廣東 鄒高聲

生物學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，其核心概念內(nèi)容源于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。考查實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ脑囶}是全國(guó)卷理科綜合考試的必考題型，主要考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思想與原則和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路與方法，考查學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究能力和實(shí)踐應(yīng)用能力，旨在課堂教學(xué)及考試評(píng)價(jià)中使學(xué)生對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生濃厚的興趣，潛移默化地達(dá)成學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。筆者對(duì)近五年全國(guó)卷實(shí)驗(yàn)題進(jìn)行分析，研究命題走向，希望有助于教師提升高考備考最后階段的復(fù)習(xí)效率，為學(xué)生考前沖刺助力。

1.近五年全國(guó)卷實(shí)驗(yàn)題分析及命題趨勢(shì)研究

全國(guó)卷實(shí)驗(yàn)題主要以實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析型、實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充完善型和實(shí)驗(yàn)完整設(shè)計(jì)型三種類(lèi)型題出現(xiàn)，筆者從年份、卷區(qū)、考查內(nèi)容和類(lèi)型方面對(duì)2016—2020 年全國(guó)卷實(shí)驗(yàn)題進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：從年份上看，實(shí)驗(yàn)題每年必考且其分值所占比重較高，在選擇題和非選擇題中均有考查；從考查內(nèi)容上看，集中考查光合作用、植物激素和動(dòng)物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)（血糖平衡調(diào)節(jié)、水鹽平衡調(diào)節(jié)、體溫調(diào)節(jié)和免疫調(diào)節(jié)）三大模塊，預(yù)計(jì)今后高考仍然會(huì)以此三大模塊為中心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)題命制。

2.實(shí)驗(yàn)題命題特點(diǎn)

筆者對(duì)2016—2020 年全國(guó)卷實(shí)驗(yàn)題進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)題命題具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

2.1 注重考查結(jié)果分析型實(shí)驗(yàn)題

縱觀(guān)歷年高考試題，結(jié)果分析型實(shí)驗(yàn)題是理綜考試必考的題型，局限于考試時(shí)間，試卷中不可能出現(xiàn)大量完整設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)題，結(jié)果分析型實(shí)驗(yàn)題短小精悍，逐漸成了現(xiàn)行高考的“新寵”，該類(lèi)型試題常以文字或圖表形式呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果，要求考生從中獲取關(guān)鍵信息對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出合理的解釋并嘗試得出正確結(jié)論。如2017年全國(guó)卷Ⅰ第4 題、2017 年全國(guó)卷Ⅱ第30 題、2017 年全國(guó)卷Ⅲ第31 題、2018 年全國(guó)卷Ⅰ第31 題、2019 年全國(guó)卷Ⅱ第31 題、2020 年全國(guó)卷Ⅰ第3 題均用文字?jǐn)⑹鰧?shí)驗(yàn)步驟或?qū)嶒?yàn)結(jié)果考查學(xué)生閱讀與分析能力；又如2016 年全國(guó)卷Ⅰ第30 題、2017 年全國(guó)卷Ⅰ第3 題、2017 年全國(guó)卷Ⅱ第4 題、2017 年全國(guó)卷Ⅲ第30 題、2018 年全國(guó)卷Ⅰ第4 題、2018 年全國(guó)卷Ⅱ第30 題、2020 年全國(guó)卷Ⅲ第2 題則以坐標(biāo)曲線(xiàn)圖的形式呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，要求學(xué)生理解橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)的含義；明確自變量與因變量之間的關(guān)系；弄清曲線(xiàn)中關(guān)鍵折點(diǎn)蘊(yùn)含的生物學(xué)意義；通過(guò)對(duì)照、比較揭示各曲線(xiàn)或各段曲線(xiàn)形成的原因，再運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)某些生物學(xué)問(wèn)題進(jìn)行解釋、推理，做出合理的判斷或得出正確的結(jié)論，考查學(xué)生的獲取信息的能力、理解能力、實(shí)驗(yàn)與探究能力和綜合運(yùn)用能力。

