第二部分模型一实验组对照组判断

模型一实验组、对照组的判断名师建模尝试应用典例印证模型一实验组对照组的判断一、明确变量实验中的变量，指的是可被操纵的特定因素或条件。对照实验中的变量有4种，分别为自变量、因变量、无关变量和额外变量。1．自变量和因变量自变量，即实验变量、实验因子，指实验中人为改变的因素或条件；因变量，即反应变量，指实验中由自变量所引起的变化和结果。一般来说，自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系；实验的目的在于

分析和解释这种因果关系，从因果关系中获得科学的

结论。在对照实验的设计中，要求自变量单一，由自

变量而产生的因变量，可能是一个，也可能是两个、

三个甚至多个。2．无关变量和额外变量无关变量，即控制变量，指实验中除自变量以外的影响实验现象和结果的其他因素或条件；额外变量，即干扰变量，指实验中由无关变量所引起的变化和结果。无关变量和额外变量也具有因果关系，但无关变量和额外变量并不是本实验中所要研究的实验变量。在实验中，必须对无关变量进行控制，以消除无关变量对实验结果的影响。3．变量之间关系二、确定对照实验的设计方法依据实验目的，可以将对照实验的设计方法分为两类：1．添加法运用的是加法原理——给研究对象施加自变量进行干

预，探索因变量。也就是说，实验的目的是为了探求

某一变量会产生什么结果，即知道自变量，不知道因

变量。为了“探求结果”，将这一变量添加到一实验中，看它会产生什么影响。例如，为了探究“光对鼠妇生

活的影响”，将10只左右的鼠妇放在具有阴暗和明亮两种环境的实验装置的中央，进行观察、记录；这里自变量是“光”，将这一变量(明亮)添加到实验中，看它对“鼠妇的生活有什么影响”。教材中的大多数对照实验，采用的都是添加法的实验设计方法。2．排除法运用的是减法原理——排除自变量对研究对象的干扰，

同时尽量保持被研究对象的稳定。具体而言，结果已知，但不知道此结果是由什么原因导致的，实验的目的是为了探求确切的“原因变量”。为了“追踪求源”，将某一变量人为地去除掉，看是否还能够产生这一结果；如果产生了这一结果，则自变量不是原因变量，将其从原因中排除；如果没有产生此结果，则自变量和因变量存在因果关系。例如，为了探究“鱼的尾鳍在游泳中的作用”，可以用剪掉鱼尾鳍的方法来比较它和正常鱼游泳的区别。排除法的实验设计在教材中并不多见。三、判断原则原则一：针对添加法的对照实验(加法原理、探求结果)，有自变量的一组事物为实验组，无自变量的一组为对照组。原则二：针对排除法的对照实验(减法原理、追踪求源)：无自变量的一组事物为实验组，有自变量的一组为对照组。具体而言，要判定对照实验中的实验组和对照组，首先要明确自变量和因变量；其次要分析实验目的和方法——这一实验是为了探求结果(添加法)，还是为了追踪求源(排除法)；最后做出判定——如果是为了探求结果，则有自变量的组别为实验组；如果是为了追踪求源，则无自变量的组别为实验组。运用上述判定原则，需要注意以下问题：1．判定的基础是全面的背景情境介绍背景资料不全，就难以判断实验的设计者已经知道了什么，想知道什么，也就无从得知他实施对照实验的方法。例如，在光合作用的发现实验中，一张叶片一半遮光，

