高中生物實驗大題的教學例析和解答策略

近年來，浙江高考生物試題越來越重視對學生能力和學科素養的考查，著重體現深化實驗探究和科學思維上，浙江生物高考試題考查的重要內容就是學生的實驗探究能力和科學思維水平。近幾年的高考壓軸實驗題考查中，不僅是要考查學生的基本實驗理論知識和基本的實驗設計方法和思路，還要全面考查學生分析問題解決問題的創新能力。為了適應新課改高中生物命題思想和要求，提升學生作答實驗題型的能力和效果，教師需要根據高中生具備的科學素養實際情況，立足課本教學內容，把實驗分析和課本實驗相結合，并結合往年的高考實驗大題，根據學生真實的實驗操作來設計實驗例析教學策略。實驗大題類高考題目的分析和作答對邏輯思維要求高，為此，做了以下典型題目歸類例析方法和解答策略的闡述。

一、準確審題，歸類例析

（一）判斷實驗類型

準確審讀實驗目的是重要答題方向，學生只有明確實驗目的，才能較好地圍繞實驗目的理順整個實驗步驟[1]。首先要判斷出實驗設計的類型是驗證型還是探究型實驗，如果是“驗證型”實驗，則要根據所學知識和原理，分析得出應有的實驗結果和推出相應的結論，驗證型實驗無預測結果，只有一個和實驗目的、實驗原理相吻合的實驗結果，對應實驗目的做出肯定結論。若是“探究型”實驗，需要對應假設和分類討論，一般需討論“如果出現結果A會怎樣，如果出現結果B或C又會怎樣”。有時也可以根據已有知識推測最佳結果。學生在判斷實驗目的時，有時不能單憑題干去判斷，也需要從隱晦的題干中仔細審讀能代表實驗目的的句子。

【例】生物學興趣小組課題：洋蔥肥大的鱗莖中含糖，那么洋蔥肥大的鱗莖中所含的糖是淀粉還是可溶性還原糖？題干中已經有表述問題鱗莖中所含的糖是淀粉還是可溶性還原糖，那么在回答這個課題的實驗目的時，可以直接用題目中的原話：探究洋蔥肥大的鱗莖中所含糖是淀粉還是可溶性還原糖來書寫。

如果題目中給出的是實驗結果圖示，通常可以采用實驗性質 + 自變量對因變量的作用模式。

【例】喜溫植物幼苗在（ 10^°C 、6天）低溫鍛煉后，再進行（ 2^°C ，12h）冷脅迫，其細胞內超氧化物歧化

據圖可知，學生可以通過分析自變量低溫鍛煉對因變量酶活性的影響結果對比圖，可以判定這是一個探究型實驗。該實驗是一個未鍛煉的植物冷脅迫前后酶活性下降程度明顯高于經過鍛煉的植株，無論脅迫前還是脅迫后，鍛煉后的活性都明顯上升，結合課本中所學知識“溫度對酶活性的影響”，題干中的脅迫因素就是低溫鍛煉，結合題干便可以寫出該實驗目的是：探究低溫鍛煉是否能提高植物抗寒能力。

（二）明確實驗的變量

生物學實驗離不開變量，在作答實驗相關大題時，懂得如何用變量分析對解題有很大的幫助[2]。在確認變量的過程中，有以下幾種方法：根據實驗課題的名稱或實驗的目的確認變量，實驗目的或課題名稱通常表述為“探究（或驗證）A對B的影響”或“研究A與B的關系”，其中作為原因的為自變量，作為結果的為因變量。為了排除偶然性，一般科學探究實驗需要設置對照組，可以是一個自變量，也可以有多個自變量，但在設置的多個實驗組中，每一組對照只有一個自變量。在實驗中存在空白對照和陽性對照和陰性對照分析，比如，在酶活性的實驗中，空白對照可能是不加酶的溶液，而陽性對照可能是已知有活性的酶。這樣，當加入待測樣本時，可以通過與空白對照和陽性對照的比較，確定酶是否有活性，以及實驗操作是否正確。在一些簡單的空白對照設置中，要讓學生明白設置對照的目的，如PCR實驗反應體系中不加模板DNA，僅含引物、Taq酶、dNTP等，其目的是從實驗結果去排除可能的偶然誤差，若空白對照無擴增條帶，說明體系中無污染，若出現條帶，則可能存在DNA污染這一偶然誤差。當然，在一些其他類型的實驗題當中，學生很容易混淆空白對照和其他類型的對照，如陰性對照。這時候需要明確區分，如在細菌培養中，陰性對照可能是不含抗生素的培養基，而空白對照可能是不含細菌的培養皿。

