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高中生物新課程中對照實驗和對比實驗的例談

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摘要:本文透過舉例分析了什麼是對照實驗和對比實驗,從而進一步說明了對照實驗和對比實驗的區別和聯繫。

高中生物新課程中對照實驗和對比實驗的例談

關鍵詞:實驗設計 對比實驗 對照實驗

新高中生物課程中實驗設計較以前加強不少,而對照實驗和對比實驗是實驗設計中兩個重要的方面。故而新課程中對其特別強調,要求學生能真正的理解和運用這兩種實驗設計的區別和聯繫。另外對比新舊高中生物課程可以發現,新課程以素質教育爲背景,倡導以發現問題一探究問題爲理念,從而來提高學生的科學探究能力,而自然科學中發現問題並去探究必然要設計實驗來解決。下面就結合例題來談談兩種重要的實驗設計方法――對照實驗和對比實驗,以期對學生生物實驗設計的理解和運用有所幫助。

一、對照實驗

(1)對照組

實驗題目:設計實驗證明某昆蟲呼吸作用產生C02。

實驗步驟:A:取同種等大的活昆蟲若干,均分兩組,編號甲、乙。B、把乙組昆蟲滅死後,兩組昆蟲均放在密閉的裝置中,均連通澄清石灰水,其它條件相同且適宜,一段時間後觀察兩組石灰水狀況。

實驗結果:甲組澄清石灰水變混濁,乙組澄清石灰水無變化。實驗結論:某昆蟲呼吸作用能產生C02。

分析:以上實驗中,由於乙組昆蟲爲等大的死昆蟲,等於未放實驗材料,屬於空白實驗組,爲對照實驗中的對照組。我們萬不可認爲空白對照組就一定是不給對照組以任何處理因素,只是不加實驗組中自變量的處理因素,實際上空白對照組還是需要一定的處理,如以上實驗中空白對照組乙組昆蟲是作了殺死處理的。

(2)正常實驗組

實驗題目:設計實驗驗證甲狀腺激素能提高動物神經系統的興奮性。

實驗步驟:A:取同種等大的正常老鼠兩隻,編號甲、乙。B:甲組飼餵等量的並加一定量的甲狀腺激素,乙組飼餵等量的普通飼料,其它條件(溫度、亮度、溼度等)均相同且適宜,一段時間後,對兩組老鼠的神經興奮性加以比較。

實驗結果:甲組老鼠較乙組老鼠是上躥下跳,難以平靜……

實驗結論:甲狀腺激素能提高動物神經系統的興奮性。

分析:以上實驗中,由於乙組老鼠沒有飼餵甲狀腺激素,但實驗前也知道該老鼠的一切生理正常,包括神經的興奮性,故爲正常實驗組,爲對照實驗的對照組。

(3)已知實驗結果組

實驗題目:設計實驗驗證甲狀腺腺體能影響動物幼小個體的發育。

實驗步驟:A:取同種等大的幼鼠兩隻,編號甲、乙;B:甲去除甲狀腺,乙不去除,其它生活條件相同且適宜,一段時間後比較兩幼鼠發育狀況。

實驗結果:甲組幼鼠停止生長髮育,而乙組幼鼠生長髮育正常。

實驗結論:甲狀腺腺體能影響(促進)動物幼小個體的'發育。

分析:以上實驗中,由於幼鼠沒有去除甲狀腺,本身是能正常發育,爲已知實驗結果的實驗組,故爲對照實驗中的對照組。

這裏值得說明的是:以上正常實驗組(未加甲狀腺激素)和已知實驗結果實驗組(未切除甲狀腺),就實驗所需驗證的自變量而言有人均理解爲不作處理的空白對照,也是有道理的。

(4)實驗組:以對照組爲基礎做一個實驗而得出科學的結論,一般爲未知實驗結果的實驗組,總體來說是經過人爲處理了自變量的實驗組。

二、對比實驗

(1)定義:設定兩個或兩個以上的實驗組,透過對比的結果來分析探索某種因素和實驗對象的關係,一般適用於探究性實驗。

(2)理解:對比實驗是指實驗結果之間相互比較,各組實驗之間是平行關係,組和組之間沒有明顯的對照組和實驗組之分,若指定其中一組爲實驗組,其它組則均爲其對照組,同時該組也可以是其它組的對照組,對比實驗和範疇比對照實驗小,因爲對比實驗中每任何兩組之間實際就是一個對照實驗,因爲兩組之間也只是一個因素不同(自變量)。因而又有人將對比實驗稱爲相互對照實驗。

(3)舉例:實驗題目:設計實驗探究促進柳枝扦插生根的適宜濃度的生長素溶液。

實驗步驟:A:配製質量百分含量分別爲0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%濃度的生長素稀釋液。B:在每一生長素稀釋溶液中均浸泡同種等粗長的柳枝三根,一段時間觀察每組柳枝的生根狀況。實驗結果:0.2%組中柳枝生根的平均數最多。實驗結論:0.2%的生長素溶液能較好的促進柳枝扦插生根。

(4)分析:在0.2%的生長素溶液中柳枝扦插生根最多,但若沒有其它組的對照,我們就不能說0.2%的生長素溶液是以上各濃度生長素溶液中最適宜濃度。當然沒有0.2%的生長素溶液作爲對照,我們也不能說其它生長素溶液就不是最適宜的濃度,因而對比實驗中各實驗組之間是相互對照的平行關係。這裏值得注意是,關於濃度梯度,PH值梯度,溫度梯度等的實驗設計題,可以在適宜梯度範圍內再設計更小梯度來更精確的測定,如以上得出0.2%的生長素溶液較好的促進柳枝扦插生根後,我們還可以再在0,2%濃度的左右設計更小濃度梯度來測定,如0.18%、0.19%、0.20%、0.21%、0.22%……,真正做到沒有最好,只有更好。另外對比實驗中的梯度實驗設計,至少要設計三組以上,方有說明力。

最後還要明確的是,不是所有的實驗設計均需要設計對照組,也有的析因實驗設計中就不需要對照組,如孟德爾的遺傳定律實驗就無需對照組。

綜上所述,我們知道實驗設計是高中生物教學中傳統的重難點知識,也是近些年來高考中必考的一種題型,因而還是需要學生理解對照實驗和對比實驗的區別和聯繫。透過舉例分析比較對照實驗和對比實驗,對實驗設計能力的提高應該是有幫助的。