高考生物实验命题特点与复习策略

高考生物实验命题特点与复习策略

江苏省江阴市长泾中学（214411）陆敏刚

生物是一门以实验为基础的自然科学，生物科学的每一个原理、每一个现象、每一个知识点都可以通过实验来验证、探索，同时观察和实验是生物科学研究的重要方法，是学生获取感性知识的重要源泉，是实施素质教育的良好切入点。新教材、新大纲明显增加了实验的份量，在此背景下的高考生物实验复习应注意哪些问题？下面就结合新教材和大纲的实验要求谈谈高考生物实验的命题特点、题型与复习策略。 问：新教材、新大纲下实验内容和考查要求有哪些变化？

答：新教材、新大纲的一个明显变化，就是实验内容较原来的教材大纲有大幅度增加。实验个数由原来的4课时增加到33课时，增加了725%。从内容看新教材的实验内容几乎遍布教材各章节；从实验形式看，改变了以往的单一形式，有观察实验，如《观察细胞质的流动》等；验证性实验，如《生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定》等；探究性实验，如《探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用》等；定量、定性实验，如《DNA的粗提取与鉴定》等；设计实验，如《植物向性运动的实验设计和观察》等；模拟实验，如《性状分离比的模拟实验》等；实习、参观，如《种群密度的取样调查》等；基本技能实验，如《学习细菌培养的基本技术》等。从而形成了一个比较完整的实验系列，这对于培养学生严谨的科学态度和正确的科学价值观、方法论，培养学生的观察能力、动手能力、思维能力以及探究创新能力，都具有重要意义。在此背景下，《考试说明》对高考生物学实验要求明确：要求学生能够使用恰当的方法验证简单的生物学实验，并对结果进行解释和分析。 问：新课程背景下高考实验题有哪些命题特点？

答：分析近几年的理综和生物单科试卷，不难发现，现代高考突出对学生能力和素质的考查，实验题的分值比例逐年上升，而且像上海高考卷近几年的压轴题都是实验题。其主要命题特点如下：（1）要求学生能根据实验要求用文字描述实验现象和结果；（2）要求学生能根据实验材料分析、解释实验现象和实验结果；（3）要求学生能改进实验，使实验更科学合理；（4）要求学生能对简单实验进行设计验证；（5）要求学生能在更广泛的空间内进行开放性的实验设计和结果分析；（6）要求学生具有收集资料、整理数据和分析处理数据的能力；（7）要求学生具有运用相关的理化知识和生物知识的结合，综合分析和解决问题，具有一定的综合能力。

问：一般地，高考实验题型有哪些，能否结合实际例子来进行分析解题应该注意哪些方面？ 答：高考实验题题型大致有实验操作技能题、实验材料选择技巧题、实验原理理解应用题、实验结果分析处理题、实验设计题、实验改进题、经典实验信息解读迁移题和现代生物技术应用分析题等8种常见题型。下面结合具体实例分别加以说明。

对于实验操作技能题来说，生物实验能力是在掌握生物基础知识、实验操作技能、实验设计技能和具有一定水平的观察、思维、自学等能力基础上形成的一种手脑并用的特殊能力。实验操作技能是生物实验能力的重要组成部分，并且贯穿于生物实验的全过程，是保证实验安全顺利进行以及获取正确结论、测定准确数据的基本条件。因此，在生物实验教学中，必须给予足够的重视。

例1．某同学在生长良好的洋葱根上取得根尖后进行有丝分裂实验，但在镜检时未发现正在分裂的细胞。该同学的实验操作如下：（1）从解离液中取出材料后立即染色；（2）将染色后的材料立即放在载玻片上制成装片；（3）染色时间为10分钟。试分析该同学看不到分裂细胞的可能原因？

解析：取材要选择细胞分裂最旺盛的时间，解离要充分，使细胞间质层溶解，解离后必须经过清水漂洗1-2分钟，洗去酸性解离液，以免影响染色的质量，然后切取根尖2-3毫米

的尖端部分，盖上盖玻片，进行压片，使细胞进一步分散成一薄层呈云雾状，用低倍镜在生长点找到分裂相对较多的部分，再换用高倍镜观察细胞的染色体。同时，该同学染色时间过长，整个细胞被染成深色，无法区别细胞的各部分。

例2．某同学在观察变形虫临时装片时，发现视野中有一较大的变形虫，但在图象上有一小片污物，影响对变形虫的观察。

（1）在不调换目镜和物镜的情况下，应如何判断污物在何处？写出操作步骤。 （2）如果确认污物在装片内部，如何排除污物或使污物与变形虫分开？ 解析：（1）先轻轻移动装片，观察污物是否随着移动，如果随着移动，则污物在装片内部或表面；如果移动装片，污物不动，一般在镜头上，可先转动目镜，看看污物是否转动，若污物转动，说明污物在目镜上，否则可能在物镜上。

