除了作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验，对照实验一般要设置对照组和实验组、这是教材对它的定义。也就是说，对照实验有且只有一个变量，一般设置两组实验，一组为对照组，另一组为实验组。一般来说，未经实验因素处理的一组作为对照组，经实验因素处理的人为改变条件的一组作为实验组；或者说，实验结果已知的一组作为对照组，实验结果未知的一组作为实验组。对照实验主要有空白对照、自身对照、条件对照和相互对照这四种类型。
（1）空白对照。空白对照是指不给对照组做任何实验处理，这里的“空白”绝不是什么影响因素都不给予，而是针对实验组所要研究的实验因素给予空白。也就是说，除不给予实验变量外别的无关变量都与实验组完全相同，以突出所要研究的因素。空白对照组通常加入等量的清水、蒸馏水或生理盐水来替代实验因素，进行对照。
（2）自身对照。自身对照是指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不另设对照组。例如，研究动物的内分泌腺时，首先摘除动物的内分泌腺体，一段时间后再移入摘除的腺体或补充定量的相应激素，观察生物自身实验前与实验后情况的变化来研究内分泌腺的作用。
（3）条件对照。条件对照是指虽给对照组施以某种实验因素的处理，但这种处理是作为对照因素的，不是所要研究的实验因素。这种处理不包括实验研究给定的实验变量，目的是更有效地比较实验组和对照组的结果。例如，在“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验中，以蝌蚪为实验材料，实验组饲喂甲状腺激素，条件对照组饲喂甲状腺抑制剂，空白对照组不做任何处理。
此时条件对照的目的是通过正反对比更加明确地得出要研究的实验因素的影响。
（4）相互对照。相互对照是指不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组。相互对照实验通常运用于探究的实验因素对实验结果没有明确影响的情况，它可以有效地抵消无关变量的影响，明确自变量与因变量的关系，使实验结果更有说服力。例如，在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验中，设置有氧和无氧两个实验组，探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过相互对比得出氧气条件对酵母菌细胞呼吸的影响。
设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验。在对比实验中，通常不清楚研究的实验因素对实验结果的影响，需要通过实验进行确定，因此所有组别都是实验组。
对比实验在教材中的典型例子就是“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验。在这个探究活动中，设置有氧和无氧两个实验组，探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式。又如，1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术，探究DNA和蛋白质何种为遗传物质的实验中，他们分别用35S标记蛋白质外壳、32P标记DNA，进行实验结果的相互比较，证明了DNA是遗传物质。显而易见地，对比实验和对照实验中的相互对照是一致的，因此对比实验也可以称为相互对照实验。
人类在不同的时期，对事物的认知也在不断发展；不同的人，对事物的认知水平也有差异。
例如，如果人们不知道温度对某种植物种子萌发的影响，此时设计一系列的实验条件进行研究这就是对比实验，从对比实验中可以确定该种子萌发的最适宜温度；如果现在人们已经知道了上述种子萌发的最适宜温度，还想研究其他温度对该种子萌发的影响，此时设计的实验就是对照实验。同样，对于学生来说，因为知识有限，对照实验在一定的条件下也可以认为是对比实验。实验教学中，强调的是实验设计的基本原则和对变量的控制等基本要素，而不应花过多的精力分析某个实验是对照实验还是对比实验，讨论这些名称问题并没有太多的实际意义，不会给学生的学习带来切实的帮助。
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