例談高考生物實(shí)驗(yàn)探究題的類型及應(yīng)對(duì)策略

安徽

新課程理念要求教學(xué)要從對(duì)知識(shí)的傳授轉(zhuǎn)向?qū)W(xué)生的關(guān)鍵能力與學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，高考試題近年來對(duì)學(xué)生關(guān)鍵能力與學(xué)科核心素養(yǎng)的考查越來越明顯，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)探究能力的考查。實(shí)驗(yàn)探究題是考查關(guān)鍵能力與學(xué)科核心素養(yǎng)的一類重要題型，近幾年的全國(guó)卷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有涉及，分值一般在10 分以上。但從閱卷反饋的信息來看，該類型題目學(xué)生的得分普遍偏低。這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)探究類題目對(duì)思維、能力和規(guī)范答題的要求較高，是高考的難點(diǎn)所在。本文對(duì)實(shí)驗(yàn)探究題的類型和考查方式進(jìn)行分析并提出應(yīng)對(duì)策略，以期為廣大同人的教學(xué)提供參考。

1.實(shí)驗(yàn)探究題的類型和考查方式

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）以及《普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試大綱的說明》（以下簡(jiǎn)稱《考試說明》），都對(duì)實(shí)驗(yàn)與探究能力有明確的要求（如表所示）。根據(jù)表中的要求并結(jié)合近幾年全國(guó)卷中的實(shí)驗(yàn)探究類試題，筆者將實(shí)驗(yàn)探究題分為實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題、實(shí)驗(yàn)分析題3 種類型。

表 《課程標(biāo)準(zhǔn)》及《考試說明》中對(duì)實(shí)驗(yàn)探究能力的要求

1.1 實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)題

實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)題是指對(duì)題目中給出的實(shí)驗(yàn)材料或操作步驟等進(jìn)行評(píng)價(jià)，指出其中的錯(cuò)誤、找出正確的方案或進(jìn)行修訂等。該類型的題目要求學(xué)生熟練掌握教材實(shí)驗(yàn)的目的、原理、操作步驟和操作技能等，并能將這些實(shí)驗(yàn)涉及的方法和技能進(jìn)行遷移和綜合運(yùn)用。此類題目在高考中多以選擇題形式出現(xiàn)，難度中等。

【例1】（2014 年，全國(guó)卷Ⅰ，第4 題）下列關(guān)于植物細(xì)胞質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的敘述，錯(cuò)誤的是 （ ）

A.與白色花瓣相比，采用紅色花瓣有利于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察

B.用黑藻葉片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，葉綠體的存在會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察

C.用紫色洋蔥鱗片葉外表皮不同部位觀察到的質(zhì)壁分離程度可能不同

D.紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的液泡中有色素，有利于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察

【答案】B

【分析】“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”是《考試大綱》中“生物知識(shí)內(nèi)容表”所列的生物實(shí)驗(yàn)，本題在該教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，讓考生判斷不同實(shí)驗(yàn)材料對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，屬于對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的評(píng)價(jià)，考查了考生的知識(shí)遷移能力和批判性思維。解答此題需要理解并熟記教材實(shí)驗(yàn)中采用紫色洋蔥的原因：紫色色素在液泡中，便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如果所選材料的液泡顏色不明顯，也可觀察到細(xì)胞質(zhì)中的顏色，如黑藻的葉綠體，明白這兩點(diǎn)，便可輕易選出答案。

【例2】（2016 年，全國(guó)卷Ⅰ，第3 題）若除酶外所有試劑已預(yù)保溫，則在測(cè)定酶活力的實(shí)驗(yàn)中，下列操作順序合理的是 （ ）

A.加入酶→加入底物→加入緩沖液→保溫并計(jì)時(shí)→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量

B.加入底物→加入酶→計(jì)時(shí)→加入緩沖液→保溫→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量

C.加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計(jì)時(shí)→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量

D.加入底物→計(jì)時(shí)→加入酶→加入緩沖液→保溫→一段時(shí)間后檢測(cè)產(chǎn)物的量

【答案】C

【分析】此題是酶活力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，讓考生在多個(gè)設(shè)計(jì)方案中找出正確的操作順序，屬于對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的評(píng)價(jià)，考查了考生的高中生物實(shí)驗(yàn)的基本操作技能和實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)能力。酶促反應(yīng)具有高效性，且易受反應(yīng)條件的影響，這是此題考查的基本知識(shí)點(diǎn)。酶與底物接觸后要立即計(jì)時(shí)，且為了維持實(shí)驗(yàn)條件的穩(wěn)定，反應(yīng)要在緩沖液中保溫進(jìn)行，可見只有C 項(xiàng)符合要求。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題是指為達(dá)到一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，要求考生根?jù)題目給出的材料或自行選擇材料，利用“觀察與實(shí)驗(yàn)”“假說演繹”“建立模型”等方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究或驗(yàn)證簡(jiǎn)單的生物學(xué)現(xiàn)象。一般要求考生寫出實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果或得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，或者對(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)但不完整的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行補(bǔ)充完善。此類題目在高考中一般以非選擇題的形式出現(xiàn)，難度較大。

