例谈判定实验变量和反应变量的途径

生物实验中存在三种变量，即实验变量（也称自变量），反应变量（也称因变量）和无关变量。实验变量是指实验中由实验者所操纵的特定因素或条件，反应变量是指实验中由于操纵实验变量而引起的变化或结果。可见，实验变量是原因，反应变量是结果，两者存在某种因果关系，而实验的目的在于获得和解释这种前因后果。然而，除实验变量外，可能还存在着影响反应变量的其他因素或条件，这些因素或条件被称为无关变量。为保证反应变量的产生完全是操纵实验变量引起的，在实验过程中，要排除或平衡无关变量对反应变量的影响。

综上所述可以发现，实验设计的核心内容是如何操纵实验变量和观测反应变量，如何排除或平衡无关变量对反应变量的影响，而三种变量（尤其是实验变量和反应变量）的准确判定是分析和完成实验设计的关键。下面结合具体实例，着重阐述分析和完成实验设计中判定实验变量和反应变量的若干途径。

一、 根据实验目的去判定

生物实验大致包括验证性实验和探究性实验两种类型，从变量分析的角度去描述，前者可以理解为验证实验变量和反应变量之间是否存在某种因果关系，后者可以理解为探究实验变量和反应变量之间存在什么样的因果关系。因此，有时可以直接根据题干中关于实验目的的描述语句去判定实验变量和反应变量。例如，在验证光照是光合作用的必要条件的实验设计中，从实验目的的语句描述中可以发现的实验中，实验变量是光照、黑暗，反应变量是是否发生光合作用。再如，在探究不同浓度生长素类似物对种子萌发率的影响实验中，实验变量是生长素类似物的浓度，反应变量是种子萌发率。

二、 根据材料用具去判定

有时，无法直接根据题干中关于实验目的语句描述去判定实验变量和反应变量，这就需要另辟蹊径。

例1 根据给出的实验材料和用具，探究甲状腺激素的生理作用。材料和用具：日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠两组，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。

从关于实验目的的语句描述“探究甲状腺激素的生理作用”中，无法直接判定实验变量和反应变量。此时，可以从材料用具着手展开分析。从材料用具中可以发现，该实验的实验变量是甲状腺激素溶液、蒸馏水，反应变量是大白鼠单位时间内的耗氧量和活动强度大小。即该实验设两组，实验组给予大白鼠适量的甲状腺激素溶液，对照组给予大白鼠等量的蒸馏水，观测两组大白鼠单位时间的耗氧量和活动强度大小，进而探究甲状腺激素对大白鼠新陈代谢强度的影响。

三、 根据已知的实验结果去判定

实验结果常用表格数据、曲线图、折线图或直方图等形式表示。在曲线图、折线图或直方图中，通常横坐标表示的内容以及几条曲线之间（或几个直方图之间）的唯一条件差异是实验变量，而纵坐标表示的内容是反应变量（当然也有例外）。因此，题干中关于实验目的的语句描述没有清晰阐明实验变量和反应变量的类型，也可以根据题中给予的表格数据、曲线图、折线图或直方图去判定实验变量和反应变量。例如下图表示在25 ℃条件下，探究影响玉米光合作用强度的因素的实验结果，从该图中可以发现相应实验的实验变量有土壤含水量、光强度、施肥与不施肥，因变量是CO2的吸收量。再如例2中，相应的实验变量和反应变量的判定及应用价值如下所述。

例2 为研究促甲状腺激素（TSH）分泌的影响因素，研究者从刚宰杀的大白鼠体内分离新鲜的下丘脑和脑垂体，然后把这些结构单独或一起培养于含有或不含有甲状腺激素的培养基中，培养后测定培养基内TSH的浓度，结果如下图所示。回答下列问题：

（1） 略。

（2） 将以上装置中的实验结果进行相互比较，可以得出哪些结论？_______________

____________________________________。

解析 在探究性实验中，实验结论是关于实验变量与反应变量存在什么样的因果关系的描述。因此，此题的关键在于实验变量和反应变量的确定。两两比较上述直方图之间的唯一条件差异，可以发现，A瓶和B瓶对照，实验变量是下丘脑，反应变量是培养基内TSH的浓度值，根据图示结果，可以得出“下丘脑不能分泌TSH”的结论；同理，A瓶和C瓶对照，实验变量是垂体，反应变量是培养基内TSH的浓度值，根据图示结果，可以得出“垂体能分泌TSH”的结论；C瓶和D瓶对照，实验变量是甲状腺激素，反应变量是培养基内TSH的浓度值，根据图示结果，可以得出“甲状腺激素能够抑制垂体分泌TSH”的结论；C瓶和E瓶对照，实验变量是下丘脑，反应变量是培养基内TSH的浓度值，根据图示结果，可以得出“下丘脑能促进垂体分泌TSH”的结论。

答案 见解析

变量分析法在分析和完成实验设计中具有重要的应用价值，而实验变量和反应变量的准确判定是实施变量分析法的关键环节。