【例】在金麗衢十二校聯考實驗大題部分：亮丙瑞林是一種促性腺激素釋放激素類似物，常用于治療性激素分泌異常增多，熟地黃是一味經典中藥，在調節性激素分泌方面有較好效果。為探究不同劑量熟地黃對中樞性性早熟（CPP）的影響，進行以下實驗并測定了相應激素的含量。并推測熟地黃起作用的部位。

表1不同組處理后的放射性強度激素測定含量

題干實驗步驟：適應期喂養1周結束后，將月齡相同的大鼠隨機分6組：甲（正常組）、乙（空白對照組）、丙（對照組）、丁（熟地黃低劑量組）、戊（熟地黃中劑量組）和己（熟地黃高劑量組）；實驗要探究不同劑量熟地黃對CPP的影響，已知“亮丙瑞林是一種促性腺激素釋放激素類似物，常用于治療性激素分泌異常增多”，因此丙組應設置為“亮丙瑞林”作為陽性對照組。從題目中已知亮丙瑞林是促性腺激素釋放激素類似物，學生要判斷出其治療CPP的機理是亮丙瑞林與垂體的促性腺激素釋放激素受體結合，抑制垂體釋放促性腺激素，減少性激素的合成與釋放，起到治療CPP的效果。因此丙組的“亮丙瑞林”陽性對照，作為用于驗證實驗體系藥物的有效性，若藥物無效果，可能實驗條件和設置錯誤。除正常組外，另5組大鼠注射NMA來構建相關模型，模擬疾病狀態。正常組皮下注射“等量生理鹽水”，以保證單一變量原則。不給藥的乙組作為空白對照，可以與正常小鼠和給藥小鼠之間形成兩兩對照。

由表格數據可知，熟地黃處理組促性腺激素釋放激素（GnRH）、促性腺激素（LH與FSH）以及雌二醇（E2）含量都較空白對照組低，說明影響了下丘腦一垂體一性腺調控軸的下丘腦部位。

在間接可測指標與自變量、因變量和無關變量四者之間的關系上，主要以自變量決定因變量，間接可測指標來體現因變量，同時也要注意無關變量對因變量和可測指標的影響。因此，在處理實驗中的復雜變量關系時，要堅持單一變量原則，即當有多個實驗變量時，都應遵循確定一個自變量，檢測單個自變量，學會分析空白對照組結合其他實驗組，能更加明顯地對比體現題中自變量的作用。此外，在一些復雜實驗中，因變量無法直接測定和觀察時，就需要分析題目中給定的間接可測指標。

（三）分析實驗的原理

在生物實驗大題中，實驗原理的答題分析是實驗的核心。實驗原理要緊扣實驗目的，明確實驗目的與原理的關聯，貫穿于實驗設計、操作步驟及結果分析等。實驗原理的闡述需直接回應實驗目的，如果實驗目的是“what”，實驗步驟是“how”，那么實驗原理就是“why”，即要體現“為什么選擇此方法”。高考實驗大題對原理的考查強調“知識遷移”與“邏輯貫通”。學生需從實驗目的出發，結合教材核心知識，拆解步驟與數據的科學依據，并通過規范表述體現深度理解。強化“原理一操作一結果”的閉環思維。例題（2023年浙江卷）：探究低溫對植物細胞膜通透性的影響，實驗原理：低溫可能破壞細胞膜結構，導致細胞內物質（如花青素）外滲，通過測量溶液吸光度變化，可量化膜通透性改變。

