【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：B2 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：B3 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：温度对唾液淀粉酶活性的影响：（1）实验对象：加了相同淀粉糊的四支试管。

（2）对照治疗：不设另一对照组，而是将四根试管置于80℃、60℃、37℃和0℃的不同环境中，同时逐个添加相同的唾液。

（3）实验结果：对相同时间内四组溶液中淀粉糊消化程度进行检测，并记录检测值。

（4）比较分析：通过比较四组的测试值，得出结论：在本研究实验中，淀粉糊消化程度最高的组的温度是唾液淀粉酶活性的最佳温度。

例题剖析：请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。

要求完成实验设计、补充实验步骤、预测试验结果、得出结论，并回答问题。

实验材料和工具：蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖和淀粉四种浓度合适的溶液、飞林试剂、37℃恒温水浴和沸水浴。

（1）若“＋”代表加入适量的溶液，“d”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计（把答案填在答题卡上相应的表格中）。

解决方案试管蔗糖溶液蔗糖酶溶液淀粉溶液淀粉酶溶液指甲＋＋dD乙C（2）实验步骤：①按照上表中的设计，取试管、加溶液。

②。

③。

④。

（3）结果预测：。

（4）结论：。

（5）在上述试验中，如果仅将37℃恒温水浴锅的温度调到20℃。

而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现砖红色试管中的颜色会比37℃时的浅，其原因是。

分析：本课程全面探讨了实验设计的基本技能。

有必要验证蔗糖酶和淀粉酶的催化作用是否具有特异性。

因此，应遵循比较原则、科学原则和单变量原则。

（1）本实验的目的是验证转化酶和淀粉酶在哺乳动物中催化作用的特异性，因此应设计两组对照实验。

一组以蔗糖为底物，向两个试管中加入等量的蔗糖溶液，向两个试管中滴入等量和适量的蔗糖酶溶液和唾液淀粉酶溶液；另一组以淀粉为底物，向两个试管中添加等量的淀粉溶液，并向两个试管中添加等量的蔗糖酶溶液和唾液淀粉酶溶液。

（2）进行表中的实验设计步骤。

充分混合后，在37℃恒温水浴一段时间。

取出试管，加入适量的铁蛋白试剂，混合，置于50℃~65℃的水浴中一段时间。

（3）实验最可能的结果是，在含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管（试管a）和含有淀粉和淀粉酶溶液的试管（试管B）中出现砖红色沉淀；其他试管中没有砖红色沉淀。

（4）本实验可以证明酶的催化作用是特异性的。

（5）根据酶的特性，哺乳动物细胞中酶活性的最适温度为37℃左右。

20℃比酶的最适温度低。

酶活性低，水解产生的还原糖较少，因此红色试管中的颜色较浅。

答案：（1）解决方案试管蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液乙D＋D＋C＋Dd＋丁D＋＋d(2) ② 搅拌均匀，37℃恒温水浴一段时间③取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混均，50℃～65℃水浴一段时间（3）砖红色沉淀出现在含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管（试管a）和含有淀粉和淀粉酶溶液的试管（试管B）中；其他试管中没有砖红色沉淀（4）哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性（5）红色试管颜色较浅，20℃低于酶的最适温度，酶活性较低，水解产生的还原糖较少4 条件对照条件控制是指虽然对对象进行了一些实验处理，但这种处理被用作控制意义。

给定的处理因素只是为了确保对照组比实验中的实验组受实验变量的影响更小，或者这种处理不是实验假设给出的实验变量的含义。

通常，有条件因素的对象组是控制组，有实验因素的对象组是实验组。

例如，在艾弗里证明DNA是遗传物质的实验中，实验组是“R型活细菌+s型细菌DNA的混合培养”，条件对照组是“R型或细菌+s型细菌DNA和DNA酶的混合培养”。

例如，在“验证甲状腺激素促进幼年动物发育”的实验中，采用了等组实验方法。

实验设计方案为：以蝌蚪为实验材料，A组（实验组）饲喂甲状腺激素；B组（条件对照组）给予甲状腺抑制剂；C组（空白对照组）未对蝌蚪进行任何处理。

通过比较、比较和比较，可以充分说明实验变量甲状腺激素可以促进动物的生长发育。

条件控制的目的是通过比较得出相反的结论，从而验证实验结论的正确性。

例题剖析：请用dna酶作试剂，选择适当的材料用具，完成下列的实验方案，验证促进r型细菌转化成s型细菌的物质是dna，并预测实验结果，得出实验结论。

（1）实验方案设计第一步：。

第二步：分组、编号和流程。

组合编号A.bC处理没有任何提取物加入提取出的s型细菌dna添加提取的S型细菌DNA和DNA酶第三步：。

第四步：将接种的培养基在适当的温度下放置一段时间，观察菌落的生长情况。

（2）预测实验结果并得出结论：。

（3）你可以从你设计的实验中得出的新结论是。

解析：在验证促进r型细菌转化成s型细菌的物质是dna的实验中，只有b组加入了s型细菌的dna，其培养基中会产生s型细菌，而其他培养基中均没有产生s型细菌，证明s型细菌的dna是遗传物质。

答复:（1）从s型细菌中提取dna，制备符合要求的培养基。

将R型细菌接种到三组培养基中。

（2）a组、c组中未出现s型细菌，说明dna分子可以使r型细菌转化为s型细菌．（3）为了将R型细菌转化为S型细菌，DNA的结构应该保持完整。

5 配对对照配对控制指的是一种严格一致的对比实验，将配对对象分成不同的实验变量，结果更具说服力。