淺談初中生物學教材實驗的誤差分析

錢丹香

【摘 要】誤差在生物學實驗中是在所難免的，產生誤差的原因有很多，不同的實驗對誤差的允許范圍和規避方法也是不盡相同的，本文針對初中生物學教材上的一些經典實驗誤差進行分析和闡述，以此與同行交流并盡量減少實驗誤差對今后實驗操作的影響。

【關鍵詞】生物學實驗；誤差

漢荀悅《漢紀·文帝紀下》：“上功莫府，差六級，文吏以法繩之，陛下下之吏，削其爵，罰作之。”唐趙璘《因話錄·徵》：“談話之誤差尚可，若著于文字，其誤甚矣。”由此可見，誤差在任何學術研究中都不可避免，但是誤差如果過大對實驗本身造成極大的偏差，那么也是不成功的。生物實驗離不開對物理量的測量，測量有直接的，也有間接的。由于儀器、實驗條件、環境等因素的限制，測量不可能無限精確，物理量的測量值與客觀存在的真實值之間總會存在著一定的差異，這種差異就是測量誤差。誤差是不可避免的，但能減小。誤差的產生可能是系統誤差，也可能是偶然誤差，誤差可以表示為絕對誤差，相對誤差，引用誤差，標稱誤差，基值誤差，零值誤差，固有誤差等。造成誤差的相關因素有人為因素，量具因素，力量因素，測量因素和環境因素等。

一、探究驗證性實驗誤差產生原因的分析

1.系統誤差

由于儀器結構上不夠完善或儀器未經很好校準等原因會產生誤差。例如，在探究不同植被對空氣濕度的影響實驗中，我們要用到干濕表，干濕表的濕球讀數一定要是在充分浸濕的條件下，而且在讀數之前要等待足夠的時間，這樣讀出的數據相對準確，但是由于儀器的自身問題，這個實驗的誤差容易變大，所以在測量之前，最好多準備幾個干濕表，并且多測幾次，求平均值，在讀數的時候也可多人同時讀數，以最大程度減少誤差。再例如，在做驗證食物含有能量并且不同的食物含有的能量不同的實驗中，溫度計的使用不當也會給實驗帶來很大誤差，我們在使用溫度計時首先要確定溫度計的讀數已復原，然后在使用過程中溫度計的球不能接觸到試管壁，讀數的時候眼睛要和刻度相平，這些細節都和減少儀器帶來的系統誤差有密切的關系。

2.偶然誤差

在相同條件下，對同一物理量進行多次測量，由于各種偶然因素，會出現測量值時而偏大，時而偏小的誤差現象，這種類型的誤差叫做偶然誤差。形成偶然誤差的因素中，環境因素，生物因素，人為因素都是常見的原因。例如，在嘗試探究水溫的變化對金魚呼吸的影響中，當我們改變水溫并嘗試觀察金魚的不同呼吸次數時，有時效果并不明顯，這可能和金魚的個體差異有很大的關系，所以我們做此實驗時要多選幾條金魚，多測幾次，求取平均值已減少誤差。再例如，做探究無機鹽對植物生長發育的作用的實驗中，土壤浸出液的那組有時效果也不明顯，這可能和土壤的選擇以及浸出液的取得方法有關，所以在實驗中要盡量攪拌并多浸泡一段時間，這樣才能更有效規避誤差。再例如，驗證食物含有能量并且不同的食物含有的能量不同的實驗中，由于選材的問題也會給實驗最后的數據造成很大誤差，我們選材的時候一定要選干燥又能充分燃燒的食物，除此之外，所選食物最好方便固定，否則也會造成燃燒不充分，導致實驗誤差加大，當然，多組同時實驗求取平均值肯定也是減少此實驗誤差的好方法。再例如，在測定肺活量的實驗中，有的同學很興奮，同學間吵吵鬧鬧推推搡搡，測量時也不嚴肅對待，就會造成測量出的數據非常不準確，所以在測量肺活量之前應該盡量要求學生保持安靜，在自然狀態下盡力深吸氣，然后再盡力呼氣，這樣結果相對準確的多。再例如，在做徒手切片時，學生間的個體差異是很大的，由于人為因素的影響這個實驗的誤差也很大，所以這個實驗貴在多練習，在掌握正確手法的基礎上熟能生巧，不斷完善切片效果。