生物教材中的生物學理論知識是實驗進行的根本依據，解答生物實驗題是學生對教材中基本原理知識遷移的能力體現，因此想要通過實驗內容尋找對應的實驗原理，學生就必須深刻理解課本中各種試劑以及各個實驗步驟背后的原理[3]。在分析實驗原理時，要結合教材核心知識，例如酶的催化機制，激素的作用特點，避免脫離課本原理。通常實驗原理的書寫與表達模式一般用陳述句、肯定句，可以從理論依據（如生物學概念、規律）、方法邏輯（如何通過操作實現實驗目的）、結果預期（現象與結論的因果關系）三個方面分析。

【例】浙江選考卷節選：為驗證植物光合作用需要光照，設計實驗如下：將天竺葵葉片進行暗處理；部分葉片遮光后光照3小時；酒精脫色，碘液檢測。該題自的問題是要求寫出該實驗的原理，答案可從三個方面來分析：第一，從理論依據出發分析看，光合作用需要光，暗反應中淀粉的合成依賴光反應提供的ATP和NADPH；第二，從實驗邏輯和方法分析看，遮光部分無法進行光反應，導致無淀粉生成，碘液檢測不顯藍色；第三，從實驗結果預期分析看：未遮光部分變藍，遮光部分不變藍，證明光照是光合作用的必要條件。

實驗原理的分析題，除了實驗原理的準確分析，作答策略上可以根據題干直接給的自變量為什么能決定因變量，寫清實驗中這個為什么，或者回歸寫出教材中的理論（如酶的特性、滲透作用、光合作用不同階段）。也可以厘清整個實驗的邏輯鏈條，寫出實驗操作 $$ 現象 $$ 結論背后的可測指標能反映因變量的依據。同時，此類題型作答時答題術語要規范準確，盡量避免口語化，如“酶讓反應更快”應改為“酶降低反應活化能”。通過針對性訓練，掌握“原理拆解 + 步驟對應 + 規范術語”的答題模式，可有效完善此類實驗題的解答過程和思路。

二、建構模板，靶向施策

（一）建構原因分析的解題模板

有些實驗需要考慮多種因素的綜合影響，實驗類題目往往涉及多個變量、多種對照，增加了科學探究情況的復雜性[4]。實驗情境占比高的大題中，常以實驗現象為背景，要求解釋變量間的因果關系，因此，在實驗作答過程中，可以建構原因分析的解題模板策略。

實驗大題書寫策略上，可以采取通用的解題模板：第一步，通過現象描述，明確題目中的現象或實驗結果，也可以直接引用題干關鍵詞；第二步，提煉出核心知識點，定位教材中的生物學原理，如光合作用、遺傳規律、調節機制等；第三步，找出題目中的因果邏輯鏈：直接原因（結構／物質變化） $$ 中間機制（生理過程影響） $$ 最終結果（題干現象）；第四步，規范表述：用生物學術語串聯邏輯鏈，如果文字多可分點說明（如“首先…其次…”）

（二）建構實驗大題答題邏輯鏈

高中實驗大題強調邏輯的推理，答案需要呈現完整的邏輯鏈，體現從現象到本質的遞進關系。其中答題邏輯鏈構建的大前提是生物學原理，小前提是實驗中的題干條件，結論就是現象結果。為什么（自變量）會引起（檢測指標）變化呢？例如生態機制類，2023浙江1月選考大題中，亞洲象常年的棲息地是高溫高濕的熱帶雨林，植物生長茂盛，凋落物多，但土壤中有機質含量低。土壤中有機質含量低的原因是？因果邏輯鏈：直接原因（高溫高濕的環境條件） $$ 中間機制（分解者將有機物快速分解為無機物） $$ 最終結果（土壤中有機質含量低），落實到規范表達上就是：在雨林高溫、高濕的環境條件下，分解者將有機物快速分解為無機物。又如穩態調節類，2025浙江1月選考大題中，從能量流動角度分析，雞吃昆蟲與吃相同質量的雜草相比，消耗該生態系統生產者的凈初級生產量更多原因是？本題的因果邏輯鏈：直接原因（雞吃昆蟲與吃相同質量的雜草）→中間機制（能量逐級遞減，食物鏈環節越多消耗的能量越多） $$ 最終結果（雞吃昆蟲消耗該生態系統生產者的凈初級生產量更多），落實到規范表達上就是：能量逐級遞減，食物鏈環節越多消耗的能量越多。

