【高中生物】浅谈生物学实验中对照实验的类型

【高中生物】浅谈生物学实验中对照实验的类型

摘要大多生物学实验中都需设置对照实验，在实验设计过程中，首先要区分实验

组和对照组，对照实验的类型又有很多，因此要根据不同的实验，设计对照实验。本文以高中生物

课本的相关实验为例，对对照实验的类型进行逐一分析。

关键词生物实验控制原理

“对照原则”是中学生物实验设计中最常用的原则，通过设置对照实验，既可排除无

关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。

实验可分为实验组和对照组。实验组是用实验变量处理的对象组，处理变量是我们要

研究的内容；对照组也称为对照组。根据对照的内容和形式，常见的对照类型包括空白对照、自身对照、相互对照、条件对照、配对对照、标准对照、阳性对照、阴性对照和安慰

剂对照。

1 空白对照

空白对照组是指未经任何实验的对照组或未经任何治疗因素的对照组。值得注意的是，未给予对照组的治疗因素与实验组有关。事实上，对照组仍然需要做一些治疗，但没有实

验组的治疗因素，或相对于实验组，除了实验变量外，其他治疗与实验组完全相同。空白

对照可以清楚地对比和改变实验组的变化和结果，增加说服力。一般来说，无实验因素的

对象组为对照组，经实验因素处理的对象组为实验组；或正常条件下的对象组为对照组，

非正常条件下的对象组为实验组。例如，在“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”实验中，

向试管溶液a中添加试剂，而试管溶液B不添加试剂（零剂量），并在温水浴中加热以比

较其变化。这样，a是实验组，B是对照组，B是典型的空白对照组。空白对照可以清楚地对比和改变实验组的变化和结果，提高说服力。

例题剖析：有人设计实验探究有机肥是否能提高土壤肥力并优于化肥。实验分为两组，一组农田施有机肥，一组农田施化肥。该实验设计缺少（）

a、用有机肥和适量化肥控制农田

b．既不施用有机肥也不施用化肥的对照田

c、用大量化肥和少量有机肥控制农田

d．施用少量化肥和大量有机肥的对照田

分析：这个问题检验它是否有能力初步探索一些生物学问题。这个实验有两个目的。

一是探讨有机肥是否能提高土壤肥力，二是探讨有机肥的肥力是否优于化肥。试验的第一

个目的是，只有将施用有机肥的农田与未施用有机肥和化肥的农田进行比较，才能解释有机肥是否能提高土壤肥力。回答：B

2 自身对照

自我控制是指对照组和实验组都在同一个研究对象上进行，而不设置另一个对照组。自我控制方法简单，关键是观察实验治疗前后现象变化的差异。实验治疗前的对象情况为对照组，实验治疗后的对象变化为实验组。例如在实验中“观察植物细胞的分离和恢复，有两个对照。第一个对照是在高浓度溶液处理下，在植物细胞的分离状态和自然状态之间形成控制；第二个对照是在恢复状态和血浆壁u的分离状态之间形成控制。”低浓度溶液的处理。另一个例子：为了研究植物根的向重力性和茎的反重力，将植物水平放置在培养基上，让它自然生长。经过一段时间后，可以观察到根的生长和茎的反重力。在这里，控制和实验是在同一个人身上进行的，属于自我控制。

例题剖析：某校生物兴趣小组将体重、大小和年龄相同的成年小鼠分成甲、乙、丙三组，分别进行如下表所示的两步连续实验，下列有关该实验的叙述错误的是：（）

组

第一步操作

第一步现象

第二步操作

第二步现象

甲组

腹腔注射适当浓度的胰岛素溶液

小鼠活动减弱直至昏睡

腹腔注射适当浓度的胰高血糖素溶液

小鼠逐渐苏醒、活动恢复正常

B组

腹腔注射适量适宜浓度的胰高血糖素溶液

小鼠尿糖呈阳性

腹腔注射适量适宜浓度的胰岛素溶液

小鼠尿糖逐渐呈阴性

丙组

腹腔注射适量生理盐水

小鼠活动正常、尿糖检测呈阴性

腹腔注射适量生理盐水

小鼠活动正常、尿糖检测呈阴性

a、本实验可以验证胰岛素和胰高血糖素在调节血糖过程中的作用及其拮抗作用

b．该实验的对照有同组内的自身对照、甲乙间的相互对照，设计丙组作空白对照无

必要

c、本实验中使用的胰岛素溶液和胰高血糖素溶液应由生理盐水和相应的激素制备

d．该实验同一步所用的三种溶液用量必须相等，同一组前后两步所用溶液用量可以

不等

分析：通过A组和B组的自身对照，本实验可以验证胰岛素和胰高血糖素在调节血糖

过程中的作用及其拮抗作用。实验应严格遵循控制原理和单变量原理。因此，实验中使用

的胰岛素溶液和胰高血糖素溶液应该由生理盐水和相应的激素配制而成，同一步实验中使

用的三种溶液的剂量必须相等，同一组第一步和第二步使用的溶液的剂量可以不同。实验

分为A组（第一步和第二步的控制）和A组和B组之间的相互控制，但C组的空白对照也

是必要的，因为只有通过与空白对照比较，我们才能看到实验组的情况是否异常。回答：

B

3 相互对照

交叉比较是指在几个实验组之间进行比较，而不是单独的对照组，其中每个组既是一

个实验组，又是其他水平的对照组，从而得出相应的实验结论。当某些实验因素对实验结

果的影响不明确时，通常使用该方法。通过实验对比，建立了实验变量与响应变量之间的

关系。在等组实验方法中，如果没有空白对照，则大多数采用相互对照。交叉比较可以平

衡和抵消无关变量的影响，使实验结果具有说服力。例如，在“向植物性”的群体实验中，五个实验组相互比较，更好地平衡和抵消了不相关变量的影响，使实验结果更具说服力。

另一个例子是“验证植物根系对矿物离子的选择性吸收”。番茄和水稻可以在成分相同的

培养基中培养。经过一段时间后，通过测量培养基中各种矿质元素浓度的变化，可以发现

番茄吸收更多的钙，而较少的硅；大米吸收更多的硅和更少的钙。以上是两个实验组之间

的比较。例如，在“探索酵母细胞呼吸方式”的实验中，有必要设置好氧和厌氧条件，以

探索不同氧气条件下酵母细胞的呼吸方式。两个实验组的结果事先未知。通过比较，我们

可以看到氧气条件对细胞呼吸的影响。

典型分析：