第二部分模型一實驗組對照組判斷

模型一實驗組、對照組的判斷名師建模嘗試應(yīng)用典例印證模型一實驗組對照組的判斷一、明確變量實驗中的變量，指的是可被操縱的特定因素或條件。對照實驗中的變量有4種，分別為自變量、因變量、無關(guān)變量和額外變量。1．自變量和因變量自變量，即實驗變量、實驗因子，指實驗中人為改變的因素或條件；因變量，即反應(yīng)變量，指實驗中由自變量所引起的變化和結(jié)果。一般來說，自變量是原因，因變量是結(jié)果，二者具有因果關(guān)系；實驗的目的在于

分析和解釋這種因果關(guān)系，從因果關(guān)系中獲得科學(xué)的

結(jié)論。在對照實驗的設(shè)計中，要求自變量單一，由自

變量而產(chǎn)生的因變量，可能是一個，也可能是兩個、

三個甚至多個。2．無關(guān)變量和額外變量無關(guān)變量，即控制變量，指實驗中除自變量以外的影響實驗現(xiàn)象和結(jié)果的其他因素或條件；額外變量，即干擾變量，指實驗中由無關(guān)變量所引起的變化和結(jié)果。無關(guān)變量和額外變量也具有因果關(guān)系，但無關(guān)變量和額外變量并不是本實驗中所要研究的實驗變量。在實驗中，必須對無關(guān)變量進(jìn)行控制，以消除無關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響。3．變量之間關(guān)系二、確定對照實驗的設(shè)計方法依據(jù)實驗?zāi)康模梢詫φ諏嶒灥脑O(shè)計方法分為兩類：1．添加法運用的是加法原理——給研究對象施加自變量進(jìn)行干

預(yù)，探索因變量。也就是說，實驗的目的是為了探求

某一變量會產(chǎn)生什么結(jié)果，即知道自變量，不知道因

變量。為了“探求結(jié)果”，將這一變量添加到一實驗中，看它會產(chǎn)生什么影響。例如，為了探究“光對鼠婦生

活的影響”，將10只左右的鼠婦放在具有陰暗和明亮兩種環(huán)境的實驗裝置的中央，進(jìn)行觀察、記錄；這里自變量是“光”，將這一變量(明亮)添加到實驗中，看它對“鼠婦的生活有什么影響”。教材中的大多數(shù)對照實驗，采用的都是添加法的實驗設(shè)計方法。2．排除法運用的是減法原理——排除自變量對研究對象的干擾，

同時盡量保持被研究對象的穩(wěn)定。具體而言，結(jié)果已知，但不知道此結(jié)果是由什么原因?qū)е碌?，實驗的目的是為了探求確切的“原因變量”。為了“追蹤求源”，將某一變量人為地去除掉，看是否還能夠產(chǎn)生這一結(jié)果；如果產(chǎn)生了這一結(jié)果，則自變量不是原因變量，將其從原因中排除；如果沒有產(chǎn)生此結(jié)果，則自變量和因變量存在因果關(guān)系。例如，為了探究“魚的尾鰭在游泳中的作用”，可以用剪掉魚尾鰭的方法來比較它和正常魚游泳的區(qū)別。排除法的實驗設(shè)計在教材中并不多見。三、判斷原則原則一：針對添加法的對照實驗(加法原理、探求結(jié)果)，有自變量的一組事物為實驗組，無自變量的一組為對照組。原則二：針對排除法的對照實驗(減法原理、追蹤求源)：無自變量的一組事物為實驗組，有自變量的一組為對照組。具體而言，要判定對照實驗中的實驗組和對照組，首先要明確自變量和因變量；其次要分析實驗?zāi)康暮头椒ā@一實驗是為了探求結(jié)果(添加法)，還是為了追蹤求源(排除法)；最后做出判定——如果是為了探求結(jié)果，則有自變量的組別為實驗組；如果是為了追蹤求源，則無自變量的組別為實驗組。運用上述判定原則，需要注意以下問題：1．判定的基礎(chǔ)是全面的背景情境介紹背景資料不全，就難以判斷實驗的設(shè)計者已經(jīng)知道了什么，想知道什么，也就無從得知他實施對照實驗的方法。例如，在光合作用的發(fā)現(xiàn)實驗中，一張葉片一半遮光，

一半曝光，哪一個是實驗組？哪一個是對照組？在這里，背景情境的介紹非常有限，我們無從知道光合作用的發(fā)