【例3】（2019 年，全國(guó)卷Ⅰ，第29 題節(jié)選）將生長(zhǎng)在水分正常土壤中的某植物通過減少澆水進(jìn)行干旱處理，該植物根細(xì)胞中溶質(zhì)濃度增大，葉片中的脫落酸（ABA）含量增高，葉片氣孔開度減小?；卮鹣铝袉栴}。

（3）有研究表明：干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA 引起的。請(qǐng)以該種植物的ABA 缺失突變體（不能合成ABA）植株為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這一結(jié)論。要求簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果。

【答案】取ABA 缺失突變體植株在正常條件下測(cè)定氣孔開度，經(jīng)干旱處理后，再測(cè)定氣孔開度。預(yù)期結(jié)果是干旱處理前后氣孔開度不變；將上述干旱處理的ABA 缺失突變體植株分成兩組，在干旱條件下，一組進(jìn)行ABA處理，另一組作為對(duì)照組，一段時(shí)間后，分別測(cè)定兩組的氣孔開度。預(yù)期結(jié)果是ABA 處理組氣孔開度減小，對(duì)照組氣孔開度不變。

【分析】此題要求考生從題目中獲取信息，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證題目中給出的結(jié)論，寫出實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路并預(yù)期實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，考查了考生的實(shí)驗(yàn)探究能力、綜合運(yùn)用能力和規(guī)范答題能力等。該題目的原型為人教版高中生物必修1 第2 章第5 節(jié)“技能訓(xùn)練”中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題：證明某種無機(jī)鹽是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的，需要設(shè)計(jì)兩次對(duì)照分別證明結(jié)論中的兩個(gè)要點(diǎn)，這是此題的難點(diǎn)所在，考生很容易回答不完整。所以，上課時(shí)教師要講清楚二次對(duì)照的意義。

【例4】（2018 年，全國(guó)卷Ⅱ，第29 題）為研究垂體對(duì)機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育的作用，某同學(xué)用垂體切除法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，用幼齡大鼠為材料，以體重變化作為生長(zhǎng)發(fā)育的檢測(cè)指標(biāo)?；卮鹣铝袉栴}：

（1）請(qǐng)完善下面的實(shí)驗(yàn)步驟

①將若干只大鼠隨機(jī)分為A、B 兩組后進(jìn)行處理，A 組（對(duì)照組）的處理是_____________；B 組的處理是____________。

②將上述兩組大鼠置于相同的適宜條件下飼養(yǎng)。

③__________________________________。

④對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理與分析。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

B 組大鼠生長(zhǎng)發(fā)育的狀況不如A 組，出現(xiàn)這種差異的原因是由于B 組的處理使大鼠缺失了來源于垂體的__________激素和__________激素。

【答案】（1）①手術(shù)但不切除垂體 切除垂體

③每隔一定時(shí)間，測(cè)定并記錄兩組大鼠的體重（2）生長(zhǎng) 促甲狀腺

【分析】本題以“研究垂體對(duì)機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育的作用”為情境，要求考生明確實(shí)驗(yàn)的自變量和因變量，依據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則，寫出待完善的實(shí)驗(yàn)步驟，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析?？疾榱丝忌膶?shí)驗(yàn)探究能力以及激素調(diào)節(jié)的相關(guān)知識(shí)。解答此題，首先要清楚對(duì)照實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵循的一些原則，如單一變量原則，所以對(duì)照組大鼠雖然不切除垂體但也要手術(shù)，排除手術(shù)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。其次，要知道對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的三部曲：分組編號(hào)，自變量處理，培養(yǎng)并測(cè)定因變量。

1.3 實(shí)驗(yàn)分析題

實(shí)驗(yàn)分析題是指題目中給出實(shí)驗(yàn)過程或?qū)嶒?yàn)方案，要求考生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理。一般要求考生寫出實(shí)驗(yàn)依據(jù)的原理、對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解釋以及得到的結(jié)果或結(jié)論等。此類題目在高考中一般以非選擇題的形式出現(xiàn)，難度中等。

