生物高考試題中實(shí)驗(yàn)分析類題目訓(xùn)練策略

哈爾濱師范大學(xué)附屬中學(xué) 唐曉燕

生物高考試題中實(shí)驗(yàn)分析類題目訓(xùn)練策略

哈爾濱師范大學(xué)附屬中學(xué) 唐曉燕

2016年高考新課標(biāo)卷Ⅱ第31題，是生物試題中文字量最大的一道題，以表格的形式給出實(shí)驗(yàn)處理和結(jié)果，需要學(xué)生根據(jù)結(jié)果推斷代謝過(guò)程并做出判斷，對(duì)于學(xué)生獲取信息能力和實(shí)驗(yàn)探究能力都進(jìn)行了較為深入的考查。這類問(wèn)題也是高考中的常見(jiàn)題型，常結(jié)合代謝、調(diào)節(jié)、生態(tài)等知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行考查，對(duì)學(xué)生的能力要求比較高。本文將以此題引入，給出此類問(wèn)題的訓(xùn)練策略和學(xué)習(xí)建議，再通過(guò)幾道經(jīng)典高考試題的練習(xí)進(jìn)行鞏固。

●2016年新課標(biāo)卷Ⅱ第31題（8分）：

BTB是一種酸堿指示劑。BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度的增高而由藍(lán)變綠再變黃。某同學(xué)為研究某種水草的光合作用和呼吸作用，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成藍(lán)色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液變成淺綠色，之后將等量的淺綠色溶液分別加入到7支試管中，其中6支加入生長(zhǎng)狀況一致的等量水草，另一支不加水草，密閉所有試管。各試管的實(shí)驗(yàn)處理和結(jié)果見(jiàn)下表。

*遮光是指用黑紙將試管包裹起來(lái)，并放在距日光燈100cm的地方。

若不考慮其他生物因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，回答下列問(wèn)題：

（1）本實(shí)驗(yàn)中，50分鐘后1號(hào)試管的溶液是淺綠色，則說(shuō)明2至7號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由引起____________的；若1號(hào)試管的溶液是藍(lán)色，則說(shuō)明2至7號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是____________（填“可靠的”或“不可靠的”）。

（2）表中X代表的顏色應(yīng)為_(kāi)___________（填“淺綠色”“黃色”或“藍(lán)色”），判斷依據(jù)是____________。

（3）5號(hào)試管中的溶液顏色在照光前后沒(méi)有變化，說(shuō)明在此條件下水草____________。

答案：（1）不同光強(qiáng)下水草的光合作用和呼吸作用；不可靠的。

（2）黃色；水草不進(jìn)行光合作用，只進(jìn)行呼吸作用，溶液中CO2濃度高于3號(hào)試管。

（3）光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，吸收與釋放的CO2量相等。

本題考查的知識(shí)點(diǎn)是影響光合速率的環(huán)境因素；細(xì)胞呼吸的過(guò)程和意義。實(shí)驗(yàn)分析類題目的解答應(yīng)該從自變量入手，此題的自變量有裝置距日光燈的距離（即光照強(qiáng)度）、有無(wú)水草兩個(gè)，要注意的是題目特別對(duì)“遮光”進(jìn)行了說(shuō)明，根據(jù)說(shuō)明分析“遮光”可以理解為光照強(qiáng)度為0。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是水體顏色的變化，根據(jù)題目給出的變色原理，可確定因變量是CO2濃度的變化。水草光合作用吸收CO2，使溶液變藍(lán)；呼吸作用放出CO2，使溶液變黃。1號(hào)試管是對(duì)照組，2至7號(hào)試管是實(shí)驗(yàn)組。做了這些分析再來(lái)答題，才能更好地切中答案。

（1）本實(shí)驗(yàn)中，50分鐘后1號(hào)試管的溶液是淺綠色，說(shuō)明環(huán)境不會(huì)使試管內(nèi)CO2濃度發(fā)生變化，則說(shuō)明2至7號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由不同光強(qiáng)下水草的光合作用和呼吸作用等生理作用引起的；若1號(hào)試管的溶液是藍(lán)色，說(shuō)明環(huán)境導(dǎo)致試管內(nèi)CO2濃度下降，則說(shuō)明2至7號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能是環(huán)境因素和水草的生理活動(dòng)共同造

