李月華
仔細翻閱近五年的廣東高考生物卷,從考查內容來看,大致分為兩類:一類是教材實驗,主要是對教材的回歸。除了對教材實驗內容直接考查外,也對教材相關實驗的原理和方法進行拓展,通過創設新的實驗情境,考察考生對教材實驗的分析、理解和提取新信息的能力。另一類便是實驗設計,實驗設計題成了近五年廣東高考的壓軸題,也是每年高考中失分率最高的題。從命題角度上看,這種考查形式有補充實驗步驟、預測實驗結果、設計實驗程序、探索實驗中各種因素對實驗的影響、探究生物的某種生理作用等,盡管命題角度多樣化,但圍繞“以能力考查為主”的命題思想不變,“情在書外,理在書中”的方法原理不變。分析 實驗題命題趨勢有導向作用,為我們的生物學實驗備考指明了方向。
一、近五年高考實驗考點分布的情況
近五年廣東高考生物卷實驗考查的內容分布表(見下表)
二、考查教材實驗的識記內容
這類型題在高考中一般以單選題的形式出現,屬于考綱中的識記層次,有的是直接來源于教材實驗,但又不拘泥于教材實驗,且題目創設新穎、獨特、難易適度,這類型題目多見實驗條件、檢測試劑及實驗現象的相互重組以及選修一與選修三實驗的相互貫穿,具有起點高,落點低的特點,著重考查學生對實驗的遷移、應用及掌握程度。這要求學生對教材的實驗非常熟悉,而彼此相互間不會混淆,才能有效作答。這一類讓考生往往覺得陌生而又熟悉的題目,是最容易丟分的項目。一些常見類型的題目如下:顯微鏡下比較常見的細胞器的形態及分布、細胞分裂相,檢測生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質,以及色素的提取與分離等最為基礎的一些實驗內容。
還有類題目是由教材中的經典實驗派生而來的。因為教材中的這些經典實驗不僅包含豐富的生物科學研究素材,還追溯了當年前一輩科學家對實驗探究歷程的艱辛與汗水,借此煥發學生對知識的渴求與學習欲望。而沿著前人的實驗設計思路與腳步,更能激發學生的創新思維及洞察能力。如2011年第2題,涉及到了“美國科學家艾弗里和同事用R型和S型肺炎雙球菌進行遺傳物質的探究實驗及分析”的經典生物學的內容,2013年考察“1953年Watson和Crick構建了DNA雙螺旋結構模型的重要意義”的科學發現史。科學發現史是新課標重視和倡導的內容,因為可以讓學生從中學到科學的思維和方法、認真嚴謹的治學習慣以及執著的探索精神等等,高考題中出現這樣的內容,也是一個積極的導向。
三、考察實驗設計題型
近五年的高考實驗設計的考查題型以“探究性實驗”為主,充分說明了高考中對實驗的探究能力的要求進一步提高。考察內容對于“實驗步驟”、“結果的預測”、“結果的分析”及“實驗探究”等方面均有涉及,其中以“實驗步驟”與“結果預測”這兩個內容的考查最為頻繁。2011年的“葉綠體色素的提取和分離”,就體現了“源于教材又高于教材”的命題思想。特別是其中的實驗設計,設置非常新穎,對教材中的相關實驗進行了巧妙的連接,把“提取葉綠素”、“探究pH對葉綠素穩定性的影響”、“色素的分離”、“色素的檢測”等相關內容進行了薈萃。2012年第29題所考查的酶及其活性研究是中學教學和備考的重點內容,將酶活性研究與工藝流程優化結合起來,設計一個相對開放的探究問題,讓不同思維層次的考生面對這一新的特定情境,都能有所思、思后有所答,為考生創造了展示實力的機會。而且,通過“設計實驗結果記錄表”小問,將對探究實驗設計思路的考查融入其中,為解決采用文字表述研究思路過于繁雜的問題,做了初次嘗試。2013年第29題以教材中的實驗為背景,延續了2012年采用表格呈現解題思路的考查方法,考生首先要找出需要探究的影響因素(發酵時間或菌種接種量等),才能進行后續的實驗設計,讓能敏銳發現問題或平時注重探究思維培養的考生有機會展現各自特長。另外,試題注重過程與方法,要求呈現“設計實驗、預測結果、分析原因、得出結論” 完整的探究過程,對思維能力考查層層遞進。2014年難度相比2013年有較大降低,考查學生對植物激素的掌握與實驗設計,但得分率也不高。總的來說,實驗設計題既充分考查了相關的知識點和能力要求,又不失靈活與新穎;既緊扣了高考考綱,又達到了“深入淺出”的命題效果。因此,對于考查頻率比較高的實驗內容將是今后高考復習與強化訓練的重點內容。
四、解題策略
1. 實際操作實驗并熟悉發現史。
