以實驗為情境的生物高考試題分析

馬國玉　馬金軒　馬麗

摘 要：實驗題是高考常見的題型，可以較好地考查學生和學科核心素養.對近三年高考全國卷生物試題進行分析得出，高考實驗題涵蓋知識點廣，在細胞代謝和遺傳規律應用方面占比多；命題類型可分為基礎實驗、原因原理、實驗設計、結果結論四類.對四類實驗題分析了解題策略，并提出教學和備考建議，供師生參考.

關鍵詞：實驗;高考;試題分析；高中生物

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）28-0133-04

收稿日期：2023-07-05

作者簡介：馬國玉，從事生物解題教學研究.

生物學是以實驗為基礎的學科，近代生物學的迅速發展離不開人們成百上千甚至上萬次的實驗.例如，孟德爾多年從事植物雜交試驗研究，提出了遺傳單位因子的概念；巴斯德嚴格控制無菌條件，利用長曲頸瓶證實了肉汁腐敗的原因是來自外界微生物污染.《中國教育現代化2035》提出，發展中國特色世界先進水平的優質教育，增強綜合素質，教育引導學生培養綜合能力，培養創新思維.《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》提出發展包含生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任四個方面的生物學學科核心素養^[1].實驗題在高考中占一定比重，滲透著對核心素養的考查，但因實驗題（特別是非選擇題中）一般以新情境呈現，學生不易得分.歸納整理近三年生物高考中實驗題的類型、解題技巧、出題立意，有于教師開展相關教學，幫助學生攻克實驗題.

1 實驗題知識點分析

為便于表示，現將試卷賦予代號，2022年全國卷定為A（甲卷）、B（乙卷），2021年全國卷定為C（甲卷）、D（乙卷），2020年全國卷定為E（卷Ⅰ）、F（卷Ⅱ）、G（卷Ⅲ）.

分析結果見表1，參考王家薈^[2]對試題的知識內容劃分，主要考查的知識點有細胞的分子組成、細胞的代謝、遺傳的分子基礎、遺傳的基本規律、動物生命活動的調節、微生物的應用、酶的應用、基因工程和胚胎工程，可見近三年高考實驗題涉及知識點廣，在細胞代謝、遺傳的基本規律兩部分占比較多.細胞代謝中常考點有物質的跨膜運輸、呼吸作用和光合作用，例如2022年全國甲卷第2題和2020年全國卷Ⅱ第5題分別考查植物細胞失吸水原理和滲透作用原理，2021年全國乙卷第29題和2020年全國卷Ⅱ第30題分別考查光合作用中CO₂的特殊固定形式和線粒體、葉綠體的功能.遺傳的基本規律常

考考點即分離和自由組合定律的分析和應用，2020年全國卷Ⅰ第5題和2021年全國甲卷第5題考查分離定律，2022年全國甲卷第6題、第32題、2021年全國乙卷第6題、第32題、2020年全國卷Ⅱ第32題等均考查自由組合定律.

2 實驗題命題類型分析

基于課標和考試大綱對學生能力的考查要求，可將實驗題類型分為基礎實驗類、原理原因類、實驗設計類、結果結論類，見表2.

2.1 基礎實驗類

此類試題源于教材中的基礎實驗和科學史的經典實驗，考查實驗的現象、材料選取、試劑用途、結論推斷等.如2021年全國乙卷第2題判斷生物學實驗所用試劑的敘述正誤，2020全國卷Ⅰ第4題考查教材中觀察類實驗、實驗材料的選擇.在選修模塊中部分試題答案以教材原文呈現，如2022年全國甲卷第38題的胚胎工程，2020年全國卷Ⅲ的果膠酶作用，學生回憶教材中的相關敘述即可解答.

2.2 原因原理類

此類試題考查對實驗現象、結果結論、材料或試劑選用、步驟及操作的解釋和分析，多以教材中的實驗原理為基礎，通過創設新的問題情境考查學生^[3].如2022年全國乙卷第30題根據家兔注射藥物后的現象分析原因，2021年全國甲卷第37題根據表格結果寫出洗滌蠶絲織物不使用某些加酶洗衣粉的原因，以及加酶洗衣粉去漬效果更好的原因.