成的，所以是不可靠的。

（2）2號(hào)試管是遮光處理的，水草只進(jìn)行呼吸作用，放出CO2，使溶液變黃，而且與3號(hào)試管相比，因?yàn)闆](méi)有光合作用，其CO2濃度高于3號(hào)試管，黃色應(yīng)該比3號(hào)試管更深。

（3）5號(hào)試管中的溶液顏色在照光前后沒(méi)有變化，說(shuō)明在此條件下水草呼吸作用產(chǎn)生的CO2等于光合作用吸收的CO2。

訓(xùn)練策略：從這道題的分析我們不難看出，解決實(shí)驗(yàn)分析類題目的關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，具體地說(shuō)就是找到自變量和因變量，確定實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的兩大重要原則是對(duì)照原則和單一變量原則，題目常對(duì)這兩個(gè)原則進(jìn)行考查。除此之外，還有可重復(fù)性原則和科學(xué)性原則等。

要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析必須理清三個(gè)關(guān)系：

1.理清自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以變化的因素稱為變量。其中人為改變的變量稱為自變量；隨著自變量的變化而變化的變量稱做因變量；除自變量外，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的變量稱為無(wú)關(guān)變量。有些同學(xué)看到概念很糊涂，能明確自變量和因變量是因果關(guān)系，但是理解不了什么是無(wú)關(guān)變量，或者說(shuō)區(qū)分不好自變量和無(wú)關(guān)變量。這個(gè)問(wèn)題可以這樣理解，因變量是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，自變量和無(wú)關(guān)變量就是會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響的因素，其中我們研究的那個(gè)影響因素就是自變量，對(duì)結(jié)果也有影響，但是在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中不研究的影響因素就是無(wú)關(guān)變量。例如：影響光合作用的環(huán)境因素有光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度等。當(dāng)我們研究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響時(shí)，CO2濃度和溫度就是無(wú)關(guān)變量。當(dāng)我們研究CO2濃度對(duì)光合作用的影響時(shí)，光照強(qiáng)度和溫度就是無(wú)關(guān)變量?？梢?jiàn)，隨實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡牟煌?，自變量和無(wú)關(guān)變量是可以互換的。因?yàn)闊o(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是有影響的，所以單一變量原則是指只改變自變量，無(wú)關(guān)變量不僅要保證相同，而且一定要適宜，否則影響得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

2.理清對(duì)照實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)的關(guān)系

學(xué)生容易混淆對(duì)照實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)概念，教材79頁(yè)和93頁(yè)分別給出了這兩個(gè)概念。對(duì)照實(shí)驗(yàn)是指除了一個(gè)因素以外，其余因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，除了要觀察的變量外，其他變量都應(yīng)當(dāng)始終保持相同。對(duì)比實(shí)驗(yàn)則是指設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組，通過(guò)對(duì)結(jié)果的比較分析，來(lái)探究某種因素與實(shí)驗(yàn)對(duì)象的關(guān)系。學(xué)生糾結(jié)的問(wèn)題主要有兩個(gè)，一個(gè)是對(duì)比實(shí)驗(yàn)還有沒(méi)有對(duì)照組；一個(gè)是對(duì)比實(shí)驗(yàn)和相互對(duì)照的關(guān)系。其實(shí)，所有的矛盾都集中在對(duì)“對(duì)照”概念的理解。對(duì)照實(shí)驗(yàn)分為狹義和廣義兩種類型，教材給出的是狹義對(duì)照實(shí)驗(yàn)的概念，也就是空白對(duì)照。通常得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的組是實(shí)驗(yàn)組，常態(tài)組是對(duì)照組。而廣義對(duì)照實(shí)驗(yàn)包括空白對(duì)照、相互對(duì)照、自身對(duì)照和條件對(duì)照四種類型。很明顯，對(duì)比實(shí)驗(yàn)就是廣義的對(duì)照實(shí)驗(yàn)類型中的相互對(duì)照，從這個(gè)意義上講，對(duì)比實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是對(duì)照實(shí)驗(yàn)的一種類型。例如“探索生長(zhǎng)素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”實(shí)驗(yàn)，就是既有空白對(duì)照，又有相互對(duì)照。有的實(shí)驗(yàn)處理不會(huì)使實(shí)驗(yàn)材料失活或死亡，可以不另設(shè)對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)與對(duì)照在同一對(duì)象上進(jìn)行，即為自身對(duì)照。例如“植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn)，就是典型的自身對(duì)照。條件對(duì)照是指雖給對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理，但這種處理是作為對(duì)照意義的，或者說(shuō)這種處理不是實(shí)驗(yàn)假設(shè)所給定的實(shí)驗(yàn)變量意義的。例如“動(dòng)物激素飼喂小動(dòng)物”實(shí)驗(yàn)，采用等組實(shí)驗(yàn)法，其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是：