2.2 注重考查核心概念

《普通高中生物學(xué)課程》的基本理念之一是“內(nèi)容聚焦大概念”，生物學(xué)核心概念是各類(lèi)型實(shí)驗(yàn)題命題的依托，以教材經(jīng)典實(shí)驗(yàn)為背景考查基礎(chǔ)知識(shí)的實(shí)驗(yàn)題在全國(guó)卷高考試題中屢見(jiàn)不鮮。如2016 年全國(guó)卷Ⅱ第29 題以“研究溫度對(duì)某種酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)考查酶的活性及本質(zhì)；2017 年全國(guó)卷Ⅲ第30 題以某種植物的野生型和ABA 缺失突變體幼苗為材料開(kāi)展實(shí)驗(yàn)考查脫落酸的作用；2018 年全國(guó)卷Ⅰ第31 題用實(shí)驗(yàn)兔進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)探究不同因素對(duì)尿量的影響考查水鹽平衡調(diào)節(jié)過(guò)程；2018 年全國(guó)卷Ⅱ第29 題對(duì)大鼠進(jìn)行垂體切除實(shí)驗(yàn)考查垂體分泌生長(zhǎng)激素和促甲狀腺激素的知識(shí)；2019 年全國(guó)卷Ⅱ第31 題以測(cè)定某一水生生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級(jí)生產(chǎn)量為情境考查真光合速率、凈光合速率和呼吸速率測(cè)定方法；2020 年全國(guó)卷Ⅰ第3 題以小鼠為材料進(jìn)行與甲狀腺相關(guān)的實(shí)驗(yàn)考查垂體分泌的激素對(duì)甲狀腺的影響及甲狀腺激素的作用等。歷年高考實(shí)驗(yàn)題中囊括了高中生物教材中幾乎所有核心考點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)內(nèi)容重點(diǎn)考、靈活考的目標(biāo)。

2.3 注重考查實(shí)驗(yàn)變量與實(shí)驗(yàn)對(duì)照

單一變量原則和對(duì)照原則是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的兩個(gè)重要原則。變量是指可被操縱的特定因素或條件，可分為自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量。對(duì)照實(shí)驗(yàn)通過(guò)設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，在其他干擾因素都保持適宜且相同（無(wú)關(guān)變量）的前提下，對(duì)比差異以確認(rèn)某個(gè)因素（自變量）對(duì)特定對(duì)象的影響（因變量）。變量分析與實(shí)驗(yàn)對(duì)照相互依存，全國(guó)卷實(shí)驗(yàn)題無(wú)一例外地滲透著變量和對(duì)照思想。如2018 年全國(guó)卷Ⅰ第4 題探究藥物X 對(duì)細(xì)胞增殖有促進(jìn)作用，藥物D 可抑制藥物X 的作用，通過(guò)對(duì)自變量分析和實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組設(shè)置判斷考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力；又如2020 年全國(guó)卷Ⅲ第2 題，要求考生分析曲線(xiàn)圖從而厘清自變量與因變量之間的關(guān)系，通過(guò)對(duì)比蔗糖組、生長(zhǎng)素組、生長(zhǎng)素+蔗糖組考查生長(zhǎng)素的生理作用。

3.備考建議

高考試題常以實(shí)驗(yàn)題為載體，這既能考查學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)掌握程度，又能考查學(xué)生的理性思維和批判性思維，還能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力，也可在一定程度上避免現(xiàn)行高考備考“題海戰(zhàn)術(shù)”局面，預(yù)計(jì)今后高考實(shí)驗(yàn)題出現(xiàn)頻率或許會(huì)越來(lái)越高。

3.1 聯(lián)系教材知識(shí)厘清實(shí)驗(yàn)方法原理是解實(shí)驗(yàn)題的前提

實(shí)驗(yàn)題盡管命題素材新穎，呈現(xiàn)形式多種多樣，但都有一個(gè)共同特征——實(shí)驗(yàn)多源于對(duì)教材中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)或拓展，關(guān)聯(lián)教材核心概念考查。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立攻克實(shí)驗(yàn)題的信心，熟練掌握生物基礎(chǔ)知識(shí)，厘清實(shí)驗(yàn)方法原理，做到快速、準(zhǔn)確答題。

【例1】（2017 年，全國(guó)卷Ⅰ，第29 題）根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA 病毒和DNA 病毒兩種類(lèi)型。有些病毒對(duì)人類(lèi)健康會(huì)造成很大危害。通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類(lèi)型。