（2）用吸水纸在装片一侧吸引内部液体，使污物与变形虫分开。 对于实验材料选择实验题来说，可以考查学生的分析问题能力，实验选择材料要根据实验目的和原理来决定，所选择的实验材料要恰当，能有明显的实验现象，能达到预期的实验结果，同时要兼顾安全、易得和经济的原则。这就要求我们在平常的实验和训练中，熟悉各种实验工具和药品，多想为什么要使用这些材料和药品，能否用其他的东西来替代，是否有相关的实验迁移。

例3．关于DNA粗提取的实验材料的选择，也经过了多次实验结果的比较，最终选择鸡血做实验材料的原因是什么？请回答下列问题：

（1）鸡血中红细胞＿＿，家鸡属于鸟类，新陈代谢旺盛，因而血液中＿＿细胞数目较多，可以提供丰富的＿＿。

（2）实验前由老师制备鸡血细胞液供同学们做实验材料，而不用鸡全血，主要原因是＿＿。

（3）生活在牧区的人们，采集羊、牛和马血比较方便，若他们按实验要求完成实验步骤后，结果是＿＿，这是因为＿＿，但若改用动物肝脏做实验材料，实验可以顺利进行，这是因为＿＿。

（4）若选用动物肝脏做实验材料，在提取之前，最好增加＿＿程序，使组织细胞更易分离。 解析：（1）鸡血红细胞含有完整的、成形的细胞核，红细胞数量比较多，因而DNA量也较丰富，所以一般采用鸡血。

（2）鸡的全血包括血浆和血细胞，血浆中无DNA，全血中除掉血浆后就是浓缩的血细胞液，DNA的相对含量提高了。

（3）哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核，反靠白细胞和淋巴细胞中的少量DNA，在实验中很难提取到，但肝细胞中含有细胞核，并且肝组织容易被破坏，有利于DNA的提取。 （4）若使肝组织易分离，将肝细胞剪碎、研磨是一种简便易行的方法。 例4．在适宜的温度下，在下列装置图中都放入干酵母（内有活酵母菌），其中适于产生酒精的装置是——。

解析：酵母菌是兼性厌氧型生物，在有氧气存在时进行有氧呼吸，氧化分解葡萄糖，产

物是二氧化碳和水（D），在有氧条件下则进行无氧呼吸，产物是酒精和二氧化碳（A），而B无水，C无葡萄糖，不能进行无氧呼吸。因此答案是A。

对于实验原理理解应用题来说，研究历年来的高考题中的实验题和得分率表明：对实验原理的理解能力、实验条件的控制和对实验结果的归纳、总结能力是主要的设问角度且又是考生的弱点所在。实验原理是进行实验设计和操作的依据，是理论知识在实践中的指导应用和验证，实验原理在实验中的理解和应用是考查学生理论知识水平和实际理解应用的一种重要形式。解答此类题目时，要善于运用实验原理，有针对性的从题目中提供的各种特征入手，找到解题的切入点。

例5．某同学在做“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验的过程中，进行了大胆创新，分别采用0.3g/ml 蔗糖溶液、0.5g/ml蔗糖溶液、1mol/LKNO3溶液和1mol/l醋酸溶液制作了四组临时装片，并用显微镜随时观察。发现前三组在2-3分钟后发生了部分质壁分离，5分钟后质壁分离现象明显，而第4组无质壁分离现象发生。

对前三组在观察到明显的质壁分离现象后，再过5分钟观察，防第1、2组无变化，而第3组却发生了自动复原现象。然后对前2组装片滴加清水，用显微镜观察，发现第1组4-5分钟后复原，而第2组无变化，不能发生复原。

请分析各组装片发生变化的原因。 解析：（1）0.3g/ml 蔗糖溶液由于浓度适中，可以发生质壁分离和复原。而0.5g/ml蔗糖溶液能够使细胞发生质壁分离，但由于浓度过高，使细胞失水过多而死亡，死亡的细胞不能发生渗透作用，当然不会再复原。

（2）1mol/LKNO3溶液由于其浓度高于植物细胞液浓度会发生质壁分离。但由于细胞膜上

- -有运输 K+和NO3 的载体，所以会通过主动运输吸收K+和NO3，导致细胞液浓度增高，引起复

原现象。

（3）1mol/l醋酸溶液为酸性物质，破坏了原生质层的选择透过性，导致细胞死亡，故细胞不会发生质壁分离。

例6．水族箱是一个人工生态系统，请运用已学知识说明水族箱的设计原理。 （1）水族箱至少有一面由透明材料制成，这是为什么？ （2）水族箱中应包括哪些生物类群？他们分别是什么？

