什么是对照实验？即除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验，对照实验一般要设置对照组和实验组，在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同，即遵循单一变量原则。
在高中生物必修一“分子与细胞”中有很多对照实验，对照的方式主要有以下几种：
一、实验组与空白对照组的对照
例如“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，只加过氧化氢溶液的1号试管是空白对照组，其他几个试管都是实验组，自变量是不同的反应条件，因变量是过氧化氢的分解速率，而过氧化氢溶液的浓度、过氧化氢溶液的量等变量都属于无关变量，为消除无关变量对实验结果的影响，无关变量要保持等量。所以在本实验中过氧化氢溶液的浓度一定，并且每个试管中加入的过氧化氢溶液都是2毫升，就是为了遵循单一变量原则。这种单独设置空白对照组的实验是最常见的对照实验。“比较过氧化氢在不同条件下的分解”是一组定性实验，只需要观察实验现象即可，而有的实验则需要定量分析。例如酶的最适温度的实验数据获取过程，自变量是温度，因变量是酶的活性，将实验结果记录下来，绘制成曲线图，从而得出最适温度。在教学时发现，学生容易发生的认知错误是，误认为这个实验是同一批酶在不同温度下的连续催化过程，而实际上本实验是多个实验组之间以温度为自变量进行的相互对照，所以学生的这种错误认知，教师要提前预设并避免。
二、不单独设置对照组，实验形成自身前后对照
例如：在“植物细胞的质壁分离与复原”实验中，制作好装片后观察到的细胞初始状态与滴加蔗糖后的质壁分离状态形成对照，滴加蔗糖后的质壁分离状态与滴加清水后的复原状态又形成一次对照，所以整个实验一共形成两次对照，是典型的自身前后对照，其自变量是细胞所处的液体环境。又如在“细胞的控制中心---------细胞核”一节的资料分析中，将变形虫去核后与正常生活状态形成对照，将细胞核移回细胞后与去核后又形成一次对照，其自变量是有无细胞核。这两个实验也遵循单一变量原则。
三、只有实验组的相互对照实验即对比实验。
对比试验是指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析来探究某种因素与实验对象的关系，对比实验不设对照组，均为实验组，是对照实验的一种特殊形式，相当于“相互对照实验”。在“探究酵母菌的呼吸方式”实验中，两组装置的不同条件是氧气的有无，此实验没有单独设置对照组而是通过对实验结果的对比来判断酵母菌的呼吸方式及产物的区别。
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四、学生容易弄混的对照实验
在学习光合作用的探究历程时，课本上有这样一个实验，1864年，德国植物学家萨克斯做了一个实验：他把绿叶先在暗处放置几个小时，目的是消耗掉叶片中的营养物质，然后，他让叶片一半曝光，另外一半遮光，过一段时间后，他用碘蒸气处理这片叶子，发现曝光的一半呈现深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。这个实验的目的是为了证明光合作用的产物有淀粉，那么，曝光的一半可以看做实验组，还是对照组呢？在课堂实践中，学生们普遍认为曝光的一半可以看做实验组，理由是叶片曝光之前经过了遮光处理，再变成曝光环境，相当于反应条件改变了，即进行了条件处理。这显然与实验者的初衷不符。从这个实验的目的分析的话，叶片曝光的一半是处于植物正常的生活环境的，而始终遮光的一半叶片反而是进行了“去掉光照”这样的条件处理，所以，曝光的一半叶片看做对照组，遮光的一半叶片看做实验组更加符合这个实验最初的设计目的。
由以上归纳可知，对照实验的表现形式多种多样，而最常见的、考试考查频率最多的是第一种，即设置了实验组与空白对照组的实验，这种对照实验的基本设计思路可用几个字概括，分组编号、分别处理、观察记录。对实验设计基本思路的概括可帮助学生能独立的设计实验。例如课本第二章第五节的“技能训练”，要求学生设计实验证明某一种或几种无机盐是这种植物生长发育所必须的，我们可以用小麦来做这个实验，学生都知道植物生长离不开氮、磷、钾，所以可引导学生按以下思路设计实验，一、将植物幼苗平分为两组并编号，二、一组幼苗用完全培养液，另一组幼苗用缺素培养液，三、观察幼苗长势变化。因为学生在初中已经接触过控制变量，所以基本都能顺利的写出实验步骤。又如，在学习“酶的特性”时，“探究”部分要求学生设计实验，并建议学生用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢探究PH对酶活性的影响，在课堂教学中也可以用对照实验的三个基本步骤来引导学生。现在以“用淀粉酶探究温度对酶活性的影响”为例，先引导学生正确选材，根据酶的专一性，学生会选择可溶性淀粉溶液做底物，选择新配制的淀粉酶溶液做催化剂。那如何设置不同的温度呢？引导学生选择热水，蒸馏水，冰块及其它必要的装置，这里应该提醒学生，本实验所用的淀粉酶是从植物体内提取的，最适温度在60摄氏度左右，避免学生将其当成唾液淀粉酶，从而错误的将温度设置成37摄氏度。反应后又如何检测因变量呢？教材提供了碘液和斐林试剂，究竟选哪一种呢？还是两种试剂都行？学生普遍认为两种试剂都行，这时就需要引导学生分析讨论，先提醒学生检测试剂可以检测底物的消耗，也可以检测产物的生成，学生会想到用碘液可以检测淀粉的消耗情况，用斐林试剂可以检测产物的生成情况，还是觉得两种试剂都行。这时进一步启发，用斐林试剂是否有特殊条件，学生想到还需要水浴加热，这会对自变量造成干扰，影响实验结果的观察，所以斐林试剂不能用作本实验的检测试剂。讨论完这些后，学生基本都可以按照对照实验的三个基本步骤设计出一个完整的实验。
生物是一门实验学科，课本上很多结论、数据都是通过实验得出，实验探究能力是高中生必须具备的一种能力。2017年出版的普通高中生物学课程中明确提出，在“分子与细胞”的教学中，“教师要组织好观察、实验等探究性学习活动，帮学生增加感性认识，克服对微观结构认识的困难，使学生领悟科学研究的方法并习得相关的操作技能”。所以学好实验是高中生必须完成的学习任务，掌握实验设计的基本思路和实验技能，还能为后续学习打好基础，从而更好的培养新课程理念所提倡的学科素养。
论文作者:王静
论文发表刊物:《知识-力量》2019年8月23期
论文发表时间:2019/5/7
标签：实验组论文; 过氧化氢论文; 学生论文; 变量论文; 自变量论文; 试剂论文; 对照组论文; 《知识-力量》2019年8月23期论文;