假設(shè)在宿主細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換。請(qǐng)利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞等為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以確定一種新病毒的類(lèi)型。簡(jiǎn)要寫(xiě)出（1）實(shí)驗(yàn)思路，（2）預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論即可。（要求：實(shí)驗(yàn)包含可相互印證的甲、乙兩個(gè)組）

【答案】（1）思路

甲組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記尿嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時(shí)間后收集病毒并檢測(cè)其放射性。

乙組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時(shí)間后收集病毒并檢測(cè)其放射性。

（2）結(jié)果及結(jié)論

若甲組收集的病毒有放射性，乙組無(wú)，即為RNA 病毒；反之為DNA 病毒。

【分析】審題獲取以下關(guān)鍵信息：（1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果未知，此題為完整設(shè)計(jì)型探究實(shí)驗(yàn)；（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖且_定一種新病毒究竟是DNA 病毒還是RNA 病毒；（3）實(shí)驗(yàn)材料為體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞等；（4）實(shí)驗(yàn)方法為同位素標(biāo)記法；（5）自變量為標(biāo)記物質(zhì)不同，因變量為病毒放射性；（6）對(duì)照實(shí)驗(yàn)為甲、乙兩組，相互對(duì)照。

教師根據(jù)題意，設(shè)問(wèn)關(guān)聯(lián)教材，引導(dǎo)學(xué)生思考完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論，答案便躍然紙上。如表1 所示。

表1

3.2 變量與對(duì)照分析是解實(shí)驗(yàn)題的“鑰匙”

實(shí)驗(yàn)題盡管命題情境真實(shí)、新穎、變化萬(wàn)千，但最終落點(diǎn)離不開(kāi)變量與對(duì)照分析，變量分析是攻克實(shí)驗(yàn)難題堡壘的“投石機(jī)”；學(xué)生只有明確變量和對(duì)照設(shè)置才能從容地對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中應(yīng)時(shí)刻提醒學(xué)生切勿舍本逐末，陷入“實(shí)驗(yàn)題?！闭`區(qū)而忽視實(shí)驗(yàn)理論的學(xué)習(xí)；如何通過(guò)一兩道精選例題進(jìn)行評(píng)講，有效地向?qū)W生滲透對(duì)照思想，并在答題過(guò)程中落實(shí)變量分析，從而使學(xué)生很好地把握題目框架、命題意圖和答題方向，很好地組織語(yǔ)言精準(zhǔn)答題是提分的關(guān)鍵。

【例2】（2016 年，全國(guó)卷Ⅱ，第31 題）BTB 是一種酸堿指示劑。BTB 的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度的增高而由藍(lán)變綠再變黃。某同學(xué)為研究某種水草的光合作用和呼吸作用，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：用少量的NaHCO3和BTB 加水配制成藍(lán)色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液變成淺綠色，之后將等量的淺綠色溶液分別加入到7 支試管中，其中6 支加入生長(zhǎng)狀況一致的等量水草，另一支不加水草，密閉所有試管。各試管的實(shí)驗(yàn)處理和結(jié)果見(jiàn)表2。

表2

若不考慮其他生物因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，回答下列問(wèn)題：

（1）本實(shí)驗(yàn)中，50 min 后1 號(hào)試管的溶液是淺綠色，則說(shuō)明2 至7 號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由________________引起的；若1 號(hào)試管的溶液是藍(lán)色，則說(shuō)明2 至7 號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是______（填“可靠的”或“不可靠的”）。

（2）表中X 代表的顏色應(yīng)為_(kāi)_________（填“淺綠色”“黃色”或“藍(lán)色”），判斷依據(jù)是______________________________________________________。

（3）5 號(hào)試管中的溶液顏色在照光前后沒(méi)有變化，說(shuō)明在此條件下水草______________________________________________________。

【答案】（1）不同光強(qiáng)下水草的光合作用和呼吸作用 不可靠的（2）黃色 水草不進(jìn)行光合作用，只進(jìn)行呼吸作用，溶液中CO2濃度高于3 號(hào)管（3）光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，吸收與釋放的CO2量相等