高考雖不考查學生的實驗操作,但并不代表它不能通過高考題來體現,實驗設計題型最易區分考生是否真正做過實驗。對于考綱“生物知識內容表”所列的生物實驗,一定要讓學生進行實際操作。倘若從未觸碰過此實驗的學生,單憑課本教材所學的知識內容,即使對其中的實驗步驟能略知一二,也很難把完整的實驗流程及方法步驟一一述說清楚。相反,真正做過此實驗的學生,即使生物學基礎不太好,但這個實驗步驟及流程的大體框架他還是能夠寫出來的。
新課程改革后,科學發現史重在讓學生理解科學家的認識過程、理解科學的本質和科學的實驗方法,學習科學家的精神。教師要改變過去的按教材順序平鋪直敘的講述方法,創設情景讓學生重走科學家探究之路,體驗科學家發現問題、解決問題、深化認識的過程和探索的精神,最終獲得符合邏輯性的結論。這樣學生才容易把握發現史的考點,也培養了學生的科學素養。
2. 實驗設計題解題策略。
實驗設計往往是解答實驗題的難點,但只要理清思路,找準方法和突破口,也能化難為易。解題的思路和方法如下:(1)明確實驗目的→(2)分析實驗原理→(3)找準實驗中的變量→(4)設計實驗步驟→(5)預期結果與分析→(6)得出實驗結論。
以2014年29題的實驗題為例:
29.(16分)鐵皮石斛是我國名貴中藥,生物堿是其有效成分之一,應用組織培養技術培養鐵皮石斛擬原球莖(簡稱PLBs,類似愈傷組織)生產生物堿的實驗流程如下:
在固體培養基上,PLBs的重量、生物堿含量隨增殖培養時間的變化如圖1所示,請回答下列問題:
⑶脫落酸(ABA)能提高生物堿含量,但會抑制PLBs的生長。若采用液體培養,推測添加適量的ABA可提高生物堿產量。同學們擬開展探究實驗驗證該推測,在設計實驗方案是探討了以下問題:
①ABA的濃度梯度設置和添加方式:設4個ABA處理組,1個空白對照組,3次重復。因ABA受熱易分解,故一定濃度的無菌ABA母液應在各組液體培養基 后按比例加入。②實驗進程和取樣:實驗50天完成,每10天取樣,將樣品(PLBs)稱重(g/瓶)后再測定生物堿含量。如初始(第0天)數據已知,實驗過程中還需測定的樣品數為 。
③依所測定數據確定適宜的ABA濃度和培養時間:當某3個樣品(重復樣)的 時,其對應的ABA濃度為適宜濃度,對應的培養時間是適宜培養時間。
高考評卷發現,學生對實驗設計題的掌握薄弱,答題方向易出現偏差。例如:(1)“故一定濃度的無菌ABA母液應在各組液體培養基 后按比例加入”,答案為“滅菌冷卻”,考查選修I實驗室培養的操作,學生往往答不完整。(2)“如初始(第0天)數據已知,實驗過程中還需測定的樣品數為 ”,答案為“75”,學生對“如初始(第0天)數據已知”這句話的誤讀,很多同學的答案是“5、10或20天”。(3)“當某3個樣品(重復樣)的 時,其對應的ABA濃度為適宜濃度,對應的培養時間是適宜培養時間。”答案為“生物堿平均產量最大”,學生分析實驗結果的曲線圖可以得出答案,答對率較好。
從學生答題可看出,學生對驗設計題的變量處理,設置程序把握最弱,上題第(2)空失分嚴重。在以后備考中,如何幫助學生解決實驗設計的難題?筆者認為學生對實驗設置的模式掌握得不錯,但考試卻不理想,很大原因在于學生審題不透,提取信息能力有待提高。備考時應多指導學生審題和篩選信息的能力。如29題(2014)的解題思路如下:
第一,首先要仔細審題,弄清實驗目的和要求,找出要研究的問題,如“若采用液體培養,推測添加適量的ABA可提高生物堿產量。同學們擬開展探究實驗驗證該推測”,根據題意,可確定本實驗探究一定濃度的ABA是否能提高生物堿產量。
第二,“實驗過程中還需測定的樣品數為 ”,這個填空看起來很簡單,但要答對卻不易,考生要清楚實驗設置的原理與過程才推導出正確答案。根據題意,實驗50天完成,每10天取樣,需要取樣5次。本實驗有四個實驗組和1個空白對照組,每次取樣品5個,重復3次實驗,取樣5次要測定的樣品數應為5×3×5=75。
五、復習建議
實驗是學生獲得生物學知識與能力的重要渠道,新課程高考重視對實驗能力的考查。教師在實際實驗教學中多開展探究性實驗教學,引導學生理解實驗的原理、方法和步驟,鼓勵學生主動參與探究過程。教師還應重視對學生的語言訓練,培養其認真審題的習慣,教會學生如何使用簡潔、合理的文字進行表達。
(作者單位:茂名市第一中學)
責任編校 李平安