有關(guān)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中干擾性因素分析及其排除的教學(xué)論文
生物教學(xué)論文:生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中干擾性因素分析及其排除
無(wú)論是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，還是實(shí)驗(yàn)實(shí)施和實(shí)驗(yàn)分析，分析和排除實(shí)驗(yàn)中干擾性因素是科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要加以重視的一項(xiàng)重要實(shí)驗(yàn)技能。本文從學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案中出現(xiàn)的錯(cuò)誤案例說(shuō)起，以中學(xué)生物學(xué)典型試題為例，探討和總結(jié)實(shí)驗(yàn)中干擾性因素的一般來(lái)源及其常見(jiàn)排除方法。
一、從學(xué)生作業(yè)中的錯(cuò)誤說(shuō)起
試題1：血糖含量的相對(duì)恒定是保證動(dòng)物機(jī)體進(jìn)行正常生理活動(dòng)的重要條件，一旦機(jī)體內(nèi)血糖含量過(guò)低，細(xì)胞的正�；顒�(dòng)則受到影響，動(dòng)物會(huì)出現(xiàn)驚厥、昏迷等現(xiàn)象。為了驗(yàn)證“胰島素具有降低血糖的生理作用”，請(qǐng)以小白鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)出現(xiàn)的結(jié)果，并寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
（一）實(shí)驗(yàn)材料和用具：小白鼠4只；鼠籠2個(gè)；胰島素溶液；50%葡萄糖溶液；生理鹽水；注射器若干個(gè)。
�。ǘ⿲�(shí)驗(yàn)步驟：（實(shí)驗(yàn)提示：采用腹腔注射給藥，給藥劑量不作實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求）
第一步：將4只小白鼠分為實(shí)驗(yàn)和對(duì)照兩組，每組2只。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
學(xué)生作業(yè)答案：第二步：在實(shí)驗(yàn)組小鼠腹腔下注射適量的胰島素，在對(duì)照組小鼠腹腔下注射等量的生理鹽水，置于30℃～37℃相同環(huán)境中；觀察并記錄小鼠活動(dòng)狀況。第三步：給兩組小鼠均注射等量的葡萄糖溶液；觀察并記錄小鼠活動(dòng)狀況。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)組小鼠被注射胰島素后出現(xiàn)驚厥、昏迷等現(xiàn)象，在注射葡萄糖溶液后恢復(fù)正常：而對(duì)照組小鼠被先后注射生理鹽水、葡萄糖溶液后均正常。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)鼠出現(xiàn)驚厥、昏迷是因?yàn)檠墙档鸵鸬模墙档褪且葝u素作用的結(jié)果。
試題2：利用下列裝置（見(jiàn)圖1），設(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證呼吸作用產(chǎn)生C02的裝置圖。
錯(cuò)誤分析：通過(guò)以上兩道試題的學(xué)生答案，我們不難看出，由于實(shí)驗(yàn)中的干擾性因素沒(méi)有排除，因此按照學(xué)生的思考和設(shè)計(jì)，是不能達(dá)到理想且科學(xué)的實(shí)驗(yàn)效果的。試題1中，由于在注射胰島素之前，沒(méi)有對(duì)“兩組小白鼠饑餓處理18~24h”，因此小白鼠肝臟中貯存的肝糖元等因素會(huì)在一定程度上影響胰島素作用的發(fā)揮，使實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象不明顯或不發(fā)生；試題2中，學(xué)生沒(méi)有考慮到“空氣中含有C02”，因此沒(méi)有排除空氣中C02，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和結(jié)論都沒(méi)有說(shuō)服力，從而缺乏實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性。有的學(xué)生解答試題2時(shí)，考慮到了要排除空氣中的`C02，于是按照“B→A→C”的順序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，但是因?yàn)閷?duì)“排除空氣中的C02”的因素考慮得不徹底或不嚴(yán)謹(jǐn)，沒(méi)有確認(rèn)經(jīng)過(guò)B裝置后空氣中的C02確實(shí)已經(jīng)被除盡，因此實(shí)驗(yàn)步驟還是不夠嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)。
二、干擾因素的來(lái)源及其排除
1．來(lái)自實(shí)驗(yàn)材料
由于所采集的生物材料在實(shí)驗(yàn)前的代謝過(guò)程中產(chǎn)生的某些代謝產(chǎn)物對(duì)實(shí)驗(yàn)所要展開(kāi)的研究存在干擾，或生物材料本身的活動(dòng)狀態(tài)與實(shí)驗(yàn)的要求不相符合，從而影響實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象及其相關(guān)的生理過(guò)程的發(fā)生。那么在實(shí)施本實(shí)驗(yàn)前必須通過(guò)一定的實(shí)驗(yàn)步驟消除先前的代謝產(chǎn)物，或?qū)?shí)驗(yàn)生物的活動(dòng)狀態(tài)調(diào)適到符合實(shí)驗(yàn)要求。(教學(xué)論文 )舉例說(shuō)明如下：
