例談利用科學經典實驗命題的思路與方法

安徽 陳淑麗 吳凌龍

近幾年，全國新課標卷Ⅰ理綜生物試題中對生物學實驗題的考查力度一直在不斷加大，其中部分實驗直接或間接地考查教材中科學史上的經典實驗，科學史上的經典實驗包含著重要的科學實驗方法、巧妙的設計思想和嚴謹的科學思維，因此許多方法至今仍廣泛應用于生產生活實踐中，這就要求教師在教學過程中不僅要讓學生理解透徹經典實驗，還要嘗試將科學經典實驗進行改編，命制與高考題型類似的實驗試題，并引導高中生物學實驗教學。學生通過分析改編的實驗試題，使學生的實驗探究能力逐漸提高，從而在高考中取得更好的成績。特別是在二輪復習過程中，這方面的實驗練習尤為重要。下面筆者就以改編的一道包含實驗試題的綜合應用題為例，談談如何以科學經典實驗為基礎進行命題。

【例題1】香蕉（3n=33）是人們生活中常食用的水果，果實未成熟時呈綠色，完全成熟后呈黃色，果肉更軟、更甜。請回答下列問題：

（1）香蕉果實成熟過程中含量明顯增多的激素是__________，果肉變軟與細胞壁中的____________ （填物質）降解有關，綠色逐漸褪去的原因是_____________________________________________ 。

（2）香蕉果實沒有種子的原因是______________________________ 。

（3）香蕉等植物光合色素的吸收光譜如圖所示。請以水綿為實驗材料驗證圖示結果，寫出實驗思路、預期結果和實驗結論。

實驗材料：水綿、清水（含好氧菌）、顯微鏡、載玻片、蓋玻片、三棱鏡、光源。

實驗思路：__________________________________________________________ 。

預期結果：__________________________________________________________ 。

實驗結論：__________________________________________________________ 。

【參考答案】（1） 脫落酸和乙烯（1分，寫一個不得分）

纖維素和果膠（1分，寫一個不得分） 在成熟過程中，葉綠素逐漸分解（2分）

（2）香蕉為三倍體植物，在減數分裂時同源染色體聯會紊亂，不能產生正常的生殖細胞（2分）

（3）實驗思路：制作含好氧菌和水綿的臨時裝片，先在沒有空氣的黑暗環(huán)境中放置一段時間，再用透過三棱鏡的光照射臨時裝片，用顯微鏡觀察好氧菌的分布（4分）預期結果：好氧菌主要聚集在紅光區(qū)和藍紫光區(qū)（2分）實驗結論：光合色素主要吸收紅光和藍紫光（2分）

【命題分析】

一、本題的主要命題思路

命題思路1：注重考查基礎知識、基本技能和基本方法。本題考查的知識點均為學生應熟練掌握的基本知識，如細胞的基本結構、植物激素的種類及作用、吸收光能的色素、減數分裂等。

命題思路2：注重考查知識點間的內在聯系。改編后的試題綜合考查了三個模塊的多個知識點，注重考查知識點間的內在聯系，如香蕉在成熟過程中，在脫落酸、乙烯的調節(jié)作用下，纖維素、淀粉水解成二糖、單糖，使得水果變軟、變甜，葉綠素合成減少，并且不斷降解，所以青香蕉變成黃香蕉。要準確作答，則需要綜合分析，因此，此類題能培養(yǎng)學生綜合分析問題的能力，屬于高考能力考查中的較高要求。

命題思路3：體現理論聯系實際的新課程理念。高考生物學科命題要充分體現生物課程的科學課程性質，注重理論聯系實際，關注科學技術、社會經濟和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調發(fā)展。理論聯系生產生活實際是新課程的理念之一，該題以生活中常見的水果為試題情境，進行生物知識的綜合考查，考查學生利用生物學知識解釋生活中的生物學現象，還能體現學生所具備的生物學科核心素養(yǎng)的水平。