【例5】（2018 年，全國(guó)卷Ⅰ，第31 題）為探究不同因素對(duì)尿量的影響，某同學(xué)用麻醉后的實(shí)驗(yàn)兔進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：

a.記錄實(shí)驗(yàn)兔的尿量（單位：滴/分鐘）。

b.耳緣靜脈注射垂體提取液0.5 mL，記錄尿量。

c.待尿量恢復(fù)后，耳緣靜脈注射20% 葡萄糖溶液15 mL，記錄尿量。取尿液做尿糖定性實(shí)驗(yàn)。

回答下列問題：

（1）該同學(xué)發(fā)現(xiàn)，與a 相比，b 處理后實(shí)驗(yàn)兔尿量減少，其主要原因是____________________________。

（2）c 處理后，腎小管腔內(nèi)液體的滲透壓會(huì)升高，實(shí)驗(yàn)兔的尿量會(huì)________。取尿液加入斐林試劑做尿糖定性實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)磚紅色，說明尿液中含有__________。

（3）若某實(shí)驗(yàn)兔出現(xiàn)腹瀉，尿量減少現(xiàn)象，導(dǎo)致尿量減少的主要原因是血漿滲透壓升高，刺激了存在于_____的滲透壓感受器，從而引起尿量減少。

【答案】（1）垂體提取液中含有抗利尿激素，促進(jìn)了腎小管和集合管重吸收水 （2）增加 葡萄糖

（3）下丘腦

【分析】本題以“麻醉兔的尿量變化實(shí)驗(yàn)”為情境，要求考生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并結(jié)合生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的有關(guān)知識(shí)，考查了考生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析、交流與推理能力。（1）是要求回答“原因”的題目，教材中一般都能找到相關(guān)的原理，教師要教會(huì)學(xué)生在新情境中運(yùn)用教材知識(shí)的能力。（2）（3）考查的是“識(shí)記”水平，學(xué)生要熟記教材中的重點(diǎn)知識(shí)，如還原糖檢測(cè)的原理、下丘腦的功能等。

2.實(shí)驗(yàn)探究題的應(yīng)對(duì)策略

《課程標(biāo)準(zhǔn)》特別強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)以及關(guān)鍵能力的培養(yǎng)，而實(shí)驗(yàn)探究類題目能全面考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?chuàng)新能力、綜合運(yùn)用能力以及分析和解決問題的能力，相信在高考中對(duì)此類題目的考查比重會(huì)越來越大。這類題目對(duì)于學(xué)生而言也是難點(diǎn)，區(qū)分度很大，很多考生在考場(chǎng)上往往無所適從。關(guān)于如何應(yīng)對(duì)這一問題，筆者通過對(duì)高考試題的分析并結(jié)合日常教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出以下4 點(diǎn)教學(xué)建議。

2.1 重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)科學(xué)探究能力

受實(shí)驗(yàn)室條件、教師觀念以及知識(shí)教育的影響，很多教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)往往只是“講實(shí)驗(yàn)”，而不是讓學(xué)生去實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)。所以很多學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和實(shí)驗(yàn)探究能力非常薄弱，這是實(shí)驗(yàn)類題目成為學(xué)生難點(diǎn)的一個(gè)重要原因。教師要做的是扭轉(zhuǎn)觀念，設(shè)法創(chuàng)造條件，讓學(xué)生完成教材中的必做實(shí)驗(yàn)，切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。這不僅僅是應(yīng)對(duì)高考，更是國(guó)家教育方針對(duì)人才培養(yǎng)的根本要求。

不具備實(shí)驗(yàn)室條件時(shí)，教師可以結(jié)合學(xué)校實(shí)際和當(dāng)?shù)氐泥l(xiāng)土特色，對(duì)教材實(shí)驗(yàn)的材料、用具等進(jìn)行改進(jìn)，創(chuàng)造條件開設(shè)實(shí)驗(yàn)課。例如，一個(gè)雞蛋和一支毛細(xì)吸管就可以做滲透作用的實(shí)驗(yàn)，一些不同顏色的玻璃珠就可以做孟德爾遺傳規(guī)律模擬實(shí)驗(yàn)和標(biāo)志重捕法調(diào)查種群密度模擬實(shí)驗(yàn)等。此外，還可以結(jié)合一些綜合實(shí)踐活動(dòng)或項(xiàng)目學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)一些探究性活動(dòng)或?qū)嵺`性活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和科學(xué)品質(zhì)。例如，給校園植物掛牌、調(diào)查當(dāng)?shù)啬硹l河流的水污染情況等都是很好的活動(dòng)。