2.3 實驗設計類

此類試題給出實驗目的和實驗材料，或提供可選材料，由學生設計實驗達成某種結果，驗證某個假設，多見于光合作用、動物激素調節和遺傳規律應用.例如，2021年全國乙卷第29題驗證干旱環境下植物對CO₂的特殊固定形式，2020年全國卷Ⅲ用實驗獲得抗病抗倒伏且穩定遺傳的新品種.2022年全國甲卷第37題較為特別，給出實驗材料和結果，學生推測實驗思路，是實驗設計的逆向考法.

2.4 結果結論類

此類試題需要學生根據實驗所用材料、試劑藥品、步驟和操作推測實驗結果，或已知結果從中歸納、綜合得出相應結論.需指出，結果是自變量對觀測指標的影響，結論是自變量對因變量的影響^[4].如2022年全國乙卷第6題由正反交結果推測控制雞羽性狀的基因所在位置和性狀顯隱關系，2020年全國卷Ⅲ第2題由曲線圖和題目信息推斷影響胚芽鞘生長的各物質的作用.

3 實驗題解題策略分析

3.1 基礎實驗類

例1 （2021全國乙卷第5題）在格里菲思所做的肺炎雙球菌轉化實驗中，無毒性的R型活細菌與被加熱殺死的S型細菌混合后注射到小鼠體內，從小鼠體內分離出了有毒性的S型活細菌.某同學根據上述實驗，結合現有生物學知識所做的下列推測中，不合理的是（）.

A.與R型菌相比，S型菌的毒性可能與夾膜多糖有關

B.S型菌的DNA能夠進入R型菌細胞指導蛋白質的合成

C.加熱殺死S型菌使其蛋白質功能夾失而DNA功能可能不受影響

D.將S型菌的DNA經DNA酶處理后與R型菌混合，可以得到S型菌

解析 S型菌菌體有多糖類莢膜，能致病，有毒；R型菌菌體沒有莢膜，不能引起人或小鼠發病，無毒，通過對比可以說明S型菌的毒性可能與莢膜多糖有關，A正確；R型菌轉變為S型菌，是因為S型菌的DNA片段整合到了R型菌DNA中并指導蛋白質的合成，B正確；加熱殺死的S型菌蛋白質變性失活，其DNA在加熱過程中解開雙螺旋，氫鍵被打開，但緩慢冷卻時，其結構可恢復，DNA功能可能不受影響，C正確；S型菌的DNA經DNA酶處理后被分解，與R型菌混合后不會使R型菌發生轉化，故不能得到S型菌，D錯誤.

基礎實驗類試題源于教材，是教材實驗的原型或修改，難度較低，不需要特別的解題技巧，學生對相關實驗的識記是根本.

3.2 原理原因類

例2 （2022全國乙卷第30題節選）題干略.

根據實驗二推測，丙組甲狀腺激素的合成是____（填“大于”或“小于”）甲組.乙組和丙組甲狀腺激素的合成量____（填“相同”或“不相同”），原因是____.

解析 由于甲狀腺激素的分泌存在分級調節和（負）反饋調節機制，乙組注射甲狀腺激素后會使家兔自身分泌的甲狀腺激素含量降低，故乙組家兔血中甲狀腺激素含量比對照組少；丙組注射促甲狀腺激素，可促進甲狀腺合成和分泌甲狀腺激素，故丙組家兔血中甲狀腺激素含量比對照組多，乙組和丙組合成甲狀腺激素的量不同.

例3 （2021全國甲卷第30題節選）題干略

該研究人員在制備32P標記的DNA片段甲時，所用dATP的α位磷酸基團中的磷必須是32P，原因是____.

解析 dATP脫去P_β與P_γ后成腺嘌呤脫氧核苷酸，是DNA的基本單位，因此制備³²P標記的DNA片段時所用dATP的α位磷元素要被標記.

原因原理類試題在考試大綱中對實驗探究能力的要求屬于第二等級，解答此類題要從試題獲取有效信息，找圖表中的關鍵點，結合生物學原理、規律分析題目，一般從實驗對象的特點和處理條件的角度回答，注意組織好語言.

3.3 實驗設計類

例4 （2021全國乙卷第29題節選）題干略

若以Ph作為檢測指標，請設計實驗來驗證植物甲在干旱環境中存在這種特殊的CO₂固定方式.（簡要寫出實驗思路和預期結果）

解析 該實驗的檢測指標為pH，結合題意可知，在這種特殊的CO₂固定方式中，晚上生成蘋果酸儲存在植物甲的液泡內，白天液泡內儲存的蘋果酸脫羧又釋放出CO₂，液泡pH在夜間逐漸降低，在白天逐漸升高，由此確定實驗思路.

