教你幾招,輕松突破生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

◎ 陳 華

縱觀(guān)近幾年高考,生物實(shí)驗(yàn)題在高考試卷中所占比例越來(lái)越高,考查形式主要有分析型實(shí)驗(yàn)、完善型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn),其中,難度最大的是設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn),尤以考查“實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)期結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)論”類(lèi)學(xué)生失分最多。究其原因,主要在于學(xué)生不能從題干信息或設(shè)問(wèn)中明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康募霸?不能準(zhǔn)確判斷實(shí)驗(yàn)變量,導(dǎo)致無(wú)法正確控制自變量,不清楚實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則,不能靈活運(yùn)用遺傳實(shí)驗(yàn)中的一些“關(guān)鍵個(gè)體”,語(yǔ)言組織不夠規(guī)范和準(zhǔn)確等。筆者對(duì)學(xué)生失分原因進(jìn)行了綜合分析,并將一些方法加以實(shí)踐運(yùn)用,效果良好,現(xiàn)介紹如下:

一、學(xué)生失分原因簡(jiǎn)要分析

2019 年全國(guó)卷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均考查了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,在全國(guó)卷Ⅲ里考查了兩次,所占分?jǐn)?shù)比例較高,結(jié)合高考平均分和學(xué)生平時(shí)訓(xùn)練來(lái)看,學(xué)生失分原因如下:(1) 不能準(zhǔn)確理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?是“驗(yàn)證”還是“探究”,學(xué)生分不清,以2019 年全國(guó)卷Ⅲ29(2) 題為例,題目要求對(duì)“作物甲對(duì)同種營(yíng)養(yǎng)液中NH4+和NO3-的吸收具有偏好性”進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果有學(xué)生設(shè)計(jì)成了探究性實(shí)驗(yàn);(2)不清楚實(shí)驗(yàn)原理和變量,實(shí)驗(yàn)原理憑空想象,未遵循科學(xué)性原則,實(shí)驗(yàn)變量不唯一,實(shí)驗(yàn)思路不清晰;(3) 不清楚因變量是什么,不知道如何用檢測(cè)指標(biāo)來(lái)反映因變量的變化,所檢測(cè)的指標(biāo)無(wú)法反映實(shí)際情況;(4) 遺傳實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題考查情境發(fā)生了變化,但考查的還是教材中的實(shí)驗(yàn),學(xué)生沒(méi)有充分理解教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),不會(huì)靈活運(yùn)用一些“關(guān)鍵個(gè)體”,導(dǎo)致遺傳實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)無(wú)從下手;(5) 語(yǔ)言描述不簡(jiǎn)潔,文字?jǐn)⑹隹谡Z(yǔ)化,無(wú)關(guān)變量的控制不準(zhǔn)確等。

二、非遺傳實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題分析

1.從復(fù)雜到簡(jiǎn)單,逐個(gè)擊破

高考生物考試大綱明確指出,考生須具備對(duì)一些生物學(xué)問(wèn)題進(jìn)行初步探究的能力。為什么在近年的高考題中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題所占比重越來(lái)越高? 主要在于高考具有選拔性,而實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類(lèi)題目恰好是對(duì)學(xué)生綜合能力較好的考查,要求考生具備分析與理解能力、邏輯思維能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力、語(yǔ)言文字表達(dá)能力等,綜合性較強(qiáng),如何突破這類(lèi)題目呢? 筆者經(jīng)過(guò)教學(xué)實(shí)踐,總結(jié)出了“從復(fù)雜到簡(jiǎn)單,逐個(gè)擊破”的解題策略,操作過(guò)程如下:(1) 準(zhǔn)確理解生物實(shí)驗(yàn)的各要素,即一個(gè)完整的生物實(shí)驗(yàn)應(yīng)該包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、自變量、因變量、無(wú)關(guān)變量、實(shí)驗(yàn)材料與試劑、實(shí)驗(yàn)方法與步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)論;(2) 按照實(shí)驗(yàn)全要素,逐一分析考試大綱要求的14 個(gè)教材實(shí)驗(yàn)(必修一11 個(gè)、必修二3 個(gè)、必修三5 個(gè));(3) 在平時(shí)的復(fù)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練,對(duì)實(shí)驗(yàn)題進(jìn)行全要素分析;(4) 分析寫(xiě)出完整的實(shí)驗(yàn)方案,然后進(jìn)行歸納與提煉,用簡(jiǎn)潔規(guī)范的語(yǔ)言總結(jié)出“實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)期結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)論”。

2.總結(jié)“套路”,輕松掌握

通過(guò)“從復(fù)雜到簡(jiǎn)單”系統(tǒng)性的思維訓(xùn)練,學(xué)生已經(jīng)初步掌握了實(shí)驗(yàn)思路設(shè)計(jì)類(lèi)題目的“基本套路”,那就是分四步走:(1) 取材分組,根據(jù)題目要求正確選擇實(shí)驗(yàn)材料,例如2019 年全國(guó)Ⅰ卷29(3) 要求以ABA 缺失突變體植株為材料,2019 年全國(guó)卷Ⅲ以作物甲、NH4NO3為材料,描述實(shí)驗(yàn)材料時(shí),為了排除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,應(yīng)該加上“生理生長(zhǎng)狀況基本相同、身高體重基本相同、長(zhǎng)勢(shì)一致”等詞語(yǔ),分組時(shí)應(yīng)加上“隨機(jī)平均”等詞語(yǔ);(2) 變量的處理,根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮韺?duì)自變量進(jìn)行處理,對(duì)于試劑的添加須遵循“等量原則”,無(wú)關(guān)變量應(yīng)保持相同且適宜;(3) 觀(guān)察或檢測(cè)因變量,檢測(cè)因變量時(shí)應(yīng)以檢測(cè)直接因變量(即直接由自變量引起的變量或效果為宜),不宜選用間接因變量,例如探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用速率的影響,檢測(cè)的因變量應(yīng)為光合作用速率,而不是生長(zhǎng)情況;(4) 描述預(yù)期結(jié)果與結(jié)論,若為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)則將題干陳述事實(shí)加以改編描述即可,若為探究性實(shí)驗(yàn),則可按照若……則……的格式予以描述,語(yǔ)言做到規(guī)范和精煉。