甲組：飼喂甲狀腺激素（實(shí)驗(yàn)組）；

乙組：飼喂甲狀腺抑制劑（條件對(duì)照組）；

丙組：不飼喂藥劑（空白對(duì)照組）。

顯然，乙組為條件對(duì)照，該實(shí)驗(yàn)既設(shè)置了條件對(duì)照，又設(shè)置了空白對(duì)照，通過(guò)比較、對(duì)照，更能充分說(shuō)明實(shí)驗(yàn)變量——甲狀腺激素能促進(jìn)小動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育。

3.理清實(shí)驗(yàn)結(jié)果、結(jié)論和推論的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)結(jié)果是從實(shí)驗(yàn)中得出的數(shù)據(jù)或現(xiàn)象，是實(shí)驗(yàn)得出的第一手資料，即通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察和記錄得出的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)等看得見(jiàn)的東西，是實(shí)實(shí)在在存在的、客觀的，可以再現(xiàn)的。而實(shí)驗(yàn)結(jié)論則是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行概括、分析、推導(dǎo)得出的一個(gè)普遍事實(shí)或規(guī)律，是與個(gè)人經(jīng)歷、經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知結(jié)構(gòu)有關(guān)系的“主觀”意識(shí)的、抽象的東西，是在整理、分析結(jié)果的基礎(chǔ)上得出的。有的實(shí)驗(yàn)還可以在結(jié)論的基礎(chǔ)上進(jìn)一步推導(dǎo)得出結(jié)論。

下面我們來(lái)解答兩道高考題：

●2013年新課標(biāo)卷Ⅱ第29題（10分）：

已知大麥在萌芽過(guò)程中可以產(chǎn)生α-淀粉酶，用GA（赤霉素）溶液處理大麥可使其不用發(fā)芽就產(chǎn)生α-淀粉酶。為驗(yàn)證這一結(jié)論，某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)：

注：實(shí)驗(yàn)結(jié)果中“+”越多表示顏色越深。表中液體量的單位均為ml。

回答下列問(wèn)題：

（1）α-淀粉酶催化_______水解可生成二糖，該二糖是________。

（2）綜合分析試管1和2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以判斷反應(yīng)后試管1溶液中的淀粉量比試管2中的_______，這兩只試管中淀粉量不同的原因是________。

（3）綜合分析試管2、3和5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說(shuō)明在該試驗(yàn)中GA的作用是_____。

（4）綜合分析試管2、3和4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說(shuō)明。

答案：（1）淀粉，麥芽糖；（2）少，帶胚的種子保溫后能產(chǎn)生α-淀粉酶，使淀粉水解；（3）誘導(dǎo)種子生成α-淀粉酶；（4）GA濃度高對(duì)a-淀粉酶的誘導(dǎo)效果好。

