المهارات العملية في علم الأحياء II

WBI16 هو آخر امتحان في علم الأحياء ستجازه، ويبدو مختلفاً عن غيره: سؤال قد يمنحك جدول إحصائيات نصف مكتمل، وسؤال آخر يطلب منك تصميم بحث كامل انطلاقاً من فرضية لم تخترها. كل شيء ينبع من العمل التطبيقي لوحدتي 4 و5 — مقايس التنفس، مقياس التنفس، المربعات، صواني التخفيف — ولكن الآن يجب عليك التخطيط والقياس والعرض والاختبار والاستنتاج بعمق IA2.

مهارات عملية في علم الأحياء II (WBI16/01) تستمر 1 ساعة و20 دقيقة، وتبلغ 50 علامة، وهي جميعها إجبارية. قائمة الاختبارات في المواصفة تطابق الوحدة 3، مع اختلاف واحد في التأكيد: تخطيط التحقيقات الشاملة، وتحليل البيانات، وتقييم النتائج والمنهجية — حيث يُغلق الورقة سؤال تخطيط بـ16 علامات، ويدخل الإحصاء: الانحراف المعياري، والفرضيات الصفرية، ومعامل الارتباط مع القيم الحرجة.

السؤال الختامي (2025: برامج اللياقة البدنية ووقت التعافي) يُقدم في كتل محددة — أجب بنفس الترتيب. الأخلاقيات: موافقة مستنيرة للمتطوعين؛ لا أحد مجبر على المشاركة. السلامة: تعقم أو استبدل قطعة الفم بين الطلاب (لمنع العدوى)؛ تأكد من صحة المتطوعين بما يكفي للتمرين. الطريقة، تسع درجات: مجموعتان (مع وبدون برنامج اللياقة)؛ المتغير التابع مُصاغ كـ الوقت اللازم لعودة معدل التنفس والحجم الشرياني إلى القيم الأساسية؛ الأجهزة المستخدمة بالتفصيل — هيدروكسيد الصوديوم في العبوة، مشبك الأنف، تمارين تنفس أولية؛ ابحث أولاً عن القيم الأساسية؛ نفس التمرين المعياري للجميع؛ متغيران تحكميان و طريقة التحكم لواحد منهما؛ تكرارات تعطي متوسطات و انحرافات معيارية. التسجيل والتحليل: جدول للأوقات الخام بعناوين ووحدات تحسب منها المتوسطات؛ رسم بياني عمودي لمتوسط وقت التعافي لكل مجموعة (مجموعتان) يختبر بإحصاء t-test t، أو رسم خطي/مبعثر (عدة مستويات لياقة) يختبر بإحصاء ارتباط. القيود: حياة المتطوعين خارج التجربة لا يمكن التحكم فيها بالكامل؛ صعوبات الأجهزة (تسرب، استنفاد هيدروكسيد الصوديوم، تنفس غير طبيعي عبر قطعة الفم).

العينة العشوائية لها طريقة: ضع شبكة فوق المنطقة، ولّد أزواج إحداثيات عشوائية (أرقام عشوائية، أو أرقام مسحوبة من كيس)، ثم زار تلك النقاط فقط بالمربع. قول "اختر عشوائياً" لا يعطي أي درجات. سجل المتغيرات اللاأحيائية المهمة — حموضة التربة، الرطوبة، المعادن، شدة الضوء، الموسم — وتحكم فيما يمكنك باختيار مواقع مطابقة. تكبير الصورة هو الصورة ÷ الفعلية: دودة أرضية طولها 5.0 سم في صورة وطولها الفعلي 13.5 سم يعطي ×0.37 — الصور يمكن أن تكون أصغر من الحجم الحقيقي.

قطرة من معلق التربة تحتوي على بكتيريا أكثر من العدد المطلوب للعد، لذا يبرر صفائح التخفيف كل خطوة: خفف التسلسلي المزرعة (1 جزء + 9 أجزاء ماء، مكرر) لأن العينات الخام كثيرة جداً للعد؛ ضع حجماً معلوماً من تخفيف مناسب لكي يمكن عد مستعمرات منفصلة؛ حضان لمدة ودرجة حرارة ثابتتين لكي تصبح المستعمرات مرئية؛ اعمل بتعقيم لتجنب التلوث وأخطاء العد. استخدم لوحة قابلة للعد ونطاق العد المقبول لهذه الطريقة. عدد المستعمرات × عامل التخفيف ÷ حجم الطلاء يقدد وحدات تكوين المستعمرات لكل وحدة حجم؛ قد تأتي مستعمرة واحدة من خلية واحدة أو كتلة. استخدم مزارع تعليمية معتمدة وإجراءات مدرسية مشرفة.

المعادلة مُقدَّمة؛ المهارة هي إكمال الجدول. لخمس مواقع بكتل 18.1، 19.7، 16.2، 13.8، 17.1 غ (متوسط 16.98 ≈ 17.0): يُربَّع انحراف كل منها $(X - \bar{X})$ — 1.21، 7.29، 0.64، 10.24، 0.01 — ثم يُجمَّع $\sum(X-\bar{X})^2 = 19.39$، ويُقسَّم على $n - 1 = 4$:

لمقارنة مجموعتين، ارسم المتوسط ± الانحراف المعياري (أشرطة الخطأ)؛ إذا لم تتداخل الأشرطة، فإن الفرق على الأرجح ذو دلالة إحصائية — بشكل صحيح، يقرر اختبار t ذلك.

