例析高中生物學實驗題中學生易混淆的幾個概念

母華強

(廣東省珠海市第二中學 519000)

高中生物學課程對學生的實驗能力有著較高要求，并要求學生能夠對實驗現象和結果進行解釋、分析、處理，對實驗方案做出恰當評價和修訂等要求。但在實際的教學和考試中，筆者發現一些學生對實驗題中的一些概念容易混淆，現例析如下，以供廣大師生參考。

1 實驗結果與結論

實驗結果指對實驗最后出現的現象或收集到的數據所呈現的規律進行的如實描述；結論是以結果為依據來回答實驗目的的，兩者一般是不同的。在描述實驗結果時應注意對實驗組和對照組的觀測指標都要進行描述。驗證性實驗的結果和結論唯一，常用的語言為“是……(結果)，證明……(結論)”。探究性實驗是對未知的生物學現象進行探索，如果沒有進行實驗，則預期的結果及結論是所有可能出現的情況，都要寫出來，其書寫格式一般為“如果(若)……(結果)則說明……(結論)”，如果已經做了實驗，有了結果，則根據結果得出相應的結論(以此回答實驗目的)。學生往往將結果和結論混在一起寫，條理不清晰，讓人不清楚寫的是結果還是結論。

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題進行了探究。

材料用具：20只生長發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、不含蛋白質和氨基酸的食物、秤、天平等。實驗方案：①配食：取一定量的不含蛋白質和氨基酸的食物，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：一定時間后，分別測量兩組大鼠體重，計算體重增加量。請以表格的形式寫出預期實驗結果及結論，答案如表1。

表1 實驗的預期結果及結論

解析：本實驗屬于探究實驗，但未告訴實驗結果，故存在兩種情況，對應結論也有兩種。結果是對兩組大鼠的體重及營養狀況作出定性描述，據此作出結論，回答了實驗目的——賴氨酸是否是大鼠的必需氨基酸。

例2：實驗表明鋅肥的施用量與番茄的果實產量密切相關，為了探究對番茄施加鋅肥的最佳用量，做了相關實驗，結果如圖1，請描述結果并寫出結論：________。

圖1 鋅肥施用量與番茄果實產量的關系

解析：此實驗的結果為“在較低范圍內，隨硫酸鋅溶液濃度的增加番茄果實產量增加，超過一定范圍，隨硫酸鋅溶液濃度增加，番茄果實產量下降，濃度越高，產量越低”(結果數據變化規律的描述)。結論為“番茄施加硫酸鋅肥料的最佳濃度約為16 mg/L”(回答實驗目的)。

2 平行重復實驗與多次測量求平均值

為了增加實驗結果的可靠性，避免偶然性，需對每組實驗在相同條件下進行多次平行重復實驗。例如，在探究促進插條生根的生長素類似物的最適濃度的實驗中，每組實驗所用插條不是一根，而是多根，這就體現了“平行重復實驗”的原則。或某實驗中每組小鼠10只，也就是這組實驗中每只小鼠進行了一次實驗，10只就重復了本組實驗10次，即進行了平行重復實驗。

在實驗中，特別是定量測定結果的實驗中，為了提高測量數據的準確性，減少誤差，一般要求對同一測量指標在相同條件下測量3次求平均值(有時候也需要多次測量求平均值)，以平均值作為最后的實驗數據。例如，測量某植株的株高，一般要求測量3次，以3次測量的平均值作為其高度值；對微生物的平板計數中，要求每個濃度下涂布3個平板，以3個平板上菌落的平均數作為最后的菌落數。部分學生常將平行重復實驗和多次測量求平均值的目的混淆導致答題答錯。

例3：某同學為了探究溫度對果膠酶活性影響，其實驗步驟如下： 用攪拌器制蘋果泥，適量且等量的注入到編號為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；過濾，比較獲得果汁的體積。

問題：上述實驗中步驟有兩處明顯不嚴謹，請指出并改進__________。

參考答案：①沒有遵循平行重復實驗原則，應該每個溫度下至少設置3個重復；②不應將果泥和果膠酶混合后，再置于不同溫度水浴，應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，一定時間后測定植株的株高。每株以3次測量的平均值作為植株的株高。

問：以3次測量的平均值作為株高的目的是什么？__________

參考答案：為了提高測量的準確性，減少誤差。

3 結果數據中極值與錯誤數據的處理

在實驗或測量某些數據過程中因某些不可控的因素可能導致少量數據出現明顯偏小或偏大的現象(如調查樣方中的某喬木的密度)，這樣的數據稱為極值(或特殊值)。如果實驗是科學的，這些數據不是錯誤數據，分析時不能丟棄，可以在后面單獨討論，探討其出現的原因。

在利用實驗數據進行科學分析時，一定要保證所使用的數據的正確性，不能隨意刪掉或改動數據，發現錯誤的數據則要刪掉或重新實驗或測量。

常見錯誤是：少數學生在使用實驗數據計算時，常將一些極值去掉再計算，或在計算平均值時按照一些體育比賽中裁判打分的方法進行計算，去掉一個最大值和一個最小值然后求平均值，從而出現一些低級性的錯誤。

例5：對某條狀地段的某植物種群密度進行調查，按正確的樣方設置和計數，共設置10個樣方(每個樣方面積25 m2)，數據分別為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：對某條狀地段的某植物種群密度(較均勻分布)進行調查，按正確的樣方設置，共設置10個樣方(每個樣方面積25 m2)，數據分別為8、10、6、5、50、8、10、7、10、6。后發現其中一個樣方的計數記錄錯誤，則數據處理后計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)。

參考答案：31.11株。

例5和例6題干信息比較相似，但結果數據存在本質不同。例5中暗示結果數據不存在錯誤，所以在最后計算平均密度時所有樣方統計的數據都要用(包括50這個看起來不“正常”的值)。例6中明確指出結果數據有誤，錯誤的數據不能用，要舍棄。根據信息提示，可以知道50這個數據是個錯誤值，所以最后計算時應將其去掉，用剩下的數據計算平均值。部分學生由于不清楚實驗結果數據中極值和錯誤值的取舍要求，導致計算出錯誤的結果。