例析高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)題中學(xué)生易混淆的幾個(gè)概念

母華強(qiáng)

(廣東省珠海市第二中學(xué) 519000)

高中生物學(xué)課程對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ兄^高要求，并要求學(xué)生能夠?qū)?shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析、處理，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案做出恰當(dāng)評(píng)價(jià)和修訂等要求。但在實(shí)際的教學(xué)和考試中，筆者發(fā)現(xiàn)一些學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)題中的一些概念容易混淆，現(xiàn)例析如下，以供廣大師生參考。

1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果指對(duì)實(shí)驗(yàn)最后出現(xiàn)的現(xiàn)象或收集到的數(shù)據(jù)所呈現(xiàn)的規(guī)律進(jìn)行的如實(shí)描述；結(jié)論是以結(jié)果為依據(jù)來(lái)回答實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡?，兩者一般是不同的。在描述?shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)應(yīng)注意對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的觀測(cè)指標(biāo)都要進(jìn)行描述。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和結(jié)論唯一，常用的語(yǔ)言為“是……(結(jié)果)，證明……(結(jié)論)”。探究性實(shí)驗(yàn)是對(duì)未知的生物學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行探索，如果沒(méi)有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則預(yù)期的結(jié)果及結(jié)論是所有可能出現(xiàn)的情況，都要寫(xiě)出來(lái)，其書(shū)寫(xiě)格式一般為“如果(若)……(結(jié)果)則說(shuō)明……(結(jié)論)”，如果已經(jīng)做了實(shí)驗(yàn)，有了結(jié)果，則根據(jù)結(jié)果得出相應(yīng)的結(jié)論(以此回答實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。學(xué)生往往將結(jié)果和結(jié)論混在一起寫(xiě)，條理不清晰，讓人不清楚寫(xiě)的是結(jié)果還是結(jié)論。

例1：賴氨酸是否是大鼠的必需氨基酸。某生物興趣小組利用下列材料和用具就此問(wèn)題進(jìn)行了探究。

材料用具：20只生長(zhǎng)發(fā)育狀況相同的正常幼年大鼠、分裝在不同試劑瓶中的20種氨基酸、不含蛋白質(zhì)和氨基酸的食物、秤、天平等。實(shí)驗(yàn)方案：①配食：取一定量的不含蛋白質(zhì)和氨基酸的食物，加入含量和比例適宜的20種氨基酸，配制成食物A；另取等量不含蛋白質(zhì)和氨基酸的食物，加入除賴氨酸以外的19種氨基酸，其含量和比例與A相同，配制成食物B。②分組：將20只大鼠平均分成甲乙兩組，分別稱量其體重。③飼喂：甲組每天飼喂適量的食物A；乙組每天飼喂等量的食物B，其他條件相同且適宜。④觀測(cè)：一定時(shí)間后，分別測(cè)量?jī)山M大鼠體重，計(jì)算體重增加量。請(qǐng)以表格的形式寫(xiě)出預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論，答案如表1。

表1 實(shí)驗(yàn)的預(yù)期結(jié)果及結(jié)論

解析：本實(shí)驗(yàn)屬于探究實(shí)驗(yàn)，但未告訴實(shí)驗(yàn)結(jié)果，故存在兩種情況，對(duì)應(yīng)結(jié)論也有兩種。結(jié)果是對(duì)兩組大鼠的體重及營(yíng)養(yǎng)狀況作出定性描述，據(jù)此作出結(jié)論，回答了實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹嚢彼崾欠袷谴笫蟮谋匦璋被帷?/p>

例2：實(shí)驗(yàn)表明鋅肥的施用量與番茄的果實(shí)產(chǎn)量密切相關(guān)，為了探究對(duì)番茄施加鋅肥的最佳用量，做了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖1，請(qǐng)描述結(jié)果并寫(xiě)出結(jié)論：________。

圖1 鋅肥施用量與番茄果實(shí)產(chǎn)量的關(guān)系

解析：此實(shí)驗(yàn)的結(jié)果為“在較低范圍內(nèi)，隨硫酸鋅溶液濃度的增加番茄果實(shí)產(chǎn)量增加，超過(guò)一定范圍，隨硫酸鋅溶液濃度增加，番茄果實(shí)產(chǎn)量下降，濃度越高，產(chǎn)量越低”(結(jié)果數(shù)據(jù)變化規(guī)律的描述)。結(jié)論為“番茄施加硫酸鋅肥料的最佳濃度約為16 mg/L”(回答實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。

2 平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)與多次測(cè)量求平均值

為了增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，避免偶然性，需對(duì)每組實(shí)驗(yàn)在相同條件下進(jìn)行多次平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)。例如，在探究促進(jìn)插條生根的生長(zhǎng)素類(lèi)似物的最適濃度的實(shí)驗(yàn)中，每組實(shí)驗(yàn)所用插條不是一根，而是多根，這就體現(xiàn)了“平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)”的原則?；蚰硨?shí)驗(yàn)中每組小鼠10只，也就是這組實(shí)驗(yàn)中每只小鼠進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)，10只就重復(fù)了本組實(shí)驗(yàn)10次，即進(jìn)行了平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