（3）水族箱一般在较长时期内不需要喂食和通氧，请说明其原因。 （4）应按照什么规律来设计水族箱中各类生物的数量？请说明理由？ 解析：（1）因为水族箱内的绿色植物需要光照才能正常生活； （2）水族箱包括：①生产者（水生绿色植物），它们进行光合作用，把无机物合成有机物，并将光能转化成化学能贮藏在有机物中，为异养型生物提供物质和能量。②消费者（水生动物等），它们直接或间接地以水生绿色植物为食，获取自身生活所需要的物体和能量，并维持各种群间的平衡。③分解者（异养腐生生物），它们以生产者和消费者的遗体或遗物为食，在把有机物分解成无机物的过程中获取自身生活所需要的物质和能量，实现系统内的物质循环。

（3）绿色植物的光合作用可以释放氧气，为系统供氧。生产者为消费者共同为分解者提供食物，分解者又为生产者提供光合作用所需的无机物，这样的物质循环可以维持较长时间。 （4）应按照“十分之一”规律来设计，因为一个种群所具有的物质和能量其90%为自身所消耗，只有10%可以被较高营养级的种群所利用，所以，此水族箱中绿色植物的数量就是植食性动物的10倍，植食性动物的数量应是肉食性动物的10倍。

对于实验结果分析处理题来说，一般情况下，凡进行实验都有结果出现。这些结果形式有数据、颜色、气味、形态等等。在解答此类试题时，要善于根据题目中提供的实验结果进行科学的分析，看这种结果是由什么因素制约主导的，然后用学过的知识去判断、推理、解

释出现这种结果的原因，并抓住其实质性的变化，从中提炼出解题要点。这就要求我们在平时实验中，既要重视真实记录实验结果，还要记录实验过程中出现的现象，将实验条件、实验过程和实验结果联系在一起。既要重视实验结果，更应重视对结果分析，学会深原和推论。既要重视对成功实验的剖析，也重视查找实验失败的原因（含对影响实验结果正确性的原因作决定性的判断）。训练这方面的能力，要求学生对每一个实验都要弄清楚实验的目的、原理，熟悉实验器材，掌握实验方法和步骤，既要重视实验结果，更应该重视对结果的分析，学会深原和推论；能正确处理数据，对结果整理与计算，得出正确结论，能处理非预期现象。 例7．右图是水培法成分鉴定实验装置。若用此装置观察镁对植物的作用，一段时间后，发现A瓶中植株正常生长且呈绿色，而B瓶中植株的部分叶变黄。试分析： （1）A、B两瓶中的培养液应如何配制？

（2）B植株部分变黄的是老叶还是新叶？为什么？ （3）图中C管的设置对于维持植物的正常生命活动有何意义？

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（4）若使周围空气中的二氧化碳为CO2，瓶中的水为H2O，则A瓶植株是否有可能产生O2？ 解析：本题大前提是观察镁对植物作用的装置。因此要紧紧围绕镁来讨论问题。

（1）根据题意，A瓶中植株生长良好，且叶呈绿色，说明A瓶不缺乏植物生长所需的必须元素，尤其是不缺乏使叶片呈现绿色的叶绿素中构成元素镁；B瓶中部分叶变黄，说明至少缺乏镁元素。因此A瓶中是完全培养液，B瓶为缺镁营养液。

（2）在植物体内形成不稳定的化合物，极易分解而被生长旺盛的部分再度利用。因此缺镁而变黄的是老叶。

（3）C管中不断向水培养液中通入空气，使根的呼吸作用保持在旺盛状态。呼吸作用高有利于为各项生命活动提供大量能量，尤其是促进根对矿质元素的吸收。

（4） 经水培养液的植物不断地进行光合作用。从光合作用的过程看，二氧化碳可以参与形成光合作用暗反应的产物水，再由这种含有标记氧的水参与光合作用产生含有标记氧的氧

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气，可简化表示为：CO2→H2O→O2。

对于实验设计题来说，从近几年的实验题在高考中题型变化来看，借助实验方法创设新情境，侧重考查学生对实验进行结实和分析的能力成为命题趋向，其中设计型实验题更是热点。所谓实验设计，就是要求学生设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计数据处理的方法及分析实验现象。包括设计实验方案、设计实验步骤、设计实验改进方法等。主要考查学生是否理解实验原理和学会分析实验结果，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情境下迁移知识的能力。设计一个实验，一般要从以下几个方面入手：（1）了解题目要求，明确实验要验证的“生物学事实”是什么？要验证此“生物学事实”的哪一个方面？（2）分析实验原理：分析实验所依据的科学原理是什么？涉及到的生物学及相关学科中的那些方法和原理。（3）确定实验器材的选择：要根据实验所提出的问题和要求，联系命题者所提供的器材，准确判断和选取实验所需的用具及材料。不要少用或多用。（4）设置实验步骤：分析每一环节之间的关联性，或几个相关实验的延续性，安排实验的最佳程序。（5）预期结果和分析：分析应有的实验结果，对实验结果进行表达和处理。另外要注意的是，进行实验程序设计时，应遵循一些基本原则，如单因子变量原则，即控制其他因素不变，而只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响；平行重复原则，即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度；设置对照原则，即实验中设立对照组，使实验结果具有说服力。

