浅谈在生物化学实验中培养学生的数据处理与分析能力

作者:卢彦;张冬梅;杨荣武 刊名:生物学杂志 上传者:丁爱华

【摘要】在生物化学实验中,教师应该重视培养学生的数据处理与分析能力。教师可以通过课堂讲解、课堂设问和实验设计等结合的方式,培养学生建立数据与单位的概念,指导学生掌握有效数字的计算,同时引导学生使用基本的软件工具分析处理数据,最终运用统计学的定量与分析得到可靠合理的实验结果。

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对于刚刚进入生命科学领域学习的本科学生来说,生物化学及其实验是一门非常重要的基础课程[1]。随着21世纪生物科技产业的发展,在人才培养中,塑造学生实践能力显得尤为重要[2,3]。生化实验课程中所传授的各种基本实验技能与理念,为培养学生良好的实验素养打下了坚实的基础。学生在进行生化实验中,不仅要接触到各种实验现象,而且获得了大量的数据,因此培养学生对数据进行合理的统计与分析,成为生化实验教学中不可或缺的环节[4]。据此,本文对生化实验教学中遇到的数据记录与结果处理问题进行了如下的归纳与总结:1建立数据与单位的概念对于刚接触生化实验课程的学生来说,建立计量单位的敏感认知是非常必要的,尤其是生化实验中经常出现的如mol/L,g/L,体积百分比,质量百分比等容易混淆的单位。我们以课堂设问的形式启发学生自觉地关注这些单位。尤其是在实验中,那些由教师提早配置好的溶液其单位和浓度往往被学生忽略。我们发现如果教师在准备工作时认真填写标签,并且在实验初期便要求学生做好已配溶液的信息记录,上述情况会有所改善。例如,在某些需要用到大量不同浓度溶液或buffer的实验中,如“用正交法测定几种因素对酶活力的影响”这个生化实验中,需要用到各种不同pH值的缓冲液。经过对比笔者发现,相对于直接使用教师配制好的溶液,让每组学生自己配制所有溶液,错误使用溶液79的情况较少,且浪费现象会减轻。但是该实验时间相对延长,且学生在后期也会逐渐失去开始做实验时的耐心。如果让学生按大组自由合作,每小组的学生只负责配制一种溶液,不但错误和浪费现象会减少,而且大组学生间能表现出更好的团队合作精神。此外,笔者在教学中经常看到学生们由于时间匆忙随手把实验数据记在书上,废纸上,或者干脆不记录,之后又因为找不到或想不起来原始数据而无法得到实验结果。因此,我们要求学生详细记录原始数据:原始数据不允许用铅笔记录;在记录发生错误时,要保持错误数据的可见;原始数据必须附在实验报告中。一般通过一个学期的实验课程训练,学生就可以做到认真对待原始数据,并养成随时认真记录数据的好习惯。2有效数字的计算实验中我们往往需要记录很多数值,并对其进行计算,但是记录时应该选取几位,运算时应该保留几位,是实验数据处理中的一个重要问题,据此有效数字的概念被引入了。有效数字的定义是:测量结果中可靠的几位数字加上有误差的一位数字。由此可知,有效数字的最后一位数字是不确定的,且有效数字的位数,表示了测量所能达到的准确程度,这也与所用的测量工具有关。所以当测量仪器和被测量选定后,测量值的有效数字位数就已经确定了[5]。根据笔者调查,本科学生一般在初中就已经掌握了有效数字的数学概念,但是在实际运用时往往会被忽略,如计算“牛奶中蛋白质的百分比含量的实验”中,学生不知道如何取舍有效数字或者干脆“想当然或凭感觉地”保留小数点后一到两位有效数字。为了避免上述情况的出现,教师在授课时应该帮助学生回忆有效数字的定义和运算公式。例如,有效数字在进行运算时,应使结果具有足够的有效数字,不能少算,也不能多算,少算了会带来附加误差,降低了结果的准确程度;多算了也不会减小误差。有效数字运算取舍的原则是运算结果保留一位可疑数字。在讲实验绪论时,教师通过课堂设问的方式,引导学生注意实验中的有效数字,鼓励他们进一步学习有效数字运算,该方法培养学生利用丰富的信息网络资源独立解决问题的能力。在实验课程进行时,可以通过作业讲评的方式,参照实验中的具体实例,再次强调有效数字的重要性。例如,在“动物肝脏中DNA的提取实验”中,由于用分光光度计上测量溶液的浓度时得到的读数为4位有效数

参考文献

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