生物高考試題中實驗分析類題目訓練策略

唐曉燕

2016年高考新課標卷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驗處理和結果，需要學生根據結果推斷代謝過程并做出判斷，對于學生獲取信息能力和實驗探究能力都進行了較為深入的考查。這類問題也是高考中的常見題型，常結合代謝、調節、生態等知識點進行考查，對學生的能力要求比較高。本文將以此題引入，給出此類問題的訓練策略和學習建議，再通過幾道經典高考試題的練習進行鞏固。

●2016年新課標卷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濃度的增高而由藍變綠再變黃。某同學為研究某種水草的光合作用和呼吸作用，進行了如下實驗：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成藍色溶液，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。各試管的實驗處理和結果見下表。

*遮光是指用黑紙將試管包裹起來，并放在距日光燈100cm的地方。

若不考慮其他生物因素對實驗結果的影響，回答下列問題：

（1）本實驗中，50分鐘后1號試管的溶液是淺綠色，則說明2至7號試管的實驗結果是由 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 引起的;若1號試管的溶液是藍色，則說明2至7號試管的實驗結果是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（填“可靠的”或“不可靠的”）。

（2）表中X代表的顏色應為 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（填“淺綠色”“黃色”或“藍色”），判斷依據是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

? ?（3）5號試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化，

說明在此條件下水草 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

答案：（1）不同光強下水草的光合作用和呼吸作用;不可靠的。

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

（3）光合作用強度等于呼吸作用強度，吸收與釋放的CO2量相等。

本題考查的知識點是影響光合速率的環境因素;細胞呼吸的過程和意義。實驗分析類題目的解答應該從自變量入手，此題的自變量有裝置距日光燈的距離（即光照強度）、有無水草兩個，要注意的是題目特別對“遮光”進行了說明，根據說明分析“遮光”可以理解為光照強度為0。實驗結果是水體顏色的變化，根據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;呼吸作用放出CO2，使溶液變黃。1號試管是對照組，2至7號試管是實驗組。做了這些分析再來答題，才能更好地切中答案。

（1）本實驗中，50分鐘后1號試管的溶液是淺綠色，說明環境不會使試管內CO2濃度發生變化，則說明2至7號試管的實驗結果是由不同光強下水草的光合作用和呼吸作用等生理作用引起的;若1號試管的溶液是藍色，說明環境導致試管內CO2濃度下降，則說明2至7號試管的實驗結果可能是環境因素和水草的生理活動共同造成的，所以是不可靠的。

（2）2號試管是遮光處理的，水草只進行呼吸作用，放出CO2，使溶液變黃，而且與3號試管相比，因為沒有光合作用，其CO2濃度高于3號試管，黃色應該比3號試管更深。

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

訓練策略：從這道題的分析我們不難看出，解決實驗分析類題目的關鍵是明確實驗目的，具體地說就是找到自變量和因變量，確定實驗組和對照組。實驗設計的兩大重要原則是對照原則和單一變量原則，題目常對這兩個原則進行考查。除此之外，還有可重復性原則和科學性原則等。

要進行實驗分析必須理清三個關系：

1. 理清自變量、因變量和無關變量的關系。

實驗過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，實驗過程中對實驗結果造成影響的變量稱為無關變量。有些同學看到概念很糊涂，能明確自變量和因變量是因果關系，但是理解不了什么是無關變量，或者說區分不好自變量和無關變量。這個問題可以這樣理解，因變量是實驗的結果，自變量和無關變量就是會對結果產生影響的因素，其中我們研究的那個影響因素就是自變量，對結果也有影響，但是在這個實驗中不研究的影響因素就是無關變量。例如：影響光合作用的環境因素有光照強度、CO2濃度、溫度等。當我們研究光照強度對光合作用的影響時，CO2濃度和溫度就是無關變量。當我們研究CO2濃度對光合作用的影響時，光照強度和溫度就是無關變量。可見，隨實驗目的的不同，自變量和無關變量是可以互換的。因為無關變量對實驗結果是有影響的，所以單一變量原則是指只改變自變量，無關變量不僅要保證相同，而且一定要適宜，否則影響得出實驗結論。

2. 理清對照實驗和對比實驗的關系

學生容易混淆對照實驗和對比實驗這兩個概念，教材79頁和93頁分別給出了這兩個概念。對照實驗是指除了一個因素以外，其余因素都保持不變的實驗。對照實驗一般要設置對照組和實驗組，在對照實驗中，除了要觀察的變量外，其他變量都應當始終保持相同。對比實驗則是指設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結果的比較分析，來探究某種因素與實驗對象的關系。學生糾結的問題主要有兩個，一個是對比實驗還有沒有對照組;一個是對比實驗和相互對照的關系。其實，所有的矛盾都集中在對“對照”概念的理解。對照實驗分為狹義和廣義兩種類型，教材給出的是狹義對照實驗的概念，也就是空白對照。通常得出實驗結論的組是實驗組，常態組是對照組。而廣義對照實驗包括空白對照、相互對照、自身對照和條件對照四種類型。很明顯，對比實驗就是廣義的對照實驗類型中的相互對照，從這個意義上講，對比實驗應該是對照實驗的一種類型。例如“探索生長素類似物促進插條生根的最適濃度”實驗，就是既有空白對照，又有相互對照。有的實驗處理不會使實驗材料失活或死亡，可以不另設對照組，實驗與對照在同一對象上進行，即為自身對照。例如“植物細胞質壁分離和復原”實驗，就是典型的自身對照。條件對照是指雖給對象施以某種實驗處理，但這種處理是作為對照意義的，或者說這種處理不是實驗假設所給定的實驗變量意義的。例如“動物激素飼喂小動物”實驗，采用等組實驗法，其實驗設計方案是：

