浙江高考——实验中的“阴阳结合”

  1、问题的提出 

浙江高考2020年1月：欲研究大鼠皮肤移植后的皮肤存活率，某同学提出了下面的实验思路。请以皮肤存活率为指标，预测实验结果并进行分析。（要求：略）实验思路：

（1）实验分组与处理：

组1：取A系大鼠的皮肤片移植到自身的另一部位。

组2：取A系大鼠的皮肤片移植到B系大鼠

组3：取与组2相同处理并出现排斥反应后的B系大鼠的T淋巴细胞，注射到未处理的B系大鼠并将A系大鼠的皮肤片移植到该大鼠。

（2）将上述各组若干只处理后的大鼠进行饲养，每隔一定时间观测皮肤片的存活状况并记录，计算皮肤存活率。

回答下列问题：（1）略

（2）分析与讨论：①略 ③略

②为了进一步验证大鼠对移植皮肤起排斥反应的主要是T淋巴细胞。实验思路的分组与处理中。若设置组4，其处理是给予大鼠免疫抑制剂，再移植皮肤片。用免疫抑制剂处理的理由是：给予大鼠免疫抑制剂，就抑制了T淋巴细胞的增殖及功能，延长移植皮肤的存活时间。还可以设置组5其处理是：切除大鼠的胸腺，再移植皮肤。理由是：切除胸腺后，T淋巴细胞数量减少，延长移植皮肤的存活时间。

2、 解   析

（1）验证性实验设计的概念模型，概念模型说明：验证性实验的思路就是，改变实验条件让自变量发生变化，推测因变量也发生变化。就可以验证因变量的变化是自变量引起的。例如，上述题目中组2、3、4、5中，就是自变量——T淋巴细胞数量改变，引起因变量——受体皮肤存活率发生变化。

（2）“阴阳结合”

上述概念模型中提到改变因变量，观察因变量，那么如何改变自变量？推测因变量的变化呢？小编的思路是：“阴阳结合”。所谓阴阳结合，就是设计阴性对照和阳性对照。从两个方面进行分析推理。高中生物学常见实验对照方法见下图：

回到试题中：②为了进一步验证大鼠对移植皮肤起排斥反应的主要是T淋巴细胞。实验思路的分组与处理中......该验证性实验的可变因素就是T淋巴细胞。如果把上述组2看作是对照组，那么组3就是阳性实验对照，即凡是肯定出现预期结果的组，为阳性对照组。组4、5可以看作是阴性实验对照，即凡是（肯定）不会出现预期结果的组，为阴性对照组。【小编注：若出现的实验预期结果比对照组减弱，可以理解为是阴性对照。比如，组4、组5中自变量T淋巴细胞的数量减少，因变量皮肤存活率也随之延长】

综上所述：设计验证性实验的思路就是：想办法改变实验中的自变量，即让自变量增强或减弱。当然这里要强调的一点是：增强或减弱的程度可以是“断崖式”的；也可以是“渐进式”的。如组5就是“断崖式的”改变，切除胸腺，T淋巴细胞数量断崖式的改变。当然也可以在组4的基础上，设置组6：即渐进式的改变免疫抑制剂的浓度，若皮肤的存活率随浓度改变而改变，那实验的证据就更充分。

3、 争    鸣

浙江考试院给的参考答案是：还可以设置组5其处理是：切除大鼠的胸腺，再移植皮肤。理由是：切除胸腺后，T淋巴细胞数量减少，延长移植皮肤的存活时间。按照上述模型分析，那么如果考试中考生关于组5的设计是：注射免疫增强剂或者是设计系列浓度梯度的免疫增强剂组。理由是：注射（梯度浓度的）免疫增强剂，T淋巴细胞数量减多，减短移植皮肤的存活时间。评分组给分吗？

4、 回归教材

1944年美国科学家艾佛里研究肺炎双球菌的离体转化实验时，将活的S型菌的各物质分离提纯。并分别使其与R型菌混合培养。实验思路：（1）实验分组与处理如下：

（1）为了进一步验证S型菌的DNA是转化因子。实验思路的分组与处理中。若设置组4，则实验的处理为：

（阴性对照，凡是（肯定）不会出现预期结果的组，为阴性对照组。当然这也是条件对照。）

（2）后来的科学家研究不断证实，DNA不仅可以引起细菌的转化，而且纯度越高转化率越高（渐进式改变因变量）。

小编设计的这两个问题其实是教材中出现的实验，也是科学家的实验思路。这也佐证了小编上述解题的概念模型是可行的。来！和小编一起喊：验证性实验的思路是：改变（渐进式或断崖式）自变量，预期因变量（“阴阳结合”）。

5、 写 在 最 后