例8．为验证“镁是植物生活的必需元素”，三位同学进行了实验设计，下列是实验的基本思路。请分别指出三个实验思路能否达到实验目的，为什么？再写出你的设计思路。

（1）实验一：取生长状况一致的大豆幼苗，用符合实验要求的容器进行培养。对照组容器内只盛有蒸馏水，实验组盛有用蒸馏水配制的镁盐溶液。两组置于相同的适宜条件下培养，并对溶液通气，观察比较两组植物的生长发育情况。

（2）实验二：取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中（砂性土壤肥力均匀，容器符合实验要求），对照组浇以蒸馏水，实验组浇以蒸馏水配制的镁盐溶液，两组置于相同的适宜条件下培养，观察比较两组植物的生长发育情况。

（3）实验三：取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有破性土壤的容器中（砂性土壤肥力均匀，容器符合实验要求），对照组浇以含有植物必需的各种元素的完全营养液，实验组浇以不含镁离子的完全营养液，两组置于相同的适宜条件下培养，观察比较两组植物的生长发育情况。

（4）下面由你进行实验设计，请写出你的设计思路。

解析：实验设计题的的解题关键在于把握实验原理。此题的实验原理是：要确定植物体内某种元素是否为必需元素，最好的方法就是溶液培养法，即在人工配成的完全营养液中除去或加入某些元素，观察植物的生长发育和生理状况的变化。当除去完全培养液中某种元素时，如植物发育正常，就表示这种元素不是植物必需的；如植物发育不正常，但当补充该元素后恢复正常，即可断定该元素是植物必需的。但采用土壤培养法来研究这个问题时比较困难，因为土壤特性复杂，可能含有各种矿质元素，矿质营养无法控制。下面应用这一原理对本题做一解析：（1）实验一，由于不管是对照组还是实验组，培养液中都缺乏植物正常生长所必需的矿质营养，因此两组植物都不能正常生长。虽然对照组和实验组的实验条件有差异，但最终实验结果相同，无法辨析两种溶液的优劣，不能达到实验目的。(2)实验二，也不能达到实验目的，因为不管是对照组还是实验组，虽然浇以不同的溶液，但由于植物栽培在土壤中，土壤内可能已经含有各种矿质元素，包括有镁存在，因此短期内两组植物都不缺镁，都可以正常生长，实验条件和效果是相同的，实验没有意义。（3）实验三与实验二类似，问题的根本原因是一样的。（4）通过对上述三问的总结分析和实验原理的了解，再加上前面对答题思路的讲解，

参照第一问和第三问的表述，描述实验步骤，得出答案。 答案：（1）不能。因为蒸馏水和镁盐溶液均缺乏植物必需的矿质元素而使两组植物生长均不正常。（2）不能。因为两组容器内的砂性土壤中都可能含有镁离子。（3）不能。因为两组容器内的砂性土壤中都可能含有镁离子。（4）取生长状况一致的大豆幼苗，用符合实验要求的容器，对照组盛有含植物必需的各种矿质元素的完全营养液，实验组盛有不含镁离子的完全营养液，两组置于相同的适宜条件下培养，并对溶液通气。观察比较两组植物的生长发育情况。

对于实验改进题来说，此类试题主要考查学生对实验设计的严密性和科学性，并以此为媒介，引导解决问题的最佳方法，进一步培养学生的科学素质和科学能力。对于这类试题分析主要从以下几个方面进行：①科学性和严谨性。主要指实验设计必须要有充分的科学依据，在某些实验中要有对照实验；②实验条件的一致性和可重复性。在实验中除了要设计的变量以外，其他条件都要一致，并且一个实验不能是一次结果，必须要求有足够的实验次数，才能判断出实验结果的可靠性；③实验器材的选择，。实验中材料用具的选择是非常重要的，要根据实验所提出的问题和要求，联系试题所提供的器材，准确判断和选取实验所需的用具和材料；④准确表达结果和进行数据处理。

例9．为研究温度对酶活性的影响，某同学根据已提供的实验器材设计出了如下实验方案。你认为该方案存在哪些问题？ 1．用恒温水浴锅，烧杯和铁架台调好水浴装置。 2．将量好的酶溶液和天平称取的蛋白质块分别放入2个试管，然后将2个试管放入同一水

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