高考生物實驗設計命題分析

一、《考試大綱》對生物實驗部分的要求

《大綱》對本部分的要求可劃分為兩類：一是理解所學實驗及實習的內(nèi)容，包括實驗目的、原理、方法和操作步驟，掌握相關的操作技能，進一步理解有關的生物學知識；二是具備驗證相關生物學事實的能力，并能對實驗現(xiàn)象和結果進行解釋、分析和處理，即能獨立完成實驗和實習、理解探究性實驗的基本過程、初步學會探究性實驗的一般方法。具體是能用恰當?shù)恼Z言對實驗結果及方法作出科學描述和解釋（包括用圖表、數(shù)據(jù)），用恰當?shù)姆椒炞C相關的生物學事實，能在新情境下運用已有的技能、方法、原理解決新問題。

高考對考生實驗能力的要求體現(xiàn)在考查的內(nèi)容上，由于在高考中考查實驗操作技能目前還難以實現(xiàn)，因此考查的內(nèi)容主要集中在實驗原理、目的、材料用具、方法步驟、操作要領以及實驗程序，實驗現(xiàn)象，實驗結論的分析、歸納和總結上。通過實驗方法創(chuàng)設新情境，側重考查實驗思維能力成為命題趨向。高考實驗命題將有可能有兩方面的突破：一是增加題目的開放性；二是給出相關的實驗數(shù)據(jù)，讓考生對實驗結果進行處理，包括分析、描述表達等，以體現(xiàn)《考試大綱》中“用簡單的圖表和數(shù)據(jù)描述生命活動的特征”的能力要求。從近幾年的高考試題分析，實驗設計和分析是一個熱點，主要考查考生是否理解實驗原理和能否分析實驗結果，是否具有靈活運用實驗知識的能力及在不同情境下對知識的遷移能力。

二、實驗設計命題角度呈現(xiàn)幾方面的特點

１．以實驗，尤其是經(jīng)典實驗、新技術的各項實驗為背景，重點考查學生的基礎知識、基本理論及運用已有知識在新情境下解決有關問題的能力。

２．以教材所列實驗內(nèi)容為命題材料，考查學生對實驗技術的掌握，對實驗原理、實驗程序等內(nèi)容的分析、歸納和總結，重點考查學生的具體實驗水平、實驗洞察與分析推導能力，運用恰當?shù)恼Z言對實驗結果作出科學描述和解釋的能力。

３．以給出的材料為基礎，要求根據(jù)現(xiàn)有條件，設計實驗程序、預測實驗結果，并對實驗結果進行合理的分析和解釋，以考查考生使用恰當?shù)姆椒炞C簡單的生物學事實，并對結果進行解釋和分析的能力等。

三、設計實驗必須遵循的原則

１．科學性原則；２．可操作性原則；３．平行性原則；４．對照性原則

（１）空白對照：設計一個不加任何實驗處理的對照。

（２）自身對照：指實驗與對照在同一對象上進行，即不另設對照組，如“植物細胞質壁分離和復原實驗”是典型的自身對照，這種對照實驗的關鍵是比較實驗處理前后的變化。

（３）相互對照：指不另設對照組，而是利用幾個實驗組相互對照。如在“植物向光性”的實驗設計中，取完整的燕麥胚芽鞘尖端四個，都給單側光照射。

甲組：未經(jīng)處理

乙組：尖端遮光

丙組：切去尖端

丁組：中部遮光

甲與乙對照可證明感光部位在胚芽鞘尖端，丙也可與甲對照，丁可與甲對照，也可與乙對照。

（４）條件對照：給實驗組某種處理，給對照組另一條件的處理。如在“驗證甲狀腺激素促進幼小動物發(fā)育”的實驗中，可設計以下實驗組和對照組。

甲組：飼喂甲狀腺激素（實驗組）

乙組：飼喂甲狀腺素抑制劑（條件對照組）

丙組：對蝌蚪不做任何處理（空白對照）

５．單因子變量原則，使實驗具有可行度和說服力。

四、設計實驗的關鍵所在

１．審準實驗目的和原理。明確驗證“生物學事實是什么”，或“生物學事實”的哪一方面；實驗所依據(jù)的生物學原理是什么。如“葉綠體中色素的提取和分離”的實驗原理是：葉綠體中的色素能夠溶解在有機溶劑丙酮中，所以，可以用丙酮提取葉綠體中的色素。層析液是一種脂溶性很強的有機溶劑，葉綠體中的色素在層析液中的溶解度不同：溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快；溶解度低的隨層析液在濾紙上擴散得慢。這樣，幾分鐘之后，葉綠體中的色素就在擴散過程中分離開來。