【分析】（1）通讀題目，獲取有用信息，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c原理。①實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯磕撤N水草的光合作用和呼吸作用。②實(shí)驗(yàn)原理：不同光照強(qiáng)度（通過(guò)調(diào)節(jié)日光燈與試管間的距離決定）下，水草的光合作用和呼吸作用會(huì)引起溶液中CO2的濃度發(fā)生變化，CO2濃度變化會(huì)使BTB的弱堿性溶液顏色發(fā)生改變，當(dāng)水草呼吸作用強(qiáng)度等于光合作用強(qiáng)度時(shí)，試管溶液中CO2的濃度不變，顏色仍為淺綠色；當(dāng)水草呼吸作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度時(shí)，CO2濃度的增高使溶液由淺綠色向黃色方向改變，且增幅越大，溶液的顏色越黃；當(dāng)水草呼吸作用強(qiáng)度小于光合作用強(qiáng)度時(shí)，CO2濃度的降低使溶液由淺綠色向藍(lán)色改變且減幅越大，溶液的顏色越藍(lán)。

（2）明確自變量、因變量與無(wú)關(guān)變量，分析如何對(duì)照，尋找解題“鑰匙”。該實(shí)驗(yàn)的自變量有兩個(gè)，教師在講評(píng)試題時(shí)可將該實(shí)驗(yàn)“解剖”成為實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二，化繁為簡(jiǎn)，撥云見(jiàn)日。

實(shí)驗(yàn)一由1 號(hào)和7 號(hào)試管組成，探究試管中溶液的CO2在有光條件下是否也會(huì)發(fā)生變化，目的是為了證明確實(shí)是所測(cè)試的條件引起相應(yīng)的結(jié)果。自變量為水草的有無(wú)，1 號(hào)試管不放水草作為空白對(duì)照組，7 號(hào)試管為實(shí)驗(yàn)組，50 min 后1 號(hào)試管的溶液顏色保持淺綠色，說(shuō)明無(wú)關(guān)變量（光照）不會(huì)引起CO2的濃度改變，溶液顏色不變，也說(shuō)明7 號(hào)試管有水草，溶液顏色變?yōu)樗{(lán)色是因?yàn)樗菰谳^強(qiáng)光照下光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，溶液中CO2含量減少所致。如果沒(méi)有水草的1 號(hào)試管的溶液也由淺綠色變成藍(lán)色，說(shuō)明無(wú)水草的光照條件下溶液中CO2含量也減少了，無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，再用此溶液探究光照強(qiáng)度強(qiáng)弱對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論缺乏說(shuō)服力，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)法證明確實(shí)是由所測(cè)試的條件引起相應(yīng)的結(jié)果，因此7 號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不可靠。

實(shí)驗(yàn)二由2 至7 號(hào)試管組成，目的是探究光照強(qiáng)度強(qiáng)弱對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。自變量為光照強(qiáng)度的不同，因變量為水草的光合作用和呼吸作用，用50 min 后試管中溶液的顏色變化表示，無(wú)關(guān)變量為長(zhǎng)勢(shì)相近的同種水草、等量的同一淺綠色溶液等。3 至7 號(hào)試管相互對(duì)照，光照梯度增強(qiáng)都為實(shí)驗(yàn)組，2 號(hào)試管遮光處理為空白對(duì)照組。2 號(hào)試管水草進(jìn)行遮光處理，只能進(jìn)行細(xì)胞呼吸作用不能進(jìn)行光合作用，導(dǎo)致CO2濃度增加；50 min 后3 號(hào)試管中溶液的顏色由淺綠色向黃色方向改變，最終變?yōu)闇\黃色，說(shuō)明在此光照條件下呼吸作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度，從而引起溶液中CO2的濃度增高，但與3 號(hào)試管相比，2 號(hào)試管溶液中的CO2濃度增加幅度較大，溶液顏色應(yīng)為黃色。50 min 后5 號(hào)試管中溶液的顏色仍為淺綠色，說(shuō)明在此光照強(qiáng)度條件下水草光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，即光合作用吸收與呼吸作用釋放的CO2量相等，水草溶液中CO2濃度沒(méi)有發(fā)生改變。