試題3：某同學(xué)從一本《植物生理學(xué)》中查到“幼嫩葉片可產(chǎn)生生長(zhǎng)素，生長(zhǎng)素阻止葉柄脫落”的結(jié)論，于是他設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，想證實(shí)該結(jié)論。他的實(shí)驗(yàn)步驟為：(1)取一盆生長(zhǎng)狀況良好的植物，去掉幼葉的葉片（如圖3所示）；(2)觀察幼葉葉柄的脫落情況。請(qǐng)你用所學(xué)知識(shí)，評(píng)價(jià)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
分析：該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)明顯存在兩個(gè)錯(cuò)誤：一是沒(méi)有設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，另一個(gè)方面的錯(cuò)誤就是沒(méi)有考慮到頂芽也能產(chǎn)生生長(zhǎng)素，并且向下運(yùn)輸至幼葉葉柄處，阻止幼葉葉柄的脫落，從而影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的發(fā)生。因此實(shí)驗(yàn)前必須去掉頂芽，排除其對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾。
此外，例如“驗(yàn)證植物在光照下光合作用合成淀粉”的實(shí)驗(yàn)，需要將實(shí)驗(yàn)植物放置在黑暗中24h，以便將植物葉片中原有的淀粉分解，以排除實(shí)驗(yàn)前植物光合作用已經(jīng)合成的淀粉對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾；同時(shí)，為了排除葉片中色素對(duì)碘一淀粉反應(yīng)的顏色觀察，需要將葉片浸在盛有酒精的小燒杯中，并放人大燒杯內(nèi)隔水加熱，使葉片中的色素溶解在酒精中，直到葉片褪去綠色，變成黃色，然后取出變黃的葉片，用清水漂洗干凈，再放在培養(yǎng)皿中，滴加碘液。再如，在做“探究低溫環(huán)境對(duì)小鼠耗氧量的影響”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須等實(shí)驗(yàn)小鼠安靜后方能開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，否則驚嚇躁動(dòng)的小鼠其耗氧量必定很高，其檢測(cè)結(jié)果必然影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。
2．來(lái)自實(shí)驗(yàn)環(huán)境
實(shí)驗(yàn)的外部環(huán)境條件，如溫度、濕度、空氣（氧氣、二氧化碳等）、大氣氣壓、光照等諸多因素，都有可能對(duì)實(shí)驗(yàn)的生理過(guò)程產(chǎn)生干擾，或?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的檢測(cè)產(chǎn)生影響，從而干擾實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象發(fā)生和實(shí)驗(yàn)因變量的檢測(cè)。為了使實(shí)驗(yàn)的結(jié)論科學(xué)、準(zhǔn)確，就需要采取一定的措施，消除這些來(lái)自環(huán)境中的干擾因素。
試題4：圖4是測(cè)定鮮櫻桃呼吸速率的密閉裝置。
(1)關(guān)閉活塞，在適宜溫度下，30min后，讀取裝置有色液滴中有色液滴向____（填“左”或“右”）移動(dòng)的距離。
(2)為了使測(cè)得的有色液滴移動(dòng)數(shù)值更準(zhǔn)確，必須進(jìn)行校正。校正裝置的容器和小瓶中應(yīng)分別放入____、____。
(3)如果用綠色植物幼苗來(lái)替代消毒的鮮櫻桃，為完成該實(shí)驗(yàn)的目的，實(shí)驗(yàn)時(shí)還須注意哪些事項(xiàng)？____。
分析：該實(shí)驗(yàn)通過(guò)裝置內(nèi)NaOH溶液吸收呼吸作用產(chǎn)生的C02，由于鮮櫻桃呼吸作用需要不斷消耗裝置內(nèi)的02，從而引起裝置內(nèi)外的氣壓差的變化，而裝置內(nèi)外氣壓差的變化會(huì)影響有色液滴的移動(dòng)距離，以此來(lái)研究鮮櫻桃的呼吸速率。但是外界的溫度等因素的變化，會(huì)非常明顯地影響裝置內(nèi)外的氣壓差，從而影響實(shí)驗(yàn)的精確性和科學(xué)性。為了排除外界溫度等因素的影響，使測(cè)得的有色液滴移動(dòng)數(shù)值更準(zhǔn)確，必須設(shè)置實(shí)驗(yàn)進(jìn)行校正：校正裝置的容器和小瓶中應(yīng)分別放入與實(shí)驗(yàn)組等量消毒的無(wú)活性的櫻桃、與實(shí)驗(yàn)組等量的20%NaOH溶液。而如果用綠色植物幼苗來(lái)替代消毒的鮮櫻桃，來(lái)進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)還須注意在黑暗中完成該實(shí)驗(yàn)，或?qū)⒀b置中的容器一律改為相同的不透光的容器，以避免光合作用對(duì)該實(shí)驗(yàn)的干擾，因?yàn)楣庹障轮参锏墓夂献饔脮?huì)吸收C02、釋放02，從而明顯影響實(shí)驗(yàn)的氣壓差。再如，前文試題2中，如果不除盡空氣中的CO2，會(huì)嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的科學(xué)性和說(shuō)服力。