２．找出自變量和因變量，以及影響本實驗的相關變量，然后構思實驗變量的操縱、相關變量的控制和實驗結果的檢測。如“探究光的有無對種子萌發(fā)的影響”的實驗，實驗變量的操縱是給光和遮光，相關變量的控制是提供水分、溫度和氧氣都是最適宜，實驗結果的檢測是計算種子的萌發(fā)率，最后得出相應的結論。

３．根據(jù)所給實驗材料找到實驗對象。如“單側光能使生長素在背光一側比向光一側分布多”的實驗對象是胚芽鞘的尖端。

４．根據(jù)所給實驗材料設計完成實驗所必須的理化條件及生物學處理方法，如“驗證ｍｇ是生物生長發(fā)育過程的必須礦質元素”的實驗時，配制全營養(yǎng)液和缺ｍｇ營養(yǎng)液，兩種營養(yǎng)液的濃度、ｐｈ、其他礦質元素等都是最適宜的。

５．依據(jù)所給實驗材料，遵循實驗各種原則設計實驗方法和步驟，必須使實驗有可信度和說服力。

五、生物學實驗的設計思路

從近幾年的高考實驗題看，一般是提供材料信息、藥品、用具、實驗原理等，要求設計實驗思路，寫出實驗步驟，驗證或預測實驗結果，這類題目是近幾年高考最高層次的考核，也是考生最棘手的考察。這類實驗不是教材實驗的簡單再現(xiàn)，它來源于教材又與教材有別，體現(xiàn)了“源于教材，高于教材”的命題思想。

對這類實驗題一般應從以下幾方面入手：（１）了解題目要求；（２）明確實驗目的；（３）分析實驗原理；（４）確定實驗思路；（５）設計實驗步驟；（６）預測結果和分析。

例如：某生物學興趣小組開展“不同濃度生長素類似物（ＩＢＡ）對種子萌發(fā)的影響”的探究，老師已為他們準備了下列材料及用具：玉米種子、生長素類似物溶液（ＩＢＡ）、蒸餾水、試管、培養(yǎng)皿、濾紙、移液管。請根據(jù)實驗材料設計實驗，完成實驗步驟，預期實驗結果。

［解析］本題目考察考生設計實驗步驟和預期實驗結果。實驗目的是驗證不同濃度的生長素溶液對種子萌發(fā)的影響。實驗原理是一定濃度的生長素類似物溶液對種子的萌發(fā)起促進作用。

［解題思路］建立對照實驗，實驗變量是不同濃度的生長素類似物溶液、蒸餾水。無關變量是同種玉米種子，相同的培養(yǎng)條件如溫度，氧氣等。反應變量是玉米萌發(fā)的數(shù)量。

［實驗步驟］

（１）配置濃度分別為１０００ｍｇ／Ｌ、１０ｍｇ／Ｌ、０．１ｍｇ／Ｌ、１ｕｇ／Ｌ、０．０１ｕｇ／Ｌ生長素類似物（ＩＢＡ）溶液，?。吨г嚬埽幪柎谩?/p>

（２）在１—５號試管中加入等量的不同濃度的生長素類似物溶液，６號試管中加入等量的蒸餾水

（３）將等量的玉米種子分別加入到各個試管中。

（４）一段時間后取出種子放到墊有浸濕濾紙的培養(yǎng)皿中，在適宜而相同的條件下培養(yǎng)。

（５）一周后進行觀察、統(tǒng)計。

［實驗預期］是經(jīng)不同濃度的生長素類似物溶液處理的玉米種子，其種子萌發(fā)率會有區(qū)別。

設計一張表格，用于實驗時記錄數(shù)據(jù)。