一半曝光，哪一个是实验组？哪一个是对照组？在这里，背景情境的介绍非常有限，我们无从知道光合作用的发

现实验是为了探求“有光时，叶片能够产生什么产物”，还是“知道淀粉的产生，想知道淀粉是否是由光的参与产生的”。背景资料不全面，难以让人做出判断。2．要明确实验的目的实验目的不明确，就无法判定对照实验中哪一个组别是实验组，哪一个组别是对照组；实验目的是因人而异的，同一实验，针对不同的人，有不同的目的，会做出不同的判定结果。例如，研究酶的活性时，3个组别的温度分别控制在0℃、37℃和80℃，哪一个是实验组？哪一个是对照组？这就要看(不同人的)实验目的了。如果是为了探究酶在37℃条件下的催化特性，那么80℃和0℃的组别为对照组。如果是为了探究酶在80℃条件下的催化特性，那么0℃和37℃的组别为对照组。实验目的不同，判定结果会大相径庭。3．对照实验方法的判定因人的不同经历而异具有不同生活经历的人，可能会对同一对照实验的方法做出相反的判定。例如，来自两个不同地区的学生在探究“酸雨的危害”实验时，对A组小麦籽粒“喷洒酸雨”，对B组小麦籽粒“不喷洒酸雨”；哪一组为实验组，是因人的不同经历而异的。来自于环境保护良好的地区的学生说，“喷洒酸雨”是人为添加的因素，此实验运用的是添加法，“喷洒酸雨”的A组为实验组。但是，来自多年来大气污染严重、经常下酸雨的地区的学生却说，“不喷洒酸雨”是人为去除的，“不喷洒酸雨”的B组为实验组。人的经历的不同、知识结构的差异，会导致对实验方法的判定的不同。四、不具普遍性的判定原则的反例分析1．普遍性原则一含有自变量的实验为实验组，不含自变量的实验组为对照组：[反例]

探究“蚂蚁触角的功能”的实验，将若干数量的

蚂蚁随机分为两组，第一组保留触角，第二组去除触角，然后观察蚂蚁的行为。这一实验设计的方法是排除法。此实验中，触角是自变量，去除触角的组别不含自变量，是实验组，保留触角的组别含自变量，是对照组。2．普遍性原则二对实验变量进行处理的为实验组，没有处理的为对照组：[反例]

为了解土壤微生物是否能分解农药，并尽快得出实验结论，有人用“敌草隆”(一种除草剂)进行了实验。取等量砂土分装于相同的两容器中，A组高压灭菌，B组不灭菌，哪一组为实验组，哪一组为对照组？显然，经过高压处理的A组为对照组，没有处理的、处于自然状态的B组为实验组。3．普遍性原则三与实验假设一致的实验为实验组，不一致的为对照组：依据此原则，难以判定哪一组是实验组，哪一组为对照组，因为许多探究实验是不做假设的，甚至有些实验就无法做出假设。下列两个反例就可以推翻此判定原则。[反例1]

为了探究“温度对霉菌生活的影响”，将两个馒头分别置于塑料袋中，结扎袋口，一个实验装置放在温暖环境里，另一个实验装置放在低温环境里。此探究实验可以做出这样

的假设：“馒头在温暖的环境里易发霉，在低温环境里不易发霉”，实验假设指向两个不同的方面。此实验也可以在无假设的情况下予以实施。[反例2]

为了探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度，可以设计一组浓度梯度，生长素类似物的浓度从高到低分别为10－6mol·L－1、10－8mol·L－1、10－10mol·L－1、

10－12mol·L－1、10－14mol·L－1……实际上，此组实验中的每个实验都被添加了一个自变量，为相互对照，因为每个实验中都含有自变量，所以每个实验都是实验组(同时也都是对照组)。此探究实验无法做出假设，也不能依据上述原则进行判定。(2012·肇庆模拟)细胞为什么不能无限制地长大而要进行分裂呢？科学家认为：细胞要通过它的表面不断地和周围环境或邻近的细胞进行物质交换，这样，它就必须有足够的表面积。当细胞的体积由于生长而逐步增大时，细胞表面积和体积的比例就会变得越来越小，导致表面积不够，这就会引起细胞的分裂，以恢复其原来的表面积与体积的适宜比例。有人设计一个实验来验证上述理论的正确性(提供的仪器、材料有变形虫若干、锋利的刀片、显微镜等)。步骤：取大小相等、活性相当的同种变形虫9只，分成A、B、C三组，每组三只。处理方法与实验现象处理方法现象A组人工培养，不作任何处理变形虫体积增大，到一定程度后，分裂增殖B组人工培养，当体积增大到一定程度时，一次性切取一部分细胞质切取细胞质后，三只均不分裂，但增长到一定体积后，三只均又分裂C组(1)A组的作用是

。(2)C组的处理方法应该是

。运用已有的知识请你对C组的现象进行预测：

。(3)你的结论是

。[解析]

实验A组是对照组。由于B组是一次性切取部分细胞质，故C组应分别切取，即长到一定程度再切取。细胞生长到一定程