無關變量的控制(一)

《新課程標準》倡導探究性學習，主要是培養(yǎng)學生的科學探究能力。高中生應具備的科學探究能力，其中很重要的方面就是設計實驗的能力——主要是設計對照試驗的能力。設計對照試驗已經(jīng)在高考中時不時的成為了選拔學生、甄別學生能力的一種重要手段。

對照試驗是一種“出了一個因素以外，其余因素都保持不變”的實驗。其中的“一個因素”實際上就是自變量，即實驗過程中可以人為改變的變量。由自變量的變化引起變化的變量成為因變量。實際上，除了自變量能引起因變量變化以外，還有其他的變量也能引起因變量的變化。但對照實驗中只允許一個自變量影響因變量，而其他能引起因變量變化的“因素”都必須加以控制，不能影響因變量，這些被加以控制的“因素”再對照試驗中叫無關變量。

控制無關變量，在對照試驗中非常重要，它關系到在對照試驗中能不能真正執(zhí)行單一變量原則，能不能實現(xiàn)由一個變量——自變量引起因變量的變化。只有由一個自變量影響實驗的因變量，才能找到實驗考查的因素——自變量與因變量之間的必然關系，得出唯一的實驗結論，實現(xiàn)實驗的目的。

控制無關變量的措施很多，而且應該貫穿在實驗的每一個步驟中。

首先實驗材料就與無關變量的控制有著密切的關系。

實驗材料選擇與無關變量的控制有著密切的關系。實驗材料選擇不當，會直接影響實驗結果，影響因變量，不能使自變量對因變量的客觀影響真正顯現(xiàn)出來，使人們無法找到自變量與因變量的必然聯(lián)系，得不出科學的結論，達不到實驗目的。所以，在實驗設計的選材中，要科學選材，只要實驗材料不是自變量，就要有效地控制住材料這一無關變量，以防它對實驗結果造成干擾。

例：調查結果表明，豚草存在著明顯的生存優(yōu)勢，對于豚草的這種生存優(yōu)勢的形成原因，有人認為可能是由于豚草根部分泌的某種物質抑制了龍葵等植物的生長。請你利用下列給出的材料及用具，把實驗步驟補充完整。

材料及用具：……龍葵、豚草……

方法步驟：第一步：取一潔凈的錐形瓶，編號為甲，加入適量的完全營養(yǎng)液，取長勢較好的豚草植株種與瓶中。

第二步：將甲瓶放在適宜的環(huán)境條件下培養(yǎng)一段時間后，全部取出其中的豚草植株。甲瓶中的培養(yǎng)液保存?zhèn)溆谩?/p>

第三步：另取兩只潔凈錐形瓶，編號為乙、丙，分別加入( )的完全營養(yǎng)液。

第四步：取( )的龍葵植株隨機均分為兩組，并分別植于乙、丙兩錐形瓶中。向乙瓶中加入一定量的甲瓶中培養(yǎng)過豚草的培養(yǎng)液，向丙瓶中加入與之等量的適當稀釋的完全培養(yǎng)液。

……

在上述實驗中，實驗的目的是“探究豚草根部分泌的物質是否抑制了龍葵等植物的生長”，自變量是“豚草根部分泌物”，因變量是“龍葵的長勢”，無關變量應該是除了自變量以外能影響龍葵生長的因素，如選擇材料時，龍葵植株的長勢等。

在本實驗中實驗組和對照組材料的長勢在實驗之初就必須相同，如果選材時，兩組中龍葵的長勢不相同，其長勢不同勢必也會引起因變量“龍葵長勢”在實驗組對照組的不同，也就引入了另一個變量影響實驗結果，造成無法確認自變量與因變量之間有沒有必然聯(lián)系，無法完成實驗目的。所以本實驗第四步應該選擇“長勢相同”的龍葵植株均分為兩組。

材料的處理也與無關變量的控制有著密切的關系。

材料選擇以后，有時需要對材料進行適當?shù)奶幚恚匀コ牧媳旧硭皵y帶”的無關變量對因變量的影響。

在生長素發(fā)現(xiàn)的歷程中，著名荷蘭科學家溫特通過實驗證明了胚芽鞘的彎曲生長確實是胚芽鞘尖端產生的一種化學物質引起的。在溫特的實驗中，他將胚芽鞘尖端切下放在瓊脂塊上，又將這樣處理的瓊脂塊放在去掉胚芽鞘尖端的胚芽鞘一側，觀察其生長反應。最后一步所用的實驗材料“胚芽鞘”，溫特去掉了它們的尖端，控制了無關變量——胚芽鞘尖端對自身胚芽鞘彎曲生長的影響，最終確認了“處理過的瓊脂塊”對胚芽鞘的生長產生了影響，令人信服地找到了使胚芽鞘產生向光性的根本原因。在這個實驗中，溫特對實驗材料進行了恰當?shù)靥幚恚行У乜刂屏瞬牧媳旧怼皵y帶的”無關變量。

實驗材料在對照試驗中非常重要，實驗材料的選擇實驗材料本身都可能給對照試驗引入無關變量，所以再對照試驗的第一步“實驗材料的選擇和處理”，就要注意控制無關變量，以確保一個自變量對因變量的影響，使實驗順利進行達到預期的實驗目的。

（洛陽市第三中學）