命題思路4：科學探究與獲取信息能力并重。實驗與探究能力也是新課程的理念之一，更是高考考查的“四大能力”中的重點考查能力之一。該題在考查實驗探究能力方面，主要考查實驗思路、實驗結果預測，以及實驗結果分析，也鮮明地體現了生物科學研究的實驗方法。在考查能力方面，主要考查學生從圖中獲取信息并運用獲取的信息進行實驗探究的能力。

二、考查知識點及能力分析

本題以學生生活中常見的水果為試題情境，主要考查的知識包括細胞壁的主要成分、三倍體植物、減數分裂、植物的激素調節(jié)、光合色素吸收的光、光合作用的產物等。（1）（2）主要考查學生的知識理解能力，即能運用所學知識與觀點，通過綜合分析對生物學現象進行解釋。（3）主要考查學生實驗與探究能力中的綜合運用所學的生物學知識及實驗原理、方法和技能，驗證生物學事實的能力，而實驗目的題干中沒有直接給出，要求學生從圖示中讀取出來，這又是考查學生利用圖解表述生物學事實的能力。此題測試的結果統(tǒng)計顯示，學生平均得分為6分，可見屬于難題。但是，如果學生對人教版教材必修1第100頁中恩格爾曼的實驗有所了解，則簡單得多。因為實驗思路就是恩格爾曼的經典實驗過程，教材中有明確的表述，稍作調整就是正確答案。這道題是通過改編科學史上的經典實驗，變相考查學生的實驗能力，同時也考查了學生對科學史的理解情況，即該實驗體現的科學思維和方法，如實驗材料的選擇，水綿的葉綠體呈螺旋狀有規(guī)律的分布在細胞中，三棱鏡將光能進行分散，利用好氧菌的分布從而分析色素吸收的光能。

三、其他試題改編示例

科學史上的經典實驗有的在教材正文中，有的在資料分析中，還有的在課后習題和視野拓展中。只要是教材中的實驗，教師都要指導學生認真分析實驗原理、實驗方法、實驗思路等，逐漸形成科學思維，并掌握科學的實驗方法，從而提高學生的實驗探究能力。在光合作用一節(jié)中，類似的實驗改編材料，如薩克斯的“半葉法”實驗、魯賓和卡門的氧氣來源實驗、卡爾文的碳的轉移途徑實驗等都可以進行改編，可換一種角度、換一個問題去考查。

【例題2】如何驗證光合作用只有在光照條件下才能產生淀粉，寫出實驗思路、實驗結果、實驗結論（薩克斯的“半葉法”實驗改編）。

實驗原理：淀粉遇碘變藍色，葉片中的有機物主要是淀粉。

實驗材料及試劑：盆栽天竺葵、錫箔紙、夾子、無水乙醇、碘液、酒精燈等。

實驗思路：__________________________________________________ 。

實驗結果：__________________________________________________ 。

實驗結論：__________________________________________________ 。

【答案】將盆栽天竺葵置于黑暗條件下處理一段時間，充分消耗掉葉片內原有的淀粉；將一片葉子的一半遮光后，將植物重新放回光下放置5～7 h；摘下遮光的葉片，放在酒精中隔水加熱到葉片變成淡黃色；取出葉片滴加碘液，觀察葉片顏色變化 遮光部分不變色，不遮光部分變藍色 綠色葉片在光照下才能產生淀粉

2018年高考《考試大綱》中理科綜合部分將堅持把創(chuàng)新思維和學習能力考查滲透到整個命題過程中，向學生提供新知識或原有知識的延伸拓展信息，考查學生的探究能力和創(chuàng)新精神。利用科學史上的經典實驗進行實驗試題改編，就是變換一種形式考查學生的實驗能力，關鍵是教師要做有心人，將科學史上的經典實驗靈活地改編，應用到平時的復習中去，既復習了科學實驗，又提高了學生的實驗探究能力。