淺談生物實驗中數據的處理

摘要 通過分析，論述了生物探究實驗中數據處理的重要性，通過實例論述應如何對實驗數據進行分析與論證。

關鍵詞 生物實驗 實驗數據 實驗分析

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

探究實驗包括提出問題，作出假設，制定計劃，實施實驗，得出結論，表達交流等諸多環節。實驗數據處理與分析是得出結論的必由之路。

1.教會學生準確描述數據，培養學生嚴謹的科學態度

（1）正確記錄。

實驗數據應該是客觀事實的真實反映，實驗人員不能帶著對實驗結果的預期來隨意篡改它，更不能不負責任地編造它。筆者在組織學生測量心率時，其中一位學生按照實際情況記錄了自己的脈搏，同組的另3位同學不相信自己的測量結果，照抄了這位學生的數據，結果得出了這一組學生的心率均為77次/分的錯誤結論。教學中的探究實驗由于結果已知，“聰明”的學生在實驗記錄的過程中常出現“修正”數據的現象，教師對此應給予高度重視，對這些最簡單、最基本的操作嚴格要求，培養學生實事求是的科學態度。

（2）合理表達。

對數據進行合理的表達，有利于結論的探究。對于那些定性的及半定量的數據，教師可以采用文字表述的形式，從而鍛煉學生嚴謹的表述能力。對于那些定量的數據，若實驗數據較多，教師利用數學表達（如圖像表達、表格顯示）的方式，可形象地表現出信息的特征，便于揭示結論。在“探究鼠婦生活與土壤濕度關系”時，記錄的數據有十多個，學生利用這些數據探究結論確有一定困難，筆者這時引導學生將獲得的數據在坐標系中進行描點，將分散的點通過順滑的曲線連接成圖形，學生通過觀察圖像，很快便得出了結論。

2.教會學生正確比較信息，提高學生的思辨水平

對記錄的實驗數據做出比較數據處理的關鍵，是解釋信息的基礎。在此過程中，教師要注意引導學生尋找“三點”。

（1）尋找異、同點。

對實驗信息比較，是找出實驗規律的重要一步。首先教師引地學生將眾多數據仔細觀察、前后對比，找出數據的共同點及不同點。比如在“探究種子萌發的最適宜含水量”時，筆者選擇不同含水量的同種植物的種子組織學生去實驗，學生記錄了7d后種子的萌發情況，結果如表1所示。

學生通過數據的對照，獲得了重要發現：（1）不同含水量的種子萌發的溫度都是20℃。（2）種子含水量從20%-70%時，種子萌發率從8%-87%；種子含水量從70%-80%時，種子萌發率從87%-80%。如果學生對所獲得的發現做進一步的歸納，就有可能得出科學的結論。

（2）尋找異常點。

比較實驗信息時，若發現數據出現異常時，教師決不能忽視不管，更不要以“這可能是實驗誤差”搪塞了事。如在做“測量肺活量的大小”實驗中，實驗結果是有的女生的肺活量比男生的大。面對這一“意外”，教師要及時引導學生分析數據異常的原因，可積極啟發學生從實驗儀器是否正常，實驗操作是否規范，讀數是否準確等方面尋找原因，也可引導學生思考是否是學生本身體質不同造成的。教師之所以在數據處理過程中一定要特別關注那些異常信息，是因為許多重大的科學發現，正是在探究異常數據中得到的。

隨著學生探究能力的提高，教師對“數據比較”內涵的要求也應逐漸豐富起來，如要求確定對照組，確定數據的大致范圍，識別不產生影響的變量、影響較小的變量等。

3.教會學生正確的推理方法，培養學生邏輯思維能力

在將信息對比之后，教師就要組織學生利用實驗數據進行推理。在生物實驗常用到的推理是演繹推理和因果推理。

（1）演繹推理。

例如表2是某化驗室對甲、乙、丙三人尿液成分分析的結果（單位：g/mL）。請根據表中有關數據分析回答：

①尿液化驗指標都正常的是哪一位？__。

②甲的尿液中含有蛋白質，這可能是腎單位中的__部位出現了問題。

③根據化驗數據，可推測甲乙丙三人中__可能患有糖尿病。

本情景中，學生對表中數據進行觀察后會下意識地和書本上正常尿液的特點進行對比，發現只有乙的尿液中不含蛋白質、葡萄糖，從而判定尿液化驗指標都正常的應是“乙”；這一步只需要學生具有對比能力即可。問題的第二步、第三步就要求學生在對比的基礎上會進行推理。學生將甲的尿液指標和乙相比，會發現甲的蛋白質數據不正常。“蛋白質會從什么地方滲透到尿液中來呢？”——“腎小管”。學生經過簡單的演繹就會得出第二步的正確答案。學生將丙的尿液指標和乙相比，會發現他的葡萄糖數據異常，對照“糖尿病”的特點，就會演繹推理出丙患了糖尿病。

（2）因果推理。

探究過程中，有時還要將數據與實驗條件聯系起來進行推理。例如：在“探究植物的呼吸作用與溫度的關系”時，利用4片相同的新鮮菜葉在遮光的條件下呼吸1h，然后，將植物呼吸作用產生的氣體通入澄清的石灰水，組織學生觀察，得出了如下記錄：

本例中溫度的逐漸變化是條件，是澄清的石灰水逐漸變渾濁的原因；澄清的石灰水逐漸變渾濁是結果，是由溫度的逐漸變化引起的。學生將結果與條件（原因）緊密聯系，通過推理會得出“澄清的石灰水會隨溫度的升高而逐漸渾濁”的初步結果，這里用到的就是因果推理。

4.教會學生總結，培養學生概括能力

經歷了對數據的準確記錄、對數據的比較和對可能的因果關系進行分析之后，離科學探究的結果僅有一步之遙，這一步就是總結、概括。在“探究影響心率變化的影響因素”的實驗中，測出甲學生的脈搏在安靜時平均值為76次/分，在走動時為79次/分，在跑步時為93次/分；乙學生的脈搏在安靜時平均值為74次/分，在走動時為82次/分，在跑步時為95次/分。學生通過數據分析、推理后，會得出“一個人的心率會隨運動的劇烈程度的變化而變化”的結論，教師此時可向學生拋出一些問題：不同的人心率在相同條件下相同嗎？除了運動，還有其他因素能影響心率嗎？”……積極引導學生開展研討，引導他們把各自獲得的推理結果和在實驗中產生的疑問說出來，在相互討論中受到啟發，從而找出被研究事物的共同的、本質的屬性并加以概括，將感性認識逐步升華為理性認識，形成全面的、科學的結論。

5.教會學生論證，提高學生的反思水準

在實驗即將結束時，教師要引導學生將實驗結果和原假設對照，對當初的假設進行論證。原假設若符合新的科學事實，則原假設得到證實。原假設若與新的科學事實不甚吻合，則需要對原假設進行修正；原假設若與新發現的科學事實產生矛盾，原假設就會被否定。在此告訴學生一定不要否認被否定假設的價值，事實上，在真實的科學探究中，科學家的大部分時間是耗費在那些最終沒能得到實驗證據支持的假說上。科學正是在不斷否定假設中發展、進步的。當然，當假設得不到實驗證據支持時，教師還需要引導學生反思：是不是收集的數據太少造成了實驗結果和原假設的偏離？是否實驗中存在著缺陷？……在這種反思中，學生會積極去尋找新的證據，探究更為科學的研究方法，甚至產生更為新奇的猜想，科學素養會大大提高。