备课素材：实验中的误差及教学建议 第二学期高中生物学选择性必修三

实验中的误差及教学建议根据误差的性质及产生原因,可将实验误差分为类:系统误差、随机误差和过失误差。1.1系统误差由某些因素引起的固定不变或按一定规律变化的实验误差称为系统误差。其来源主要包括方法误差(如重量分析中沉淀溶解现象引起的误差)、仪器误差(如容量仪器刻度不准引起的误差)、试剂误差(如由于试剂不纯引起的误差)和操作误差(如操作者的观色偏深或偏浅引起的误差)。如果测量条件不变,系统误差一定会存在,且无法通过增加平行组实验测定次数来消除,因此只能通过完善测量条件如提纯试剂、校正仪器等途径予以校正。1.2随机误差由某些无法控制的不确定因素的随机波动引起的误差称为随机误差。其产生的原因可能是环境温度的微小改变或实验仪器性能的微小波动，这些因素无法控制而且波动随机。但同样条件下,测量次数足够多,则随机误差完全服从统计规律,即绝对值相同的正负误差出现的概率大致相等。因此随机误差与测量次数有关,多次测量结果的算术平均值更接近物理真值。1.3过失误差由操作者的操作失误引起的误差称为过失误差。其产生的原因包括记录错误、计算错误和加错试剂等,过失误差的数据应在实验结果中被剔除。例、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是-种聚酯塑料,会造成环境污染。磷脂酶可催化PEI降解。筛选获得高产磷脂酶的微生物后,接种到鉴别培养基(在牛肉膏蛋白胨液体培养基中添加2%的琼脂粉和适量的卵黄磷脂)平板上培养,可以通过观察卵黄磷脂水解圈的大小,初步判断微生物产磷脂酶的能力,但不能以水解圈大小作为判断微生物产磷脂酶能力的唯一依据。从平板制作的角度分析,其原因可能是。本题说明在选获得高产磷脂酶的微生物后,需要鉴定微生物产磷脂酶的能力,并以卵黄磷脂水解圈的大小作为检测指标。本题考查的是测量水解圈大小作为微生物产磷脂酶能力的检测指标这过程中存在的实验误差分析,即水解圈大小的测量值与真值之间在不考虑过失误差的情况下还存在系统误差和随机误差。其中随机误差可以通过多次测量求算术平均值来消除,但是系统误差在未改变测量条件的情况下是无法消除的。本题提示词中“平板制作的角度”是提示本实验还存在系统误差,即平板制作时培养基的厚度、均匀度等也会影响卵黄磷脂水解圈的大小且该误差无法避免。人教版高中生物学教材中对于微生物的鉴定在“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”探究实践活动中有提及,内容是“本活动只是初步筛选了能分解尿素的细菌,对分离的菌种进行鉴定还需要借助生物化学的方法。可以查阅相关资料,进一步设计实验来鉴定自己分离的菌种”,但普通高中的微生物培养实验大多未开展,因此实验过程中的误差分析也难以解答导致本题得分率极低。教学建议在实验操作中学习实验技能课标的基本理念之一是“教学过程重实践”,学生在实践过程中加深对生物学概念的理解,在探究性学习活动中提升解决问题的实践能力。以微生物培养为例,理论学习过程中学生难以掌握微生物培养过程中平板制作存在的实验误差,学生经历实际操作后才能知道导致微生物培养结果不同的因素有多种,配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等每个步骤出现问题都有可能导致培养结果的误差。即使操作正确也可能出现培养结果存在差异,学生需要在不断的实践过程中反思总结,亲身经历实验误差产生的过程及实验反思过程,才能掌握科学探究的基本思路和方法。在实验反思中领悟科学本质反思是发展元认知能力的重要学习方法。人教版高中生物学教材中的探究实践活动设置了“结果分析与评价”栏目,该栏目旨在引导学生进行实验反思。如“酵母菌的纯培养”这一探究实践活动中提出问题“这些菌落的颜色、性状和大小是否一致,如果你观察到了不同形态的菌落你能分析出可能是由哪些原因引起的吗?”