1 空白对照。指不做任何实验处理的对象组。例如,在“生物组织中可溶性糖的鉴定”的实验中,向甲试管溶液加入试剂,而乙试管溶液不加试剂,一起进行沸水浴,比较它们的变化。这样,甲为实验组,乙为对照组,且乙为典型的空白对照。空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果,增加了说服力。
2 自身对照。指实验与对照在同一对象上进行,即不另设对照。单组法和轮组法,一般都包含有自身对照。如“植物细胞质壁分离和复原”实验,则是典型的自身对照。自身对照,方法简便,关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异,实验处理前的对象状况为对照组,实验处理后的对象变化则为实验组。
3 条件对照。指虽给对象施以某种实验处理,但这种处理作为对照意义的,或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。例如,“动物激素饲喂小动物”实验,采用等组实验法,其实验设计方案是:甲组:饲喂甲状腺激素(实验组);乙组:饲喂甲状腺抑制剂(条件对照组);丙组:不饲喂药剂(空白对照组)。显然,乙组为条件对照。该实验既设置了条件对照,又设置了空白对照,通过比较、对照,更能充分说明实验变量---甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。
4 相互对照。指不另设对照组,而是几个实验组相互对比对照。在等组实验法中,若不设空白对照,则大都是运用相互对照。如“植物激素与向性实验”的等组实验中,5个实验组所采用的都是相互对照,较好地平衡和抵消了无关变量的影响,使实验结果具有说服力。
五、捕获解释与真实客观原则
实验的第五个要素是:“捕获”和“解释”;第五项原则是“真实客观”原则。
观察、实验的实质即在于捕获事实和解释事实。捕获,即捕捉、记录实验中的事实、现象和数据,用术语说,即捕捉、记录由实验变量而带来的反应变量。解释,即论证、说明实验中的事实、现象、数据,用术语说,即论证、说明实验中的自变量与因变量的因果关系,从而得出结论,进行讨论。
真实客观原则是科学实验所必须遵循的基本准则,即实验中的捕获解释一定要实事求是,一切从实际出发,使获取的材料(事实、现象、数据)尽可能地反映客观事物的本来面目,不能主观臆造,不能凭空胡诌,不能片面武断。所谓事实,有两类性质:一类是“客观事实”,它是客观事物的客观存在,具原本性质;一类是“经验事实”,它是人们对客观事物的主观反映,具经验性质。实验即在于捕获真实客观的能反映客观事物本来面目的经验事实,并加以合理的解释。
上述实验的5个要素、5项原则,是相互联系、整合为一体的。它们是进行实验设计、制订实验方案的理论依据。正规的实验方案通常包括:“实验课题”“实验假设”“实验预期”“实验目的要求”“实验方法类型”“实验对照类型”“实验材料用具”“实验方法步骤”和“实验结论与讨论”等项目。而在中学生物课本的实验指导中,实验假设和实验预期大都隐含在“实验原理”项目中;实验方法类型、实验对照类型则一般隐含在“方法步骤”项目里。
实验基本理论的探讨,还为改进实验教学,推行素质教育,特别是为培养发展学生的探索能力、动手能力、创造意识、创新能力、科学态度和科学精神,提高实验教学质量,提供了理论依据和实验指南。
