浅谈初中生物学教材实验的误差分析

钱丹香

【摘 要】误差在生物学实验中是在所难免的，产生误差的原因有很多，不同的实验对误差的允许范围和规避方法也是不尽相同的，本文针对初中生物学教材上的一些经典实验误差进行分析和阐述，以此与同行交流并尽量减少实验误差对今后实验操作的影响。

【关键词】生物学实验；误差

汉荀悦《汉纪·文帝纪下》：“上功莫府，差六级，文吏以法绳之，陛下下之吏，削其爵，罚作之。”唐赵璘《因话录·徵》：“谈话之误差尚可，若著于文字，其误甚矣。”由此可见，误差在任何学术研究中都不可避免，但是误差如果过大对实验本身造成极大的偏差，那么也是不成功的。生物实验离不开对物理量的测量，测量有直接的，也有间接的。由于仪器、实验条件、环境等因素的限制，测量不可能无限精确，物理量的测量值与客观存在的真实值之间总会存在着一定的差异，这种差异就是测量误差。误差是不可避免的，但能减小。误差的产生可能是系统误差，也可能是偶然误差，误差可以表示为绝对误差，相对误差，引用误差，标称误差，基值误差，零值误差，固有误差等。造成误差的相关因素有人为因素，量具因素，力量因素，测量因素和环境因素等。

一、探究验证性实验误差产生原因的分析

1.系统误差

由于仪器结构上不够完善或仪器未经很好校准等原因会产生误差。例如，在探究不同植被对空气湿度的影响实验中，我们要用到干湿表，干湿表的湿球读数一定要是在充分浸湿的条件下，而且在读数之前要等待足够的时间，这样读出的数据相对准确，但是由于仪器的自身问题，这个实验的误差容易变大，所以在测量之前，最好多准备几个干湿表，并且多测几次，求平均值，在读数的时候也可多人同时读数，以最大程度减少误差。再例如，在做验证食物含有能量并且不同的食物含有的能量不同的实验中，温度计的使用不当也会给实验带来很大误差，我们在使用温度计时首先要确定温度计的读数已复原，然后在使用过程中温度计的球不能接触到试管壁，读数的时候眼睛要和刻度相平，这些细节都和减少仪器带来的系统误差有密切的关系。

2.偶然误差

在相同条件下，对同一物理量进行多次测量，由于各种偶然因素，会出现测量值时而偏大，时而偏小的误差现象，这种类型的误差叫做偶然误差。形成偶然误差的因素中，环境因素，生物因素，人为因素都是常见的原因。例如，在尝试探究水温的变化对金鱼呼吸的影响中，当我们改变水温并尝试观察金鱼的不同呼吸次数时，有时效果并不明显，这可能和金鱼的个体差异有很大的关系，所以我们做此实验时要多选几条金鱼，多测几次，求取平均值已减少误差。再例如，做探究无机盐对植物生长发育的作用的实验中，土壤浸出液的那组有时效果也不明显，这可能和土壤的选择以及浸出液的取得方法有關，所以在实验中要尽量搅拌并多浸泡一段时间，这样才能更有效规避误差。再例如，验证食物含有能量并且不同的食物含有的能量不同的实验中，由于选材的问题也会给实验最后的数据造成很大误差，我们选材的时候一定要选干燥又能充分燃烧的食物，除此之外，所选食物最好方便固定，否则也会造成燃烧不充分，导致实验误差加大，当然，多组同时实验求取平均值肯定也是减少此实验误差的好方法。再例如，在测定肺活量的实验中，有的同学很兴奋，同学间吵吵闹闹推推搡搡，测量时也不严肃对待，就会造成测量出的数据非常不准确，所以在测量肺活量之前应该尽量要求学生保持安静，在自然状态下尽力深吸气，然后再尽力呼气，这样结果相对准确的多。再例如，在做徒手切片时，学生间的个体差异是很大的，由于人为因素的影响这个实验的误差也很大，所以这个实验贵在多练习，在掌握正确手法的基础上熟能生巧，不断完善切片效果。