本題涉及的對(duì)照實(shí)驗(yàn)類型考查比較全面。首先明確實(shí)驗(yàn)原理，在此實(shí)驗(yàn)中淀粉的含量由生成的α-淀粉酶的量決定，α-淀粉酶含量高，則淀粉被水解的多，α-淀粉酶含量低，則淀粉被水解的少，無(wú)α-淀粉酶，則淀粉不被水解。檢測(cè)時(shí)，加入碘液后，顏色較深的含淀粉多，顏色較淺的含淀粉少。第（2）問(wèn)試管1和試管2進(jìn)行對(duì)比，自變量為是否有胚（或有無(wú)α-淀粉酶存在），因變量是試管中淀粉的含量。第（3）問(wèn)以試管5作為空白對(duì)照，試管2作為條件對(duì)照，僅有試管3中的淀粉被分解，說(shuō)明試管3有α-淀粉酶產(chǎn)生。由此，可以推斷GA溶液在無(wú)胚的情況下可誘導(dǎo)種子生成α-淀粉酶，繼而促進(jìn)了淀粉的水解。第（4）問(wèn)觀察試管2、3和4，三者加入的GA呈梯度分布，既有空白對(duì)照又有相互對(duì)照。GA含量越多時(shí)，試管中的淀粉越少。由此可推測(cè)，GA濃度高對(duì)α-淀粉酶的誘導(dǎo)效果好。

●2015年新課標(biāo)卷Ⅱ第29題（12分）：

某基因的反義基因可抑制該基因的表達(dá)。為研究番茄中的X基因和Y基因?qū)ζ涔麑?shí)成熟的影響，某研究小組以番茄的非轉(zhuǎn)基因植株（A組，即對(duì)照組）、反義X基因的轉(zhuǎn)基因植株（B組）和反義Y基因的轉(zhuǎn)基因植株（C組）為材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在番茄植株長(zhǎng)出果實(shí)后的不同天數(shù)（d），分別檢測(cè)各組果實(shí)的乙烯釋放量（果實(shí)中乙烯含量越高，乙烯的釋放量就越大），結(jié)果如下表：

回答下列問(wèn)題：

（1）若在B組果實(shí)中沒(méi)有檢測(cè)到X基因表達(dá)的蛋白質(zhì)，在C組果實(shí)中沒(méi)有檢測(cè)到Y(jié)基因表達(dá)的蛋白質(zhì)。可推測(cè)，A組果實(shí)中與乙烯含量有關(guān)的基因有___________，B組果實(shí)中與乙烯含量有關(guān)的基因有___________。

（2）三組果實(shí)中，成熟最早的是___________組，其原因是___________。如果在35天時(shí)采摘A組與B組果實(shí)，在常溫下儲(chǔ)存時(shí)間較長(zhǎng)的應(yīng)是___________組。

答案：（1）X基因、Y基因；X基因、Y基因和反義X基因。

（2）A；乙烯具有促進(jìn)果實(shí)成熟的作用，該組乙烯的含量（或釋放量）高于其他組；B。

本題充分考查了學(xué)生獲取信息的能力以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析的能力。題干第一句話是整道題的關(guān)鍵，直截了當(dāng)告訴答題者某基因的反義基因可抑制該基因的表達(dá)，這樣即使不知道反義基因如何發(fā)揮作用，是否是通過(guò)表達(dá)出蛋白質(zhì)發(fā)揮作用，但是通過(guò)三組實(shí)驗(yàn)做對(duì)照，也可以準(zhǔn)確判斷出A組果實(shí)中與乙烯含量有關(guān)的基因有X基因和Y基因；B組果實(shí)中與乙烯含量有關(guān)的基因是X基因和Y基因以及反義基因X；C組果實(shí)中含有與乙烯含量有關(guān)的基因是X基因和Y基因以及反義基因Y；因?yàn)锽組和C組轉(zhuǎn)入了反義基因X和Y以后，乙烯含量分別下降和不產(chǎn)生乙烯。解答這樣的題目就是和出題老師在進(jìn)行對(duì)話，不理解分析題意，想通過(guò)死記硬背和題海戰(zhàn)術(shù)得高分是絕不可能的，所以培養(yǎng)學(xué)生分析能力，獲取信息能力、靈活運(yùn)用能力，才能以不變應(yīng)萬(wàn)變。

編輯/丁俊玲

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