三、巧用關(guān)鍵組合,破解雜交難題

1.隱性純合子與待測(cè)個(gè)體雜交

當(dāng)生物的性狀受一對(duì)等位基因控制時(shí),隱性純合子可以用來(lái)判斷待測(cè)個(gè)體的基因型(純合子還是雜合子),還可以與雜合子測(cè)交從而驗(yàn)證基因的分離定律,這相對(duì)簡(jiǎn)單,學(xué)生容易理解和掌握。對(duì)于兩對(duì)及兩對(duì)以上等位基因的情況,隱性純合子(如aabb) 可用于驗(yàn)證兩對(duì)等位基因(如AaBb) 是否遵循基因的自由組合定律,正常情況下,基因型為AaBb 的個(gè)體基因在染色體上的位置有三種情況(即A 和B 連鎖、a 和b 連鎖;A 和b 連鎖、a 和B 連鎖;兩對(duì)基因分別位于兩對(duì)同源染色體上),如何確定是哪一種? 將待測(cè)個(gè)體(AaBb) 與隱性純合子(aabb) 進(jìn)行測(cè)交,由于aabb 個(gè)體有且只能產(chǎn)生一種配子(ab),因此,子代表現(xiàn)型(基因型) 及比例將取決于A(yíng)aBb,如果出現(xiàn)AaBb:Aabb:aaBb:aabb=1:1:1:1,則說(shuō)明AaBb 產(chǎn)生了四種配子,兩對(duì)等位基因獨(dú)立遺傳;如果出現(xiàn)AaBb:aabb=1:1 或Aabb:aaBb=1:1,則兩對(duì)基因不是獨(dú)立遺傳,不遵循基因的自由組合定律。對(duì)于三對(duì)及以上等位基因的情況,此方法依然適用。

2.雌性隱性純合子和雄性顯性雜合子

這是一對(duì)常用的雜交組合,主要有兩個(gè)方面的運(yùn)用:(1) 基因僅位于X 染色體上,即XaXa與XAY 雜交子代雌性全為顯性性狀,雄性全為隱性性狀(ZW 性別決定相反),則根據(jù)子代表現(xiàn)型即可判斷出性別,可用于生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用;(2) 用于確定基因是位于X 染色體上還是X 和Y 染色體的同源區(qū)段,用上述雜交組合,若子代全為顯性性狀,則控制該性狀的基因位于X 和Y 染色體的同源區(qū)段,若子代雌性全為顯性性狀,雄性全為隱性性狀,則基因僅位于X 染色體上。

3.XAXa 和XAY

這是遺傳題中經(jīng)常出現(xiàn)的雜交組合:(1) 伴X 染色體隱性遺傳病,后代男性中患病與正常比例為1:1,女性XAXA和XAXa各占1/2,常用于遺傳病發(fā)病概率的計(jì)算;(2) 拓展應(yīng)用:如果基因位于性染色體上,可用于判斷是僅位于X 染色上(XAXa和XAY 雜交后代隱性性狀只在雄性中出現(xiàn)) 還是位于X 和Y 染色體的同源區(qū)段(XAXA和XAYA雜交子代全為顯性性狀) 。

四、遷移教材方法,證明遺傳物質(zhì)

2017 年全國(guó)卷Ⅰ第29 題考查了用同位素標(biāo)記的方法確定病毒的遺傳物質(zhì)類(lèi)型,實(shí)質(zhì)是T2噬菌體侵染大腸桿菌證明DNA 是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容再現(xiàn),一是考生需要明白病毒的生活方式是寄生,不能用普通的培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng),只能用細(xì)菌培養(yǎng)才能被標(biāo)記;二是DNA 和RNA 的特征元素不同,根據(jù)組成不同來(lái)進(jìn)行標(biāo)記,最終區(qū)別出是DNA 病毒還是RNA 病毒。

綜上,突破生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類(lèi)題目并不難,總結(jié)起來(lái),對(duì)于非遺傳類(lèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,就是要求考生在平時(shí)的訓(xùn)練過(guò)程中一開(kāi)始把整個(gè)實(shí)驗(yàn)要素全寫(xiě)出來(lái),鍛煉系統(tǒng)性的思維過(guò)程,然后提煉相關(guān)語(yǔ)句,組織語(yǔ)言回答,在考試時(shí)遇到相關(guān)題目時(shí)先用實(shí)驗(yàn)全要素分析,然后按照四個(gè)“套路”,運(yùn)用一些常用詞語(yǔ)或語(yǔ)句,進(jìn)行規(guī)范準(zhǔn)確地回答;對(duì)于遺傳類(lèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,要求學(xué)生掌握常見(jiàn)的“關(guān)鍵個(gè)體”以及教材實(shí)驗(yàn)方法,活學(xué)巧用,根據(jù)題目要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和解答,必定會(huì)拿到高分。