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《現(xiàn)代漢語(yǔ)詞典》第5版中表明,對(duì)照:相互對(duì)比參照;對(duì)比:(兩種事物)相對(duì)比較。從字面意思上理解,對(duì)照實(shí)驗(yàn)與對(duì)比實(shí)驗(yàn)其實(shí)沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別,都是為了研究自變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果所造成的影響而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn),但在中學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,它們還是有一些區(qū)別的。
科學(xué)實(shí)驗(yàn)中,經(jīng)常需要通過(guò)嚴(yán)格控制無(wú)關(guān)變量,觀察自變量(施加某種因素)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的影響。大多數(shù)情況下,如果只有一組實(shí)驗(yàn),不足以說(shuō)明該變量是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的唯一因素,這時(shí),需要設(shè)置一個(gè)未施加這種因素(自變量)而已知的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為對(duì)照,以明確這種因素所起的作用。因此,通常把經(jīng)過(guò)控制處理的一組(或者未知實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一組)稱為實(shí)驗(yàn)組,而未經(jīng)過(guò)處理的一組(自然狀態(tài)下或者已知實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一組)稱為對(duì)照組。
實(shí)驗(yàn)組中的自變量通??梢杂眉臃ㄔ砘驕p法原理進(jìn)行控制。加法原理或減法原理是指與常態(tài)相比較,人為地增加或減少某種影響因素的原理。例如,探究不同酸堿度對(duì)唾液淀粉酶的影響的實(shí)驗(yàn)中,為控制pH調(diào)節(jié)酸堿度,人為地加入鹽酸或氫氧化鈉溶液。加入鹽酸或氫氧化鈉溶液相對(duì)于蒸餾水來(lái)說(shuō)就是加法原理;再如,為研究甲狀腺激素對(duì)蝌蚪生長(zhǎng)和發(fā)育的作用,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)。將15只蝌蚪均分成三組,分別放在放有新鮮水草的普通河水,含有一定濃度的甲狀腺激素或甲狀腺抑制劑的河水的3只培養(yǎng)缸中進(jìn)行飼養(yǎng)。上述三組實(shí)驗(yàn)中,添加了甲狀腺激素和甲狀腺抑制劑的河水相對(duì)于普通河水來(lái)說(shuō),前者是增加了某種因素,后者從表面看是增加了某種因素,實(shí)驗(yàn)上是抑制蝌蚪產(chǎn)生甲狀腺激素,是減去了甲狀腺激素對(duì)蝌蚪的影響,因此利用的是減法原理。這兩組是實(shí)驗(yàn)組,而用普通河水的一組是對(duì)照組。
在中學(xué)教學(xué)的層面上,可以將對(duì)照實(shí)驗(yàn)分為空白對(duì)照,如加入等量的清水、蒸餾水或生理鹽水;自身對(duì)照,如研究動(dòng)物的內(nèi)分泌腺時(shí),先摘除內(nèi)分泌腺體,一段時(shí)間后再移入其腺體或補(bǔ)充一定量的相關(guān)激素,以觀察生物自身實(shí)驗(yàn)前與實(shí)驗(yàn)后情況的變化;條件對(duì)照,如特意控制一定的可以預(yù)知結(jié)果的自變量因素,使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加令人信服,上述蝌蚪實(shí)驗(yàn)中的第三組就能基本說(shuō)明問(wèn)題,等等。
如果并不知道兩組(或多組)實(shí)驗(yàn)中的自變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果所造成的影響,需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行確定,此時(shí)就可以稱這些實(shí)驗(yàn)為對(duì)比實(shí)驗(yàn),對(duì)比實(shí)驗(yàn)也可稱為相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)。例如,在美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門(mén)的有關(guān)光合作用的同位素實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)時(shí)他們并不能確定氧氣中的氧元素來(lái)自于二氧化碳分子還是水分子中的氧,因此,設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)就是分別標(biāo)記二氧化碳中的氧元素和水中的氧元素,從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中進(jìn)行判斷和確定,此時(shí),就不能簡(jiǎn)單地分辨誰(shuí)是實(shí)驗(yàn)組,誰(shuí)是對(duì)照組,只能將它們看做是相互對(duì)照或者對(duì)比實(shí)驗(yàn),因此,在某些實(shí)驗(yàn)中對(duì)比實(shí)驗(yàn)也可以稱為判決性實(shí)驗(yàn)。再如,1952年,赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實(shí)驗(yàn)材料,利用放射性同位素標(biāo)記技術(shù),證明DNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。他們用35S和32P分別標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼和DNA分子,這就是一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)(相互對(duì)照),也是一個(gè)判決性實(shí)驗(yàn)。中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中的對(duì)比實(shí)驗(yàn)有很多。例如,探究某種酶的最適宜溫度和pH;質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)中,探究洋蔥磷片葉表皮細(xì)胞的細(xì)胞液的大致濃度,等等。
對(duì)照實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)在一定的條件下是可以相互轉(zhuǎn)變的。人類在不同的時(shí)期,對(duì)事物的認(rèn)知也在不斷發(fā)展;不同的人,對(duì)事物的認(rèn)知水平也有差異。例如,如果人們不知溫度對(duì)某種種子萌發(fā)的影響,此時(shí)設(shè)計(jì)一系列的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行研究,這就是對(duì)比實(shí)驗(yàn),從對(duì)比實(shí)驗(yàn)中可以確定該種子萌發(fā)的最適宜溫度;如果現(xiàn)在人們已知了上述種子萌發(fā)的最適宜溫度,還想研究其他溫度對(duì)該種子萌發(fā)的影響,此時(shí)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)就是對(duì)照實(shí)驗(yàn)。同樣,對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),因知識(shí)有限,對(duì)照實(shí)驗(yàn)在一定的條件下也可以認(rèn)為是對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,強(qiáng)調(diào)的是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則和對(duì)變量的控制等基本要素,而不應(yīng)花過(guò)多的精力分析某個(gè)實(shí)驗(yàn)是對(duì)照實(shí)驗(yàn)還是對(duì)比實(shí)驗(yàn),討論這些名稱問(wèn)題并沒(méi)有太多的實(shí)際意義,不會(huì)給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)切實(shí)的幫助。
此文發(fā)表于《中學(xué)生物教學(xué)》雜志2009年第6期 |
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