北京

模式識(shí)別是指人類對事物或者現(xiàn)象等各種形式的（數(shù)值的、文字的和邏輯關(guān)系）信息進(jìn)行處理和分析，以便對事物或現(xiàn)象進(jìn)行描述、辨認(rèn)、分類和解釋的過程。模式識(shí)別在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛，比如在自動(dòng)化加工、識(shí)別技術(shù)、監(jiān)控系統(tǒng)等方面。如果教師能夠把試題類型模式化，學(xué)生在解題過程中識(shí)別模式，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)就能夠輕松解答試題、解釋現(xiàn)象。

歷年的北京卷中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類試題主要考查學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)和必備能力，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題是各省市高考熱點(diǎn)題型，所占分值較高，許多學(xué)生覺得解答這類題目很難，有時(shí)只是心里明白，卻無法用準(zhǔn)確的語言文字表達(dá)出來。其實(shí)只要厘清思路，找準(zhǔn)方法，就能化難為易。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類試題一般遵循的解題特點(diǎn)：根據(jù)單一變量原則、對照原則、重復(fù)原則等確定實(shí)驗(yàn)中的自變量、無關(guān)變量和因變量。為了幫助學(xué)生確定自變量、無關(guān)變量和因變量，教師可根據(jù)這類試題中能力方面的考查總結(jié)出一種做題模式，學(xué)生將這種模式靈活掌握。

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類試題模式的提出

對于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類試題中填寫自變量、無關(guān)變量、因變量要根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的單一變量原則、對照原則等進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先，要知道什么是自變量、無關(guān)變量、因變量。自變量：人為控制的對實(shí)驗(yàn)對象進(jìn)行處理的因素；因變量：因自變量改變而變化的變量；無關(guān)變量：實(shí)驗(yàn)過程中存在的一些對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素。其次，要根據(jù)這些變量進(jìn)行解題，可按下列模式進(jìn)行。

在解題過程中，可以將自變量理解為對照組和實(shí)驗(yàn)組的內(nèi)容是不一樣的。實(shí)驗(yàn)組是本實(shí)驗(yàn)想要研究的內(nèi)容，可以根據(jù)研究物質(zhì)的不同濃度或者不同溫度等等設(shè)置幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組，而對照組可以分為陰性對照和陽性對照兩類，這樣實(shí)驗(yàn)就可以分為很多個(gè)小組，但整體上是實(shí)驗(yàn)組與對照組，也就是自變量是在不同的組別填寫不一樣的部分,相當(dāng)于數(shù)學(xué)坐標(biāo)中的橫軸。無關(guān)變量可以理解為實(shí)驗(yàn)組和對照組要保持一樣。在不同的研究中，都要排除無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的影響，因?yàn)檠芯客粚?shí)驗(yàn)的每一組中的無關(guān)變量都是相同的，對于每組實(shí)驗(yàn)的影響都是相同的。而在不同的試題中要把“無關(guān)變量”四個(gè)字替換成該試題對應(yīng)的具體無關(guān)變量，例如：溫度、高度、生長狀況等，即可以描述為排除溫度、高度、生長狀況等對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的影響。因變量可以理解為常表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，類似于數(shù)學(xué)坐標(biāo)中的縱軸。在試題中常用檢測出、測量出、記錄等文字表示所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

二、利用解題模式識(shí)別實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類試題

在高考題和模擬題中有大量類似的、形式不同的試題，教師需要在課堂中帶領(lǐng)學(xué)生分析、歸納、總結(jié)試題，運(yùn)用上述總結(jié)出的解題模式，幫助學(xué)生理解這種解題模式，并且進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。

【文字描述型】據(jù)圖2 的結(jié)果，科研人員提出了一個(gè)假設(shè)：在頂芽產(chǎn)生的生長素沿主莖極性運(yùn)輸時(shí)，GR24 會(huì)抑制側(cè)芽的生長素向外運(yùn)輸。為驗(yàn)證該假設(shè)，采用與圖1 相同的切段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

請?jiān)诒碇械目瞻滋幪顚懴鄳?yīng)處理內(nèi)容，完成實(shí)驗(yàn)方案。

圖1

圖2

【答案】①在主莖上端施加NAA ②放射性標(biāo)記的NAA（或生長素） ③加入GR24 ④不加入GR24

【分析】轉(zhuǎn)換為解題模式：

根據(jù)題目中指出GR24 會(huì)抑制側(cè)芽的生長素向外運(yùn)輸，從而確定本題的自變量。并且實(shí)驗(yàn)要求檢測放射性，則題目中兩組實(shí)驗(yàn)均需加入放射性同位素進(jìn)行標(biāo)記（無關(guān)變量）。則本題的填寫要求如下：

