組哪個是實驗組而產(chǎn)生爭議。

老師們的觀點大致可以歸納為以下幾種。第一種是根據(jù)實驗變量來判斷，對實驗變量進行處理的是實驗組，未做處理的是對照組。第二種是根據(jù)實驗目的來判斷，施加某種實驗條件以達到實驗目的是實驗組，其他的為對照組。第三種是處于自然條件下的一組是對照組，另一組人為改變某一自然條件的是實驗組。那么，哪種觀點的適用范圍更廣更準確呢？

二、教材中相關(guān)概念的界定

對照實驗這個概念最先在人教版生物教材七年級上冊出現(xiàn)，教材以探究非生物因素對某種動物的影響為例，介紹對照實驗是指“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，其他條件都相同的實驗”。為保證實驗結(jié)果更令人信服，要進行兩組除要研究的因素不同以外其他條件都相同的實驗，這種實驗方法稱為對照實驗。而且這種實驗屬于單因子實驗，也是初中階段生物實驗設計的主要方法。

對照組和實驗組這組概念出現(xiàn)在人教版生物教材八年級上冊。為“驗證溫度過低不利于種子萌發(fā)這一假設，需要將種子置于低溫條件下進行實驗，看它們是不是真的不能萌發(fā)，這一組種子稱為實驗組。為保證實驗結(jié)果只是由于溫度這一個變量引起的，還需要將同樣的種子再分出一組，放在正常的室溫條件下作為對照來觀察，這組種子稱為對照組”。對于對照組和實驗組教材并沒有給出明確的內(nèi)涵性定義，而是類似于外延性質(zhì)地以一組對照實驗為例介紹哪組是實驗組哪組是對照組。置于低溫環(huán)境的一組種子對實驗變量溫度進行了處理，目的是驗證低溫對種子萌發(fā)是否有影響，因此是實驗組。處于正常室溫下的一組種子沒有進行處理置于自然條件下，因此是對照組。因此，無論從自變量、實驗目的、是否處于自然條件下哪個角度來看，得出的結(jié)論都一樣。

三、依據(jù)不同觀點產(chǎn)生不同的結(jié)論

教材中涉及對照組和實驗組的區(qū)分是在2001人教版生物教材八年級上冊第四章第四節(jié)的技能訓練中，討論題的第三題要求逐一分析三種方案并找出每個方案的實驗組和對照組。同一版本的教師用書中給出的答案是甲組是對照組，乙組是實驗組，對于判斷的原因沒有進行過多的解釋。

該實驗為排除雜菌干擾實驗結(jié)果，實驗前對甲乙兩組進行滅菌處理，這也是對變量的一種控制。乙組再接種細菌是屬于添加自變量還是處于自然條件下難以判斷，而且甲組進行了人為的滅菌是去除實驗變量還是屬于不做任何處理呢？按照實驗變量來看，對照組和實驗組因為以上疑問而無法判斷。按照實驗目的來看，為證明細菌對植物遺體的分解作用，那么接種細菌的乙組是實驗組，甲組為對照組。按照是否處于自然狀態(tài)下來判斷，自然條件下都是有細菌的，那么乙組應該是對照組，甲組人為地滅菌是實驗組。此時，從實驗目的來看得出的結(jié)論與是否在自然狀態(tài)下來看的結(jié)論矛盾。

在實驗組和對照組的判斷上，專家之間也有不同的觀點。例如，薩克斯證明光合作用產(chǎn)生淀粉的實驗。對天竺葵進行饑餓處理后，一半葉片曝光，一半葉片遮光，一段時間后用碘蒸氣進行檢驗。曝光和遮光哪組是實驗組呢？人教版教材主編認為該實驗采用減法原則，人為除去光照這個因素的遮光組是實驗組，處于自然狀態(tài)下的曝光組是對照組。[1]而全國初中畢業(yè)升學考試生物學科評價課題組則認為遮光組是對照實驗。[2]

從實驗目的來看，想要證明光合作用能夠產(chǎn)生淀粉，曝光然后驗證是否產(chǎn)生了淀粉應該是實驗組，遮光一組是對照組。從實驗變量來看，遮光組對自變量光照進行了處理，是實驗組，曝光組不作任何處理，屬于對照組。從是否處于自然狀態(tài)下來看，曝光是自然狀態(tài)屬于對照組，遮光是實驗組。三種觀點同樣出現(xiàn)了分歧，從實驗變量和是否處于自然狀態(tài)下來看的結(jié)論一致，與從實驗目的來看的結(jié)論相矛盾。

