中学生物学实验中误差的来源及分析

刘琳箫

(四川省遂宁中学校 629000)

刘中国

(四川省遂宁中学外国语实验学校 629000)

误差是测量值与真实值之间的差异，误差自始至终存在于一切科学实验过程中，生物学实验过程中同样如此。那么，生物学实验中的误差是如何产生的呢？

1 生物学实验误差的来源分析

1.1 材料选择处理导致的误差 生物学实验离不开实验材料的选取，实验材料将直接影响实验结果。例如，在“植物组织中还原糖的检测”实验中,应选择含还原糖较高,颜色为白色或近于白色的植物组织(如苹果、梨等)，不宜选择有颜色的植物组织(如西瓜、番茄等),以防止所选材料的颜色干扰实验结果的观察；在“探究温度对酶活性的影响”的实验中,不能选择过氧化氢做实验，因为随温度的升高，过氧化氢在没有酶催化时分解速率也会加快，从而影响实验结果的测定；光合作用有关实验中往往要对材料进行饥饿处理，处理时间不能过短、也不能过长，过短淀粉未完全分解，过长导致细胞饥饿过度而影响代谢过程。因此，实验时一定要分析实验原理，选准并处理好实验材料，以减少实验误差。

1.2 实验操作过程导致的误差 实验过程涉及许多步骤，在不同步骤的操作中，如果不严格按规范要求，也会产生误差。例如，在“检测植物组织中的脂肪”实验中，染色时在子叶薄片上滴加2～3滴苏丹Ⅲ染液染色2～3 min；若用苏丹Ⅳ染液，则染色1 min(然后用吸水纸吸去子叶薄片周围的染液，用50%酒精洗去浮色)，染色时间过长无法洗去浮色，过短脂肪还未着色，均会影响对橘黄色或红色脂肪粒的观察；在“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，从试管中吸出培养液进行计数前，要将试管轻轻震荡几次，使培养液中酵母菌分布均匀；抽样检测计数时，要先将盖玻片放在血球计数板的计数室上，培养液滴于盖玻片的边缘，让其自行渗入；要待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部后，再在显微镜下计数小方格内的酵母菌数目；如果一个小方格内的酵母菌数目过多，还需用无菌水进行定量稀释。以上的每一操作步骤都将影响测定值的准确性。

1.3 生物代谢过程的变化导致的误差 在生物学实验中，选择的实验材料往往还处于生活状态，其新陈代谢过程的变化也会影响实验结果的测定，导致误差的产生。例如，在“探究植物细胞呼吸作用的类型”实验中，会假定实验过程中植物只用葡萄糖作为呼吸的底物，同时细胞进行无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳。而事实上，植物细胞用于呼吸的底物并非只有葡萄糖，还有脂肪等有机物，呼吸产物也不仅是酒精和二氧化碳，有些植物的某些细胞还会产生乳酸等，因此代谢过程的变化将影响实验结果的测定；在“植物细胞呼吸商的测定”实验中，会假定植物所有细胞都只进行有氧呼吸。但是，即使处于氧气充足的环境条件下，可能还是有部分细胞因得不到氧气供应而进行无氧呼吸。可见，生物代谢过程的不确定性也会给实验结果带来误差。

1.4 生活环境改变导致的误差 生物总是生活在一定的环境条件下的，实验过程中，生物生活的环境条件发生改变，也会导致误差的产生。例如，在“标志重捕法调查种群密度”实验中，标志物必须保证对动物的寿命和行为不造成影响，标志物不能过分醒目且标志物不能在调查期间丢失，若调查时做标记的动物意外死亡或标志物脱落，都将使重捕获得的标记动物数量减少，导致误差产生。调查期间标记个体和未标记个体在重捕时被捕的概率要相同，同时要尽量防止迁入和迁出，这样才会减少误差，获得较为准确的调查结果。

生物学实验过程中误差的产生，除上述因素之外，还有方法误差、仪器误差、人员误差等等。因此，尽量避免或均衡实验误差,才能获得准确的实验结果。

2 减少实验误差的途径

在实验过程中，有效控制实验误差是实验成败的一个关键，可通过以下途径减少实验的误差。

2.1 正确选材减少误差 实验材料的选择对实验结果的获得至关重要。因此，根据实验目的、原理来选择实验材料，能有效减少实验误差。例如，在做“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”实验时发现：做该实验时最好不要选择红松、落叶松、玉兰、玫瑰等植物，因为在不同浓度的生长素溶液中，它们都没有生根；一般也不选择柳树，因为柳树极易生根，通过实验难以找出促进柳条生根的最适生长素浓度。做该实验时，还要注意随着季节的变化，选择不同的实验材料。通过探索发现：春季选择白花木槿、丁香、杉木；夏季选择山茶、桂花、叶子花、樱花；秋季选择月季、梅花、木芙蓉等材料效果较好。

2.2 控制变量减少误差 在实验过程中，存在着无关变量和自变量，两者都会影响实验结果，导致误差的产生。因此，为减少实验误差必须严格控制变量。例如，在“探究温度对酶活性的影响”实验中，温度是自变量，实验操作时不同温度条件的实验始终要控制在各自设定的温度下，不能用不同温度处理淀粉溶液或淀粉酶溶液，以防止淀粉酶和淀粉溶液混合时，由于两种溶液的温度不同而使混合后温度发生变化，影响实验结果；在“探究不同类型加酶洗衣粉洗涤效果”的实验中，洗衣粉类型为自变量，其他因素(如洗衣粉用量、用水量、水质，洗涤衣物的质地、洗涤所用时间、洗涤温度、洗涤强度等)都属于无关变量。对于这些无关变量的控制原则是实验组与对照组要保持完全一致，否则都会影响实验结果的说服力。同时，控制无关变量时，最好控制在最佳条件，这样实验现象会更明显，实验结果也会更有说服力。例如，该实验中若温度不适宜，利用冬季寒冷的自然水温，不管是普通洗衣粉还是加酶洗衣粉，洗涤效果都不会太好，差距就不那么明显，难以得出正确的实验结论。

2.3 设置对照减少误差 通过对照实验可以校正测试结果，消除系统误差。例如，在“测定发芽种子的呼吸速率”“探究种子萌发时的呼吸作用类型”“测定发芽种子的呼吸商”等实验中，为防止被测生物表面和实验仪器表面存在微生物的呼吸作用而影响实验结果造成误差，就需要设置空白对照，将活的被测生物换成等量的没有活性的同种生物(即用高温处理实验材料后进行实验，其他条件和处理方式不变)，然后从实验结果中扣除空白对照值，就能获得比较可靠的实验结果，从而减少误差。

2.4 多次重复减少误差 由于一次实验的偶然性较大，因此对于需要通过数据统计来完成的实验，一定要通过多次实验，取其均值作为实验结果，以减少误差。例如，在“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，对于每一次取样，都需要至少计数5个小方格，至少重复3次同样的实验，最后取其平均值，这样得到的实验数据才更加准确。同样，对于“用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度”实验，要对每个地块至少调查5个样方，然后取其平均值。这样可以减少实验误差，使实验结果更接近真实值。

2.5 随机取样减少误差 在实验过程中，要注意取样的随机性，而不能受实验者主观因素的影响，从而保证统计结果的准确性。例如，在“性状分离比模拟实验”中摸球的随机性，“调查人群中某种遗传病的发病率”选择调查对象的随机性，“用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度”时选取样方的随机性，“用标志重捕法调查某种群密度”时重捕地点选择的随机性。只有在取样时保持随机性，才能尽可能减少人为因素对实验结果的干扰，使实验结果更加客观真实。