二、调查性实验误差分析

在调查性实验中，不可避免的一个重要因素就是抽样误差，抽样误差是指样本指标和总体指标之间数量上的差别，抽样调查中的误差有两个来源：1.登记性误差，即在调查过程中，由于主客观原因而引起的误差2.代表性误差，即样本各单位的结构情况不足以代表总体特征而引起的误差。代表性误差的发生有两种情况：1.非随机的代表性误差，2.随机性误差。影响抽样误差大小的因素有1.总体各单位标志值的差异程度2.抽样单位数的多少3.抽样方法4.抽样调查的组织形式。

1.调查一个生态系统

1.1人为因素

在此调查活动中，人为因素对误差的控制是非常重要的，比如对所调查的生态系统的选择，合理的场所选择是此实验成败的第一关键，选择的生态系统不能太大，太大不能在短时间内完成调查，也不能太小，太小不足以代表一个总体特征。生态系统的种类也要合理选择，要选方便调查的生态系统，地点最好离学校不要太远。另外要选择合适的调查时间，不同调查时间调查到的结果是完全不同的，这也会直接影响实验效果，再者制定合理的调查方案也是至关重要的，在调查之前就要对小组成员进行分工，明确各自的任务，对实验中有可能用到的实验器材都要预先准备妥当，防止手忙脚乱，影响调查结果。在调查实验的实施过程中，要确保每个步骤都是完全可操作，没有危险的，要爱护动植物，对需要捕捉观察的小动物，应在观察后放回大自然，不能伤害它们。最后，观察要仔细，每个角落都应观察到，记录一定要客观真实。

1.2环境因素

对生态系统的调查也会在一定程度上受到环境的影响，比如晴天干燥的环境对此地空气湿度的影响和阴雨潮湿的环境对空气湿度的影响肯定是不同的。不同的环境条件还会影响小动物的活动，对最后的调查结果也会造成不同的影响。所以科学精确的对某个生态系统进行调查，我认为应该要多次反复不同情况下进行调查才能达到更好的效果。

1.3测量因素

在调查过程中，不可避免要对某些物理量进行测量，测量难免有误差，但是不能超过测量仪器的最大允许误差，即对给定的测量仪器，规范、规程等所允许的误差极限值。如果一旦发现测量误差偏大，那么应如实记录此次测量结果并进行反复多次重测，有条件的话还可让同组成员同时进行测量，最后求出平均值，以最大程度减少实验误差，确保调查结果的科学性。

2.调查环境污染的现象

2.1人为因素

首先要选择力所能及又方便实施调查的区域和污染类型，比如可以针对烟雾，噪声，污水，垃圾等进行分析调查，选择合理的区域和合理的调查项目是至关重要的，否则调查结果会很不理想甚至调查无法完成。其次在调查过程中要制定可行合理的调查计划，选择合适的调查方法，可以用观察法也可用询问法，在理解和记录调查结果时会出现不同的主观想法，这就体现出了人为因素对该调查活动的影响力，我们在记录结果的时候要尽量听取多方意见，做到尊重事实，尽可能减少主观误差。

2.2环境因素

在同一区域对同一污染现象的调查中不同环境因素调查的结果也是不尽相同的。例如，对烟雾污染的调查中，不同的风力和风向会对观察产生影响，下雨也会对粉尘有影响，若遇到国家法定假日工厂放假，烟雾污染也会有所改善。在对污水污染进行调查时，水流的上中下游以及调查期间的降雨量和流水速度都会对取样造成影响。

三、正确看待和控制误差范围

误差是所有实验中不可避免的，对于误差的正确态度应该是坦然接受而又尽量规避，在对实验结果的记录和分析中要尊重事实，如实记录并认真分析，如果是在误差允许的范围内则可通过反复实验求取平均值等方法减少误差带来的影响，如果超过最大误差允许值，则必须分析原因，找出实验失败的原因，在条件允许的情况下重做实验。

研究误差的意义：1.正确认识误差的性质，分析误差产生的原因，以消除或减小误差；2.正确处理测量和实验数据，合理计算所得结果，以便在一定条件下得到更接近于真值的数据；3.正确组织实验过程，合理设计仪器或选用仪器和测量方法，以便在最经济的条件下，得到理想的结果。

【参考文献】

[1]张建峰.初中生物实验教学策略探析[J].理科考试研究，2013（22）

[2]赖伟强.改进初中生物实验教学“三策略”[J].中学教学参考，2013（8）

[3]解景田，等.生理学实验[M].第3版.北京：高等教育出版社，2009：46-48