甲組：飼喂甲狀腺激素（實驗組）;

乙組：飼喂甲狀腺抑制劑（條件對照組）;

丙組：不飼喂藥劑（空白對照組）。

顯然，乙組為條件對照，該實驗既設置了條件對照，又設置了空白對照，通過比較、對照，更能充分說明實驗變量——甲狀腺激素能促進小動物的生長發育。

3. 理清實驗結果、結論和推論的關系

實驗結果是從實驗中得出的數據或現象，是實驗得出的第一手資料，即通過實驗觀察和記錄得出的現象、數據等看得見的東西，是實實在在存在的、客觀的，可以再現的。而實驗結論則是對實驗結果進行概括、分析、推導得出的一個普遍事實或規律，是與個人經歷、經驗、認知結構有關系的“主觀”意識的、抽象的東西，是在整理、分析結果的基礎上得出的。有的實驗還可以在結論的基礎上進一步推導得出結論。

下面我們來解答兩道高考題：

●2013年新課標卷Ⅱ第29題（10分）：

已知大麥在萌芽過程中可以產生α-淀粉酶，用GA（赤霉素）溶液處理大麥可使其不用發芽就產生α-淀粉酶。為驗證這一結論，某同學做了如下實驗：

注：實驗結果中“+”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的實驗結果，可以判斷反應后試管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的實驗結果，說明在該試驗中GA的作用是_____。

（4）綜合分析試管2、3和4的實驗結果，說明 ? ? ? ? 。

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

本題涉及的對照實驗類型考查比較全面。首先明確實驗原理，在此實驗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α-淀粉酶，則淀粉不被水解。檢測時，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）問試管1和試管2進行對比，自變量為是否有胚（或有無α-淀粉酶存在），因變量是試管中淀粉的含量。第（3）問以試管5作為空白對照，試管2作為條件對照，僅有試管3中的淀粉被分解，說明試管3有α-淀粉酶產生。由此，可以推斷GA溶液在無胚的情況下可誘導種子生成α-淀粉酶，繼而促進了淀粉的水解。第（4）問觀察試管2、3和4，三者加入的GA呈梯度分布，既有空白對照又有相互對照。GA含量越多時，試管中的淀粉越少。由此可推測，GA濃度高對α-淀粉酶的誘導效果好。

●2015年新課標卷Ⅱ第29題（12分）：

某基因的反義基因可抑制該基因的表達。為研究番茄中的X基因和Y基因對其果實成熟的影響，某研究小組以番茄的非轉基因植株（A組，即對照組）、反義X基因的轉基因植株（B組）和反義Y基因的轉基因植株（C組）為材料進行實驗。在番茄植株長出果實后的不同天數（d），分別檢測各組果實的乙烯釋放量（果實中乙烯含量越高，乙烯的釋放量就越大），結果如下表：

回答下列問題：

（1）若在B組果實中沒有檢測到X基因表達的蛋白質，在C組果實中沒有檢測到Y基因表達的蛋白質。可推測，A組果實中與乙烯含量有關的基因有 ? ? ? ? ? ? ? ，

B組果實中與乙烯含量有關的基因有 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

（2）三組果實中，成熟最早的是 ? ? ? ? ? ? ? ? 組，其原因是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。如果在35天時采摘A組與B組果實，在常溫下儲存時間較長的應是 ? ? ? ? ? ?組。

答案：（1）X基因、Y基因;X基因、Y基因和反義X基因。

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

本題充分考查了學生獲取信息的能力以及對實驗結果進行分析的能力。題干第一句話是整道題的關鍵，直截了當告訴答題者某基因的反義基因可抑制該基因的表達，這樣即使不知道反義基因如何發揮作用，是否是通過表達出蛋白質發揮作用，但是通過三組實驗做對照，也可以準確判斷出A組果實中與乙烯含量有關的基因有X基因和Y基因;B組果實中與乙烯含量有關的基因是X基因和Y基因以及反義基因X;C組果實中含有與乙烯含量有關的基因是X基因和Y基因以及反義基因Y;因為B組和C組轉入了反義基因X和Y以后，乙烯含量分別下降和不產生乙烯。解答這樣的題目就是和出題老師在進行對話，不理解分析題意，想通過死記硬背和題海戰術得高分是絕不可能的，所以培養學生分析能力，獲取信息能力、靈活運用能力，才能以不變應萬變。