四、對判斷結(jié)論不統(tǒng)一的分析

怎樣才能普遍地將三種觀點統(tǒng)一起來呢？在探究某個問題時，根據(jù)提出的問題不同，作出的假設也會不同，所以實驗方法和步驟也會有所區(qū)別。因此，設計一個實驗的背景情境就非常重要。我們要先根據(jù)背景情境確定實驗的目的是什么，根據(jù)實驗目的進行實驗設計。對照實驗的設計方法主要分為兩類。第一類，加法原則。向研究對象施加某種條件進行干預，并觀察會出現(xiàn)怎樣的結(jié)果。如探究光對鼠婦生活的影響實驗，通過觀察發(fā)現(xiàn)，鼠婦自然狀態(tài)下總是生活在陰暗的環(huán)境下，我們?nèi)藶榈叵蛩鼈兪┘佑泄獾臈l件，來觀察對鼠婦有什么影響。這樣施加條件的一組為實驗組，不施加條件的一組為對照組。第二類，減法原則。排除某種條件對實驗對象的影響，看是否還能產(chǎn)生以前的結(jié)果，以此確定該條件與該結(jié)果的因果聯(lián)系。一般情況下，實驗中去除自變量的一組為實驗組，不做處理的一組為對照組。

根據(jù)實驗采用加法原則還是減法原則再試著去判斷對照組和實驗組。若實驗采用加法原則，從實驗變量的角度，對自變量進行處理的一組是實驗組，不做處理的一組是對照組；從實驗目的的角度，添加自變量的是實驗組，不添加的是對照組；從是否處于自然條件下的角度，處于自然條件下的不做任何處理的是對照組，改變某一條件的是實驗組。由此看來，對于采用加法原則設計的實驗，三種觀點是一致的。若實驗采用減法原則，從實驗變量的角度，去除自變量的一組是實驗組，不做處理有自變量的一組是對照組；從實驗目的的角度，有自變量的是實驗組，無自變量的是對照組；從是否處于自然條件下的角度，處于自然條件下的有自變量的是對照組，去除某條件的是實驗組。可見，當采用減法原則設計實驗，三種觀點之間就會出現(xiàn)矛盾。其中，只有從實驗目的的角度是一直按照施加某種條件為依據(jù)進行判斷的，具有一定的局限性，因而該觀點只適用于根據(jù)加法原則設計的對照實驗。

有時在進行實驗組和對照組的判斷時，我們也常常被“空白對照”這個詞迷惑。空白對照往往是指相對于實驗組對自變量不進行處理或者無自變量的實驗。但是對于根據(jù)減法原則設計的實驗，“空白”往往就是對自變量的一種去除處理，那么這一組實驗我們卻不能說是“對照”。

五、對實驗組和對照組判斷的思考

筆者認為實驗組對照組的判斷與實驗目的、設計思路有關(guān)，過于強調(diào)哪一組是對照組哪一組是實驗組，這種觀點未免太僵硬。對照實驗的設計目的是為了使實驗結(jié)果更具有說服力。對照這個概念在物理學科中是指相互的，只有二者共存才能說最后的實驗結(jié)論成立。曝光組在光下產(chǎn)生淀粉，只有在遮光組葉片沒有產(chǎn)生淀粉時，才能說光合作用的產(chǎn)物是淀粉。遮光組沒有產(chǎn)生淀粉也同樣可以得出沒有光就無法產(chǎn)生淀粉這一結(jié)論。因此，分辨哪個是對照組哪個是實驗組的意義似乎不大。

2013人教版八上教材將2001人教版八上教材第四章第四節(jié)的技能訓練中判斷對照組和實驗組的討論題刪掉了。這也許說明因為學界對實驗組和對照組的判斷存在分歧，且這并不是生物整體知識結(jié)構(gòu)中的重要一環(huán)，所以在逐漸淡化對這個問題的討論。不知以后是否將強調(diào)的重點放在對照實驗的設計思路上，而不是過分強調(diào)哪個是對照組哪個是實驗組了。

[1]趙占良.人教版高中生物課標教材中的科學方法體系[J].中學生物教學，2007（3）：4-7.

[2]劉元.實驗組與對照組的判定[J].中學生物教學，2010（10）：34-36.