（三）提煉處理作圖的信息模板

在繪制坐標曲線類（同柱狀圖）實驗題目中，曲線在坐標系中的呈現，能簡潔、明了地反映某項生理指標隨某些因素的變化而發生的規律性變化。通過作圖，能較好地考查學生獲取、處理和運用信息的綜合能力，因此該類實驗作答在高考中比較常見。繪制基本思路：首先依據相關信息確定變量，接著確定橫、縱坐標的標題；其次依據生物學相關知識繪制出曲線的數量和趨勢；最后檢查圖形，尋找遺漏點：如標值、圖注、圖題、標目等是否表示。

【例】某課題組利用多只未成年小鼠做了驗證通過切除甲狀腺對小鼠耗氧量和體長影響的實驗。試用坐標曲線圖繪制出該實驗的實驗結果：

圖2甲狀腺對小鼠耗氧量和體長的影響

作圖處理思路：首先分析該實驗是否需要實驗指標的前測環節，即對實驗對象因變量觀測指標的首次測定，通常以時間為橫坐標的曲線代表前后對照的預測性結果實驗，先進行一次相應指標的前測，以確定實驗曲線的起點位置。作圖時該實驗的A組和C組指標的前測曲線起始點不是從零點開始，而是從前測的初始數據位置開始。其次，確定自變量為有無切除甲狀腺，因變量耗氧量和體長，確定橫坐標標目為時間，縱坐標標目為2個縱坐標，左側可以為耗氧量，右側可以為體長。再次，判斷出曲線數目應畫出兩兩對照的4條，曲線的趨勢分析中對于曲線起點，縱坐標要大于零，體長的兩條曲線起點一致，耗氧量的兩條曲線起點一致或不一致；對于繪制曲線趨勢，體長組的兩條曲線中切除甲狀腺組體長增加要低于對照組；耗氧量的兩條曲線，切除甲狀腺組耗氧量要低于對照組。最后檢查圖形，查看有無遺漏組別，檢查橫坐標標題、天數和方向箭頭等是否完善。

結束語

幫助學生梳理掌握實驗類大題的解答思路和策略，除了能有效解決教學中和學生學習中的“痛點”，提高實踐能力，最主要還是落實培養學生的學科思辨和創新的生物學科核心素養。生物是一門自然科學，科研實驗是重大科學發現的重要手段。在新課改背景下，浙科版高中生物新教材不只是簡單地描述科學家們發現總結的現象和結論，在教材內容編排和高考題目上，更加重視體現科學研究中的實驗方法和研究應用。因此，教師在實驗教學和指導學生題目作答中，要給予更多方法上的指導和思維訓練，幫助學生提升作答實驗大題時的實驗思維能力，總結高考實驗題的解題思路和技巧。

參考文獻

[1]朱滿員.例談高中生物學實驗設計題的教學實踐[J].生物學教學，2017，42（5）：53-54.

[2]羅惠峰.例析變量分析法在解答高考生物學實驗題中的應用[].生物學教學，2018，43（8）：74-75.

[3]丁玉娟.高中生物實驗設計題的解題思路指導J].數理化解題研究，2023（12）：134-136.

[4]劉健.例談初、高中生物科學探究能力的梯度培養[].生物學通報，2018，53（11）：33-36.