从弗莱明在培养皿中创造奇怪现象的实验中,我们可以学到一种科学方法,即比较(交叉控制)实验方法。对比实验是对比实验中的一种特殊方法。让我们先看看什么是控制实验方法。

对照实验是在实验中设置比较对象的科学方法。为了阐明某些因素对一个物体的影响、作用或意义,减少实验中不确定变量带来的影响,人们除了要研究的因素或操作和处理外,保持其他因素不变,并比较不同的实验结果。使用对照实验可以提高实验的可信度。

一般来说,对照实验分为实验组和对照组。实验组是用实验变量处理的对象组。控制组也称为控制组。对于实验假设,它是一个不接受实验变量处理的对象组。至于哪个是实验组,哪个是对照组,一般是随机确定的。从理论上讲,由于实验组和对照组之间的自变量的影响是相等和平衡的,实验组和对照组之间的差异可以认为是实验变量的影响,所以实验结果是可信的。

一般来说,控制实验方法可分为4类。

(1)空白对照实验。

空白对照组是指未接受任何实验治疗的一组受试者。例如,在“催化酶催化效果验证”实验中,在保持其他条件不变的情况下,将催化酶添加到试管溶液A中,而不添加试管溶液B,并将它们的变化进行比较。这样,a是实验组,b是对照组,b是典型的空白对照组。空白对照可以清晰地对比和衬托实验的变化和结果,增强说服力。

(2)自我控制实验。

自我控制是指实验和控制在同一个对象上进行,即没有其他控制组。单组方法和轮组方法通常包含它们自己的控件。例如,“植物细胞质壁的分离与修复”实验就是一种典型的自我控制。自控方法简单方便。关键是要看清楚实验治疗前后现象变化的差异。实验处理前的对象状态为对照组,实验处理后的对象变化为实验组。

(3)条件控制实验。

条件控制是指尽管对受试者进行了一些实验处理,但该处理被视为控制意义,或者该处理不是实验假设给出的实验变量的意义。例如,在“甲状腺激素能促进动物生长发育”的实验中,a组喂以甲状腺激素,b组喂以生理盐水。显然,A组是实验组,B组是条件对照组。

(4)交叉对照(对照)实验。

交叉引用(contrast)是指没有其他控制组,但几个组都是实验组(或彼此都是实验组和控制组)。通过对比分析对比结果,进行交叉引用,探讨各种因素与实验对象之间的关系。这是一种特殊形式的控制实验。在平等小组实验中,控制是最常用的。交叉控制实验的每个实验组都是交叉控制的,平衡和抵消了不相关变量的影响,使实验结果更有说服力。

显然,弗莱明的实验方法是比较实验方法。他制作了三种含葡萄球菌的培养基,一种含鼻涕,一种含白色球菌,一种含空气。将三者进行比较,通过实验结果观察影响葡萄球菌生长的真实因素。

比较实验是科学研究中常用的一种实验方法,广泛应用于生物学、医学、农学、心理学、教育学等领域。通过比较实验结果,我们可以很容易地找到我们想研究的因素对实验的影响,从而为科学研究提供事实依据和直接证据。

摘自清华出版社授权的《科学技术史与方法论》

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