在實(shí)驗(yàn)中，特別是定量測(cè)定結(jié)果的實(shí)驗(yàn)中，為了提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，減少誤差，一般要求對(duì)同一測(cè)量指標(biāo)在相同條件下測(cè)量3次求平均值(有時(shí)候也需要多次測(cè)量求平均值)，以平均值作為最后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。例如，測(cè)量某植株的株高，一般要求測(cè)量3次，以3次測(cè)量的平均值作為其高度值；對(duì)微生物的平板計(jì)數(shù)中，要求每個(gè)濃度下涂布3個(gè)平板，以3個(gè)平板上菌落的平均數(shù)作為最后的菌落數(shù)。部分學(xué)生常將平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)和多次測(cè)量求平均值的目的混淆導(dǎo)致答題答錯(cuò)。

例3：某同學(xué)為了探究溫度對(duì)果膠酶活性影響，其實(shí)驗(yàn)步驟如下： 用攪拌器制蘋(píng)果泥，適量且等量的注入到編號(hào)為1、2、3、4、5、6的6支試管中；分別向這6支試管依次注入適量且等量的果膠酶溶液，并混合均勻；將6支試管分別放入25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃的恒溫水浴保溫10 min；過(guò)濾，比較獲得果汁的體積。

問(wèn)題：上述實(shí)驗(yàn)中步驟有兩處明顯不嚴(yán)謹(jǐn)，請(qǐng)指出并改進(jìn)__________。

參考答案：①?zèng)]有遵循平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)原則，應(yīng)該每個(gè)溫度下至少設(shè)置3個(gè)重復(fù)；②不應(yīng)將果泥和果膠酶混合后，再置于不同溫度水浴，應(yīng)先將果泥和果膠酶分別置于不同溫度下，再將兩者混合均勻。

例4：將擬南芥若干幼苗放在含有不同濃度的2,4-D溶液中培養(yǎng)，一定時(shí)間后測(cè)定植株的株高。每株以3次測(cè)量的平均值作為植株的株高。

問(wèn)：以3次測(cè)量的平均值作為株高的目的是什么？__________

參考答案：為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，減少誤差。

3 結(jié)果數(shù)據(jù)中極值與錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的處理

在實(shí)驗(yàn)或測(cè)量某些數(shù)據(jù)過(guò)程中因某些不可控的因素可能導(dǎo)致少量數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯偏小或偏大的現(xiàn)象(如調(diào)查樣方中的某喬木的密度)，這樣的數(shù)據(jù)稱為極值(或特殊值)。如果實(shí)驗(yàn)是科學(xué)的，這些數(shù)據(jù)不是錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，分析時(shí)不能丟棄，可以在后面單獨(dú)討論，探討其出現(xiàn)的原因。

在利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析時(shí)，一定要保證所使用的數(shù)據(jù)的正確性，不能隨意刪掉或改動(dòng)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)則要?jiǎng)h掉或重新實(shí)驗(yàn)或測(cè)量。

常見(jiàn)錯(cuò)誤是：少數(shù)學(xué)生在使用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)，常將一些極值去掉再計(jì)算，或在計(jì)算平均值時(shí)按照一些體育比賽中裁判打分的方法進(jìn)行計(jì)算，去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值然后求平均值，從而出現(xiàn)一些低級(jí)性的錯(cuò)誤。

例5：對(duì)某條狀地段的某植物種群密度進(jìn)行調(diào)查，按正確的樣方設(shè)置和計(jì)數(shù)，共設(shè)置10個(gè)樣方(每個(gè)樣方面積25 m2)，數(shù)據(jù)分別為8、10、6、5、50、8、10、7、10、6。則此地段中某植物的種群密度是每100 m2____株。

參考答案：48株。

例6：對(duì)某條狀地段的某植物種群密度(較均勻分布)進(jìn)行調(diào)查，按正確的樣方設(shè)置，共設(shè)置10個(gè)樣方(每個(gè)樣方面積25 m2)，數(shù)據(jù)分別為8、10、6、5、50、8、10、7、10、6。后發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)樣方的計(jì)數(shù)記錄錯(cuò)誤，則數(shù)據(jù)處理后計(jì)算出該地段中某植物的種群密度是每100 m2____株(保留兩位小數(shù))。

參考答案：31.11株。

例5和例6題干信息比較相似，但結(jié)果數(shù)據(jù)存在本質(zhì)不同。例5中暗示結(jié)果數(shù)據(jù)不存在錯(cuò)誤，所以在最后計(jì)算平均密度時(shí)所有樣方統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)都要用(包括50這個(gè)看起來(lái)不“正?！钡闹?。例6中明確指出結(jié)果數(shù)據(jù)有誤，錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)不能用，要舍棄。根據(jù)信息提示，可以知道50這個(gè)數(shù)據(jù)是個(gè)錯(cuò)誤值，所以最后計(jì)算時(shí)應(yīng)將其去掉，用剩下的數(shù)據(jù)計(jì)算平均值。部分學(xué)生由于不清楚實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)中極值和錯(cuò)誤值的取舍要求，導(dǎo)致計(jì)算出錯(cuò)誤的結(jié)果。