3．來(lái)自前面操作
在實(shí)驗(yàn)中有時(shí)前面的實(shí)驗(yàn)操作步驟，可能會(huì)干擾后面的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，從而影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如，高中生物教材中“脂肪的鑒定”實(shí)驗(yàn)中，首先用滴管在花生子葉薄片上滴2—3滴蘇丹Ⅲ染液，染色2~3min；然后用吸水紙吸取花生子葉薄片周?chē)娜疽�，在薄片上滴l—2滴體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精溶液，此處酒精溶液的作用就是為了洗去浮色，便于后面顯微鏡下觀察得更清晰。再如，“觀察植物細(xì)胞的有絲分裂”實(shí)驗(yàn)中，解離時(shí)所用的鹽酸溶液，會(huì)影響后面龍膽紫溶液的染色效果，因此在解離后染色前要進(jìn)行漂洗，以洗去解離液，有利于染色。
4．來(lái)自實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
有些實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的干擾性因素是來(lái)自實(shí)驗(yàn)者設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案本身，比如實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)少，偶然性因素顯著干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。有些實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)生物的個(gè)體差異，無(wú)法通過(guò)上述方法消除干擾，而為了確保實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)生物的巧妙搭配來(lái)消除干擾，遵循“單一因子變量”原則。
試題5：研究人員從人體的DNA中篩選克隆出內(nèi)皮抑素基因，將此基因轉(zhuǎn)移到雙歧桿菌中，使其能夠正常表達(dá)。用這樣得到的雙歧桿菌制成口服制劑，此制劑可以用于抑制癌癥。在這種藥物用于臨、床治療之前，應(yīng)該先進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，以確定制劑對(duì)機(jī)體內(nèi)重要臟器的安全性。寫(xiě)出簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。
實(shí)驗(yàn)材料：轉(zhuǎn)基因雙歧桿菌口服制劑；健康鼠4只，性別、體重如下表所示：
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：
�、俚谝徊剑簩�(shí)驗(yàn)鼠分為實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組，其中
為實(shí)驗(yàn)組，____為對(duì)照組（填寫(xiě)代號(hào)）。
②第二步：每日為小鼠提供____食物和水：給實(shí)驗(yàn)組定時(shí)服用____，同時(shí)給對(duì)照組服用____。
�、鄣谌剑猴曫B(yǎng)相同時(shí)間后，分別解剖觀察實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組的鼠，檢查重要臟器發(fā)生病變情況。
分析：本試題參考答案為：①甲與�。ㄒ遗c丙）乙與丙（甲與�。�；②等量相同的雙歧桿菌制劑等量的水。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，不管如何挑選，小鼠在性別、體重等方面總是存在差異的，甚至有時(shí)這種差異還非常顯著，而且對(duì)每只小鼠進(jìn)行單獨(dú)處理，也無(wú)法消除這種差異。為了遵循實(shí)驗(yàn)“單一因子變量”原則，可以通過(guò)增加實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)量和合理搭配來(lái)消除差異干擾。例如，甲與丁、乙與丙的相互搭配，可以有效消除小鼠性別、體重的差異對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。
【有關(guān)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中干擾性因素分析及其排除的教學(xué)論文】相關(guān)文章：
1.分析病原生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中三性實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用論文
2.驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)法分析論文
5.開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在病理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用論文
6.聲樂(lè)教學(xué)中語(yǔ)言的重要性分析論文