例5 （2022全國乙卷第32題節選）題干略

已知白花純合體的基因型有2種.現有1株白花純合體植株甲，若要通過雜交實驗（要求選用1種純合體親本與植株甲只進行1次雜交）來確定其基因型，請寫出選用的親本基因型、預期實驗結果和結論.

解析 由題意知，白花純合體植株甲的基因型有aaBB和aabb兩種.選用1種純合體親本與甲雜交1次便可確定基因型，則需要子代因植株甲的基因型不同而出現不同表現型.AABB與甲雜交，無論甲是何種基因型，后代均為紫色；同理，aaBB或aabb與甲雜交后代均為白色.若選用AAbb，雜交結果：

①AAbb（紅）×aabb（白）→Aabb，子代花色全為紅；

②AAbb（紅）×aaBB（白）→AaBb，子代花色全為紫.

實驗設計類試題具有一定開放性，對學生的思維水平要求較高.解答此類試題時，根據實驗目的和題目要求確定自變量、因變量和無關變量，遵循科學實驗基本原則，設置合理條件.若在遺傳題中設計實驗，在確定等位基因的顯隱性關系和基因型對應的表現型后，區分各種實驗材料的特點，預想不同交配類型的結果，有時需要結合數學方法進行相關計算.

3.4 結果結論類

例6 （2021全國乙卷第30題節選）在自然界中，競爭是一個非常普遍的現象，回答下列問題：

競爭排斥籌措理是指…（以下略）當實驗出現____的結果時即可證實競爭排斥原理.

根據上述實驗和研究，關于生物種間競爭的結果可得出的結論是____.

解析 該實驗需將兩種草履蟲放在資源有限的環境中混合培養，據題干“不能長期共存在一起”的信息可確定，實驗一方存活，另一方死亡的結果時，即可證實競爭排斥原理.綜合上述實驗和研究，具有相同資源利用方式的物種不能長期共存在一起，若進化出新的資源利用方式便可共存，由此得出結論.

例7 （2020全國卷Ⅲ第2題）取燕麥胚芽鞘切段，隨機分成三組……（以下略）用KCl代替蔗糖進行上述實驗可以得到相同的結果（如圖1所示）.下列說法不合理的是（）.

A.KCl可進行胚芽鞘細胞中調節細胞的滲透壓

B.胚芽鞘伸長生長過程中，件隨細胞對水分的吸收

C.本實驗中Sue是作為能源物質來提高IAA作用效果的

D.IAA促進胚芽鞘伸長的效果可因加入Sue或KCl而提高

解析 題干信息指出“蔗糖能進入胚芽鞘細胞”KCl可替代蔗糖發揮相同的作用，故KCl可進入胚芽鞘細胞，進而調節細胞滲透壓，A正確；細胞伸長生長需要從外界吸收營養物資和水分，B正確；蔗糖屬于能源物質而KCl不是，題干信息KCl可代替蔗糖進行實驗，由此判斷該實驗中蔗糖的作用不是供能，C錯誤；生長素能促進胚芽鞘的生長，由題圖可知，蔗糖能提高生長素的作用效果，結合題意，KCl也能提高生長素的作用效果，D正確.

結果結論類試題可從實驗名稱、目的、原理、對象、條件、方法和步驟等多方面分析.若為探究性實驗，實驗結果可能未知，需預測可能出現的各種結果，并歸納出相應的結論；若為驗證性實驗，則根據實驗目的、條件和步驟等推出結果，再由結果得出結論.

4 教學與備考建議（略）

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）[M].北京： 人民教育出版社， 2020：51-55.

[2] 王家薈.全國Ⅱ卷高考生物實驗試題分析[D].石河子：石河子大學，2020.

[3] 師對.淺議高考生物學實驗類試題題型及解題策略[J].中學生物教學，2021（27）：77-79.

[4] 劉賽男.“實驗探究”中的素養考查：以2022年高考理科綜合全國卷生物學實驗探究類試題為例[J].基礎教育課程，2022（Z2）：78-86.

[責任編輯：季春陽]