現(xiàn)實驗是為了探求“有光時，葉片能夠產(chǎn)生什么產(chǎn)物”，還是“知道淀粉的產(chǎn)生，想知道淀粉是否是由光的參與產(chǎn)生的”。背景資料不全面，難以讓人做出判斷。2．要明確實驗的目的實驗?zāi)康牟幻鞔_，就無法判定對照實驗中哪一個組別是實驗組，哪一個組別是對照組；實驗?zāi)康氖且蛉硕惖模粚嶒?，針對不同的人，有不同的目的，會做出不同的判定結(jié)果。例如，研究酶的活性時，3個組別的溫度分別控制在0℃、37℃和80℃，哪一個是實驗組？哪一個是對照組？這就要看(不同人的)實驗?zāi)康牧?。如果是為了探究酶?7℃條件下的催化特性，那么80℃和0℃的組別為對照組。如果是為了探究酶在80℃條件下的催化特性，那么0℃和37℃的組別為對照組。實驗?zāi)康牟煌?，判定結(jié)果會大相徑庭。3．對照實驗方法的判定因人的不同經(jīng)歷而異具有不同生活經(jīng)歷的人，可能會對同一對照實驗的方法做出相反的判定。例如，來自兩個不同地區(qū)的學(xué)生在探究“酸雨的危害”實驗時，對A組小麥籽?！皣姙⑺嵊辍?，對B組小麥籽?！安粐姙⑺嵊辍?；哪一組為實驗組，是因人的不同經(jīng)歷而異的。來自于環(huán)境保護(hù)良好的地區(qū)的學(xué)生說，“噴灑酸雨”是人為添加的因素，此實驗運用的是添加法，“噴灑酸雨”的A組為實驗組。但是，來自多年來大氣污染嚴(yán)重、經(jīng)常下酸雨的地區(qū)的學(xué)生卻說，“不噴灑酸雨”是人為去除的，“不噴灑酸雨”的B組為實驗組。人的經(jīng)歷的不同、知識結(jié)構(gòu)的差異，會導(dǎo)致對實驗方法的判定的不同。四、不具普遍性的判定原則的反例分析1．普遍性原則一含有自變量的實驗為實驗組，不含自變量的實驗組為對照組：[反例]

探究“螞蟻觸角的功能”的實驗，將若干數(shù)量的

螞蟻隨機分為兩組，第一組保留觸角，第二組去除觸角，然后觀察螞蟻的行為。這一實驗設(shè)計的方法是排除法。此實驗中，觸角是自變量，去除觸角的組別不含自變量，是實驗組，保留觸角的組別含自變量，是對照組。2．普遍性原則二對實驗變量進(jìn)行處理的為實驗組，沒有處理的為對照組：[反例]

為了解土壤微生物是否能分解農(nóng)藥，并盡快得出實驗結(jié)論，有人用“敵草隆”(一種除草劑)進(jìn)行了實驗。取等量砂土分裝于相同的兩容器中，A組高壓滅菌，B組不滅菌，哪一組為實驗組，哪一組為對照組？顯然，經(jīng)過高壓處理的A組為對照組，沒有處理的、處于自然狀態(tài)的B組為實驗組。3．普遍性原則三與實驗假設(shè)一致的實驗為實驗組，不一致的為對照組：依據(jù)此原則，難以判定哪一組是實驗組，哪一組為對照組，因為許多探究實驗是不做假設(shè)的，甚至有些實驗就無法做出假設(shè)。下列兩個反例就可以推翻此判定原則。[反例1]

為了探究“溫度對霉菌生活的影響”，將兩個饅頭分別置于塑料袋中，結(jié)扎袋口，一個實驗裝置放在溫暖環(huán)境里，另一個實驗裝置放在低溫環(huán)境里。此探究實驗可以做出這樣

的假設(shè)：“饅頭在溫暖的環(huán)境里易發(fā)霉，在低溫環(huán)境里不易發(fā)霉”，實驗假設(shè)指向兩個不同的方面。此實驗也可以在無假設(shè)的情況下予以實施。[反例2]

為了探索生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度，可以設(shè)計一組濃度梯度，生長素類似物的濃度從高到低分別為10－6mol·L－1、10－8mol·L－1、10－10mol·L－1、

10－12mol·L－1、10－14mol·L－1……實際上，此組實驗中的每個實驗都被添加了一個自變量，為相互對照，因為每個實驗中都含有自變量，所以每個實驗都是實驗組(同時也都是對照組)。此探究實驗無法做出假設(shè)，也不能依據(jù)上述原則進(jìn)行判定。(2012·肇慶模擬)細(xì)胞為什么不能無限制地長大而要進(jìn)行分裂呢？科學(xué)家認(rèn)為：細(xì)胞要通過它的表面不斷地和周圍環(huán)境或鄰近的細(xì)胞進(jìn)行物質(zhì)交換，這樣，它就必須有足夠的表面積。當(dāng)細(xì)胞的體積由于生長而逐步增大時，細(xì)胞表面積和體積的比例就會變得越來越小，導(dǎo)致表面積不夠，這就會引起細(xì)胞的分裂，以恢復(fù)其原來的表面積與體積的適宜比例。有人設(shè)計一個實驗來驗證上述理論的正確性(提供的儀器、材料有變形蟲若干、鋒利的刀片、顯微鏡等)。步驟：取大小相等、活性相當(dāng)?shù)耐N變形蟲9只，分成A、B、C三組，每組三只。處理方法與實驗現(xiàn)象處理方法現(xiàn)象A組人工培養(yǎng)，不作任何處理變形蟲體積增大，到一定程度后，分裂增殖B組人工培養(yǎng)，當(dāng)體積增大到一定程度時，一次性切取一部分細(xì)胞質(zhì)切取細(xì)胞質(zhì)后，三只均不分裂，但增長到一定體積后，三只均又分裂C組(1)A組的作用是

。(2)C組的處理方法應(yīng)該是

。運用已有的知識請你對C組的現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測：

。(3)你的結(jié)論是

。[解析]

實驗A組是對照組。由于B組是一次性切取部分細(xì)胞質(zhì)，故C組應(yīng)分別切取，即長到一定程度再切取。細(xì)胞生長到一定程