2.2 進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練，發(fā)展科學(xué)思維

對(duì)于實(shí)驗(yàn)類的題目，教師要收集近幾年全國(guó)卷的真題，并結(jié)合自己改編或原創(chuàng)的試題，對(duì)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練。俗話說，熟能生巧，量變積累一定會(huì)引起質(zhì)變。針對(duì)性訓(xùn)練可在考前三輪復(fù)習(xí)時(shí)采用微專題的方式進(jìn)行，建議用時(shí)不低于3 個(gè)課時(shí)。實(shí)驗(yàn)思路的設(shè)計(jì)往往對(duì)思維的要求層次較高，通過針對(duì)性訓(xùn)練不僅可以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，還可以發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。

例如，對(duì)高考?？嫉囊活悓?shí)驗(yàn)探究題：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教師可以用2019 年全國(guó)卷Ⅰ第29 題（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證干旱條件下氣孔開度減小的原因）、2019 年全國(guó)卷Ⅲ第29 題（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證植物對(duì)無機(jī)鹽離子吸收的偏好性）、2017 年全國(guó)卷Ⅰ第29 題（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定一種新病毒的核酸類型）等進(jìn)行真題訓(xùn)練。還可以收集整理教材上的一些探究類實(shí)驗(yàn)，把它們改編為高考題的形式，在考前對(duì)學(xué)生進(jìn)行再一次的強(qiáng)化，如必修1 第2 章第5 節(jié)中的“技能訓(xùn)練”：證明某種無機(jī)鹽是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的；第4 章自我檢測(cè)中的“技能應(yīng)用”：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究溫度是否影響水分子通過半透膜的擴(kuò)散速率等。

2.3 強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)知識(shí)，區(qū)分易混淆概念

日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要強(qiáng)調(diào)一些重點(diǎn)知識(shí)，如高倍顯微鏡的使用、變量的控制、無菌操作、對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法等，這些都是高中生物實(shí)驗(yàn)的最基礎(chǔ)知識(shí)和基本操作技能。教師可以在考前設(shè)計(jì)一些知識(shí)清單提供給學(xué)生，幫助學(xué)生記憶。比如對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則及其變量的控制，2018 年全國(guó)卷Ⅱ第29 題就進(jìn)行了考查。另外，學(xué)生有很多易混淆的關(guān)于實(shí)驗(yàn)的概念，教師要給學(xué)生講清楚，如對(duì)照實(shí)驗(yàn)與對(duì)比實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)與探究實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)論等，學(xué)生很容易因概念不清而答非所問。例如，2019 年全國(guó)卷Ⅰ第29 題要求寫出“預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果”，有的考生寫成了“實(shí)驗(yàn)結(jié)論”；2019 年全國(guó)卷Ⅲ第29 題其實(shí)是一個(gè)“探究性實(shí)驗(yàn)”，需要寫出兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有些考生理解成了“驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)”，就只寫出了一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.4 規(guī)范答題，減少非知識(shí)性失分

實(shí)驗(yàn)題中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題往往需要用長(zhǎng)句子或整段話來回答，而且要求回答的內(nèi)容精練、思路清晰、語(yǔ)言專業(yè)?？忌Ｒ蚧卮饡r(shí)字跡不工整、語(yǔ)言不專業(yè)、抓不住重點(diǎn)等不規(guī)范的答題現(xiàn)象而失分，因此，教師在教學(xué)中還要重視培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)范答題能力。以2019 年全國(guó)卷Ⅰ第29 題（3）為例，參考答案共有144 個(gè)字符，相當(dāng)于一篇短文。針對(duì)這些問題，教師在日常教學(xué)時(shí)，可以布置一些“小寫作”的作業(yè)，限定字?jǐn)?shù)，要求學(xué)生用規(guī)范的生物學(xué)術(shù)語(yǔ)完成，教師再根據(jù)不同學(xué)生出現(xiàn)的問題進(jìn)行講評(píng)，以達(dá)到訓(xùn)練的目的。

3.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，以考查關(guān)鍵能力和學(xué)科核心素養(yǎng)為主的高考實(shí)驗(yàn)探究題，在全國(guó)卷中以多種形式出現(xiàn)過，且比重越來越大，是學(xué)生面臨的難點(diǎn)和易失分點(diǎn)。教師在日常教學(xué)中要足夠重視，并在考前加以針對(duì)性輔導(dǎo)，以幫助學(xué)生科學(xué)應(yīng)對(duì)。