مثال محلول (الأصلي). أوقات التعافي بعد تمرين قياسي: مجموعة مدربة متوسطها 94 ث ($s = 11$، $n = 8$)، غير مدربة 126 ث ($s = 14$، $n = 8$). يعطي اختبار t $t = 32 \div \sqrt{11^2/8 + 14^2/8} = 5.08$ عند $n_1 + n_2 - 2 = 14$ درجات الحرية؛ القيمة الحرجة عند $p = 0.05$ هي 2.145. المحسوب يتجاوز الحرج، لذا نرفض الفرضية الصفرية: البرنامج يقلل وقت التعافي بشكل كبير. اكتب نفس الجمل الثلاث كما في سبيرمان أدناه — قارن، ارفض، استنتج — واستشهد بدرجات الحرية، التي يتحقق منها المصححون.

الفرضية الصفرية: "لا يوجد ارتباط بين نسبة النفط المتبقية والوقت المخزن." رتّب كلا المتغيرين (الأكبر = 1)، وأوجد الفروقات $d$ لكل منها وقم بتربيعها، ثم:

قارن المقدار (0.857، تجاهل الإشارة للمقارنة) مع القيمة الحرجة عند $p = 0.05$ لـ $n = 7$ (0.786). المحسوب يتجاوز الحرج، لذا ارفض الفرضية الصفرية: هناك ارتباط عكسي ذو دلالة إحصائية بين الزيت المتبقي والزمن. اكتب الجمل الثلاث جميعاً — مقارنة، رفض، استنتاج.

اختيار الاختبار: فرق بين متوسطين لمجموعتين → اختبار t (مخطط أعمدة); ارتباط بين متغيرين مقاسيين → ارتباط (مخطط تشتت أو خطي). لا تستخدم اختبار t أبدًا في سؤال يتعلق بالارتباط.

الرسم البياني لتدهور الزيت هو رسم بياني خطي — الوقت متصل — بمحاور مسمى ووحدات (أيام؛ متوسط % زيت متبقي)، ومقاييس خطية، ونقاط مرسومة بدقة، وخط ميل واحد أفضل. قراءة اليوم 90 (0.65 %) تقع فوق كل جوارها: فهي شاذة. يتجاهل الميل الأفضل هذه القراءة؛ يتم التحقق منها بإعادة ذلك العينات، ولا تُحذف صامتًا أبدًا.

كما في الوحدة 3: خطة مكتوبة مثالية لا تثبت أنك طبقت تقنية تعقيم صحيحة، أو قرأت مسار spirometer مباشرة، أو تعاملت مع الكائنات حية بأخلاقيات في المختبر. تُبنى هذه الكفاءات داخل الفصل أثناء دراسة الوحدات 4 و5؛ هذا الامتحان يفحص التفكير المرتبط بها.

1. سمِّ ناقلين اصطناعيين للهيدروجين قابلين للاستخدام في CP15، وأجب عن ما يحدث للونهما أثناء تنفس الخميرة.
2. اكتب فرضية صفرية لـ: "يزداد عدد البكتيريا في التربة كلما تم تكسير النفط الخام."
3. كتل 21.4، 19.8، 18.6، 22.1، 20.6 غ. احسب مجموع مربعات الانحرافات والانحراف المعياري.
4. الرتب تعطيك $\sum d^2 = 104$ مع $n = 7$. احسب $r_s$ وأجب عن الاستنتاج مقابل القيمة الحرجة 0.05 0.786.
5. في جدول تدهور النفط، أي قراءة هي الشاذة، وما العملان اللذان تقوم بهما حيالها؟
6. اذكر متغيرين غير حيويين (باستثناء درجة الحرارة) يؤثران في دراسة دودة الأرض وطريقة تحكم واحدة.
7. خطة تقارن بين أوقات استشفاء مجموعتين. ما الرسم البياني واختبار أيهما؟ وماذا عن خمس مستويات لياقة بدنية؟
8. قدم نقطتين أخلاقيتين/سلامتين يجب أن تتضمنهما خطة spirometer قبل بدء أي عمل عملي.
9. برّر عبارة "تخفيف متسلسل للزراعة" و"الانتشار على وسط أجار لعمل مستزرع" في طريقة الصفائح المخففة.
10. طول دودة الأرض 13.5 سم ويظهر طولها 5.4 سم في صورة فوتوغرافية. احسب التكبير.

الإجابات: 1 أي اثنين من TTC أو الميثيلين الأزرق أو DCPIP؛ لأنها تقبل الهيدروجين من التنفس، يفقد الميثيلين الأزرق وDCPIP لونهما الأزرق، بينما يتحول TTC من عديم اللون إلى أحمر؛ 2 لا يوجد ارتباط بين عدد البكتيريا والزيوت المحطمة (معامل الارتباط يساوي صفراً)؛ 3 المتوسط 20.5؛ مجموع انحرافات التربيع 7.48؛ $s = \sqrt{7.48/4} = 1.4$ غرام؛ 4 $r_s = 1 - 624/336 = -0.857$؛ 0.857 أكبر من 0.786، نرفض الفرضية الصفرية: ارتباط سالب ذو دلالة إحصائية؛ 5 قيمة اليوم 90 (0.65 %): نتجاهلها في الميل الأفضل، ونتحقق منها بإعادة ذلك العينة؛ 6 اثنين من: حموضة التربة، الرطوبة، المعادن، الضوء، الموسم؛ عامل تحكم مثل مقارنة مواقع التربة-الرطوبة المتطابقة فقط؛ 7 رسم بياني شريطي للوسط الحسابي واختبار t؛ خمسة مستويات: مبعثر/خطي واختبار ارتباط؛ 8 موافقة مستنيرة (بدون إجبار)؛ تعقيم أو استبدال فوهة الفم (العدوى)؛ 9 التخفيف يقلل الأعداد لتكون قابلة للعدّ؛ العشب يفصل الأفراد بحيث يُكوّن كل واحد مستعمرة قابلة للعدّ؛ 10 $5.4/13.5 = 0.40$ (×0.4).