自變量：GR24的有無（表格中只有最后一列才能填寫）。

無關(guān)變量：填好自變量后，根據(jù)單一變量原則可確定其他一樣的條件，第二列的無關(guān)變量又是根據(jù)因變量的檢測手段進(jìn)行填寫的。

【選擇題形式】實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，J 酶催化B 蛋白的磷酸化反應(yīng)，磷酸化的B 蛋白又可以與J 酶結(jié)合抑制其活性，這種調(diào)節(jié)方式是__________調(diào)節(jié)?？赏茰y，B 蛋白通過影響J 酶活性________（填“促進(jìn)”或“抑制”）UV 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡過程。若要驗(yàn)證上述推測，實(shí)驗(yàn)組的設(shè)計(jì)及結(jié)果應(yīng)該為____________（填選項(xiàng)前的字母）。

a.正常細(xì)胞

b.J 酶基因敲除細(xì)胞

c.B 蛋白基因敲除細(xì)胞

d.用UV（20 J，20 h）照射

e.不用UV（20 J，20 h）照射

f.J 酶活性較高

g.J 酶活性較低

h.細(xì)胞凋亡率較高

i.細(xì)胞凋亡率較低

【答案】負(fù)反饋 抑制 c、d、f、h

【分析】轉(zhuǎn)換為解題模式：

（本題中提到B 蛋白通過影響J 酶活性抑制UV 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡過程，所以選擇f、h）

經(jīng)以上分析知，自變量：B 蛋白的有無；

無關(guān)變量：UV 處理。

同樣類型的試題有2017 年北京卷第29 題（部分節(jié)選）（3）③為驗(yàn)證T 的磷酸化能增強(qiáng)神經(jīng)細(xì)胞對刺激的“記憶”這一假設(shè)，將T 的磷酸化位點(diǎn)發(fā)生突變的一組小鼠，用HFS 處理H 區(qū)傳入纖維，30 分鐘后檢測H 區(qū)神經(jīng)細(xì)胞突觸后膜A 受體能否磷酸化。請?jiān)u價(jià)該實(shí)驗(yàn)方案并加以完善________________。

【答案】該實(shí)驗(yàn)方案存在兩處缺陷。第一，應(yīng)補(bǔ)充第一組對未突變小鼠同樣處理的對照實(shí)驗(yàn)。第二，應(yīng)補(bǔ)充施加HFS 后檢測和比較以上兩組小鼠突觸后膜電位變化的實(shí)驗(yàn)

【分析】轉(zhuǎn)換為解題模式：

（可在本題中找到關(guān)鍵詞“檢測”，則可以確定因變量是檢測H 區(qū)神經(jīng)細(xì)胞突觸后膜A 受體能否磷酸化）

經(jīng)以上分析知，自變量：實(shí)驗(yàn)組為T 的磷酸化位點(diǎn)發(fā)生突變的小鼠，對照組為正常未發(fā)生突變的小鼠。

無關(guān)變量：HFS 處理H 區(qū)傳入纖維、處理時(shí)間30 分鐘。

因變量：檢測H 區(qū)神經(jīng)細(xì)胞突觸后膜A 受體能否磷酸化。

這道題不僅考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中自變量的判斷，而且考查因變量的填寫，需要學(xué)生有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，這是北京卷最難的一點(diǎn)，也是最不容易把握的部分。如果學(xué)生能夠掌握前文所歸納的做題模式，按照模式中的流程進(jìn)行轉(zhuǎn)換，一步步找出相關(guān)信息，對實(shí)驗(yàn)的整體思路進(jìn)行把握，理解實(shí)驗(yàn)，問題也就迎刃而解了。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類試題在高考中所占分值較高，在復(fù)習(xí)過程中，特別是在二輪復(fù)習(xí)中，從全面的基礎(chǔ)復(fù)習(xí)轉(zhuǎn)入專題復(fù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類試題的復(fù)習(xí)便成了復(fù)習(xí)的重點(diǎn)，學(xué)生可在課堂中通過試題歸納總結(jié)出模式，再通過不同類型試題識(shí)別模式，解決試題。通過總結(jié)解題模式，讓學(xué)生再看見類似試題時(shí)不會(huì)無從下手。學(xué)生只要能夠識(shí)別試題類型，確定這道題是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類習(xí)題，有自變量、因變量等因素的出現(xiàn)，無論試題是以選擇題的形式、表格的形式，還是文字的形式呈現(xiàn)，只要把不同形式轉(zhuǎn)換成解題模式，按解題模式的思路、步驟區(qū)分自變量、無關(guān)變量、因變量，并且記住描述相關(guān)變量的常用關(guān)鍵詞，區(qū)分對照組和實(shí)驗(yàn)組，運(yùn)用單一變量原則和對照原則的答題策略，便能讓學(xué)生更有信心應(yīng)對這類試題的解答，讓模式識(shí)別這種答題策略更好地應(yīng)用于高中教學(xué)。