二、調查性實驗誤差分析

在調查性實驗中，不可避免的一個重要因素就是抽樣誤差，抽樣誤差是指樣本指標和總體指標之間數量上的差別，抽樣調查中的誤差有兩個來源：1.登記性誤差，即在調查過程中，由于主客觀原因而引起的誤差2.代表性誤差，即樣本各單位的結構情況不足以代表總體特征而引起的誤差。代表性誤差的發生有兩種情況：1.非隨機的代表性誤差，2.隨機性誤差。影響抽樣誤差大小的因素有1.總體各單位標志值的差異程度2.抽樣單位數的多少3.抽樣方法4.抽樣調查的組織形式。

1.調查一個生態系統

1.1人為因素

在此調查活動中，人為因素對誤差的控制是非常重要的，比如對所調查的生態系統的選擇，合理的場所選擇是此實驗成敗的第一關鍵，選擇的生態系統不能太大，太大不能在短時間內完成調查，也不能太小，太小不足以代表一個總體特征。生態系統的種類也要合理選擇，要選方便調查的生態系統，地點最好離學校不要太遠。另外要選擇合適的調查時間，不同調查時間調查到的結果是完全不同的，這也會直接影響實驗效果，再者制定合理的調查方案也是至關重要的，在調查之前就要對小組成員進行分工，明確各自的任務，對實驗中有可能用到的實驗器材都要預先準備妥當，防止手忙腳亂，影響調查結果。在調查實驗的實施過程中，要確保每個步驟都是完全可操作，沒有危險的，要愛護動植物，對需要捕捉觀察的小動物，應在觀察后放回大自然，不能傷害它們。最后，觀察要仔細，每個角落都應觀察到，記錄一定要客觀真實。

1.2環境因素

對生態系統的調查也會在一定程度上受到環境的影響，比如晴天干燥的環境對此地空氣濕度的影響和陰雨潮濕的環境對空氣濕度的影響肯定是不同的。不同的環境條件還會影響小動物的活動，對最后的調查結果也會造成不同的影響。所以科學精確的對某個生態系統進行調查，我認為應該要多次反復不同情況下進行調查才能達到更好的效果。

1.3測量因素

在調查過程中，不可避免要對某些物理量進行測量，測量難免有誤差，但是不能超過測量儀器的最大允許誤差，即對給定的測量儀器，規范、規程等所允許的誤差極限值。如果一旦發現測量誤差偏大，那么應如實記錄此次測量結果并進行反復多次重測，有條件的話還可讓同組成員同時進行測量，最后求出平均值，以最大程度減少實驗誤差，確保調查結果的科學性。

2.調查環境污染的現象

2.1人為因素

首先要選擇力所能及又方便實施調查的區域和污染類型，比如可以針對煙霧，噪聲，污水，垃圾等進行分析調查，選擇合理的區域和合理的調查項目是至關重要的，否則調查結果會很不理想甚至調查無法完成。其次在調查過程中要制定可行合理的調查計劃，選擇合適的調查方法，可以用觀察法也可用詢問法，在理解和記錄調查結果時會出現不同的主觀想法，這就體現出了人為因素對該調查活動的影響力，我們在記錄結果的時候要盡量聽取多方意見，做到尊重事實，盡可能減少主觀誤差。

2.2環境因素

在同一區域對同一污染現象的調查中不同環境因素調查的結果也是不盡相同的。例如，對煙霧污染的調查中，不同的風力和風向會對觀察產生影響，下雨也會對粉塵有影響，若遇到國家法定假日工廠放假，煙霧污染也會有所改善。在對污水污染進行調查時，水流的上中下游以及調查期間的降雨量和流水速度都會對取樣造成影響。

三、正確看待和控制誤差范圍

誤差是所有實驗中不可避免的，對于誤差的正確態度應該是坦然接受而又盡量規避，在對實驗結果的記錄和分析中要尊重事實，如實記錄并認真分析，如果是在誤差允許的范圍內則可通過反復實驗求取平均值等方法減少誤差帶來的影響，如果超過最大誤差允許值，則必須分析原因，找出實驗失敗的原因，在條件允許的情況下重做實驗。

研究誤差的意義：1.正確認識誤差的性質，分析誤差產生的原因，以消除或減小誤差；2.正確處理測量和實驗數據，合理計算所得結果，以便在一定條件下得到更接近于真值的數據；3.正確組織實驗過程，合理設計儀器或選用儀器和測量方法，以便在最經濟的條件下，得到理想的結果。

【參考文獻】

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