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纵观近几年来的新课改省份高考生物试题,不难发现探究性实验试题的考查力度正在不断加大,突出了生物学科以实验为基础的特点,这也正是新课标精神在高考中的具体表现。仔细翻阅近几年的高考生物卷,题型多以选择题、识图作答题、分析综合体、实验设计题等形式出现。特别是实验设计题型,几近成了近几年高考生物的压轴题,考查考生关于生物学科的综合运用能力,全面体现科学素养。从命题角度上看,有补充实验步骤、预测实验结果、设计实验程序、探索实验中各种因素对实验的影响、探究生物的某种生理作用等,尽管命题角度多样化,但围绕“以能力考查为主”的命题思想不变,“情在书外,理在书中”的方法原理不变。本文对近几年高考中的探究性实验题进行系统分析,试图勾画出探究性实验题的基本题型及特点,以期引起广大生物教师对此思考研究。
一.设计—预测型
对于对于这类题来说,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。这类实验题的特点是:结论是通过实验探究而得出的。它的一般过程是,先进行实验假设,并对实验结果做出预测。主要考查学生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。
例1:(全国卷)植物叶片表皮上分布有大量的气孔。当组成气孔的细胞(保卫细胞)吸水后,会膨胀变形,气孔开启;反之细胞失水收缩,气孔关闭。请以放置一小段时间的菠菜为材料设计一个实验,证明气孔具有开启和关闭的功能。要求写出实验材料与主要用具、实验步骤、预测实验结果并做出解释。
试题分析:
题干信息:①植物叶片表皮上分布有大量的气孔。
②组成气孔的细胞(保卫细胞)吸水时,膨胀变形,气孔开启;反之,细胞收缩,气孔关闭。
问题:以放置一小段时间的菠菜为材料设计一个实验,证明气孔具有开启和关闭的功能。
要求:①写出实验材料与主要用具②实验步骤③预测实验结果并做出解释。
重点考查学生:①审题能力:对题干所给的信息正确理解和分析的能力。②获取信息,构建正确的思维模式。从题干及示意图,应该反映出的思维:a.用显微镜去观察气孔的细胞的开闭;b.植物细胞的吸水与失水可通过质壁分离及复原实验(验证性)证明;c.实验原理:通过渗透作用吸水或失水,可通过设计实验人为造成细胞液与外界溶液的浓度差———如何去体现浓度差是实验的关键。③实验的基本操作技能:显微镜如何使用,装片如何制备等。④如何预测并解释结果。
二.问题—假设型
解答此类问题时,要根据题目提出的问题、已知材料信息,结合自己已有的生物学知识提出合理的假设。
三.分析—结论型
此类试题在近几年高考中出现的频率较高,需引起考生的足够重视。 该题型的特点是试题给出实验的目的、方法和过程,侧重于考查学生对实验过程的观察与理解、对实验现象的解释和分析以及对实验结论的归纳与总结能力。此类实验不一定是学生已做过的实验,但其实验原理是学生学过的生物学知识。解题时一定要用所学生物学知识和实验分析的基本现象,结合题中给出的情景,做出科学合理的解释和判断。这类现象、原因的解释和过程的分析通常是一些结论性的语句,切忌就事论事,答案中要体现出实验现象的本质。
例2:(2005年全国卷I)将小麦种子分别置于20℃和30℃培养箱中培养4 d,依次取等量的萌发种子分别制成提取液I和提取液Ⅱ。取3支试管甲、乙、丙,分别加入等量的淀粉液,然后按图1加入等量的提取液和蒸馏水,45℃水浴保温5 min,立即在3支试管中加人等量斐林试剂并煮沸2 min,摇匀观察试管中的颜色。结果是 ( )
A.甲呈蓝色,乙呈砖红色,丙呈无色
B.甲呈无色,乙呈砖红色,丙呈蓝色
C.甲、乙皆呈蓝色,丙呈砖红色
D.甲呈浅砖红色,乙呈砖红色,丙呈蓝色
本题要求根据实验的操作,对实验的结果进行预期,综合地考查了考生的实验能力、思维能力以及相关基础知识。对实验结果预期的基本思路是:温度→种子萌发过程中成分变化→对淀粉分解的影响→显色反应。需要作出的判断是:30℃更有助于种子的萌发;种子萌发过程中淀粉等储备的能源物质将被水解后用于
呼吸作用,淀粉的水解需要淀粉酶;淀粉分解后的麦芽糖是一种还原性糖,与斐林试剂反应会生成砖红色的沉淀。
四.学习—创新型
这类题的特点是试题先进行原型示范和具体指导,考生通过对试题的理解获得能力的提升,考查考生尝试、模仿已有实验的操作,作进一步创新设计,这类题型增强了实验技能性目标的考查,体现了终生学习的理念。
例3.细胞为什么不能无限制地长大而要进行分裂呢?科学家认为:细胞要通过它的表面不断地和周围环境或邻近的细胞进行物质交换,这样,它就必须有足够的表面积。当细胞的体积由于生长而逐步增大时,细胞表面积和体积的比例就会变得越来越小,导致表面积不够,这就会引起细胞的分裂,以恢复其原来的表面积与体积的适宜比例。有人设计一个实验来验证上述理论的正确性(提供的仪器、材料有变形虫若干、锋利的刀片、显微镜等)。
步骤:
Ⅰ.取大小相等、活性相当的同种变形虫9只,分成A、B、C三组,每组三只。
Ⅱ.处理方法与实验现象
处理方法 现象
A组 人工培养,不作任何处理 变形虫体积增大,到一定程度后,分裂增殖
B组 人工培养,当体积增大到一定程度时,一次性切取一部分细胞质 切取细胞质后,三只均不分裂,但增长到一定体积后,三只均又分裂
C组
(1)A组的作用是?(2)C组的处理方法应该是?运用已有的知识请你对C组的现象进行预测?(3)你的结论是?
解析:本题要求考生在提示的基础上进行创新设计。实验A组是对照组。由于B组是一次性切取部分细胞质,故C组应分别切取,即长到一定程度再切取。细胞生长到一定程度,当表面积与体积的比值不能满足生长的需要时,细胞就会分裂。
答案:(1)对照作用 (2)在变形虫长大到一定程度时,用刀片切去一部分细胞质,再长到一定程度时,再切去一部分细胞质,依次类推,每次按上述方法处理 三只变形虫始终不分裂增殖 (3)变形虫只有长大到一定体积后才分裂,本实验可为上述理论提供一定证据。
一.设计—预测型
对于对于这类题来说,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。这类实验题的特点是:结论是通过实验探究而得出的。它的一般过程是,先进行实验假设,并对实验结果做出预测。主要考查学生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。
例1:(全国卷)植物叶片表皮上分布有大量的气孔。当组成气孔的细胞(保卫细胞)吸水后,会膨胀变形,气孔开启;反之细胞失水收缩,气孔关闭。请以放置一小段时间的菠菜为材料设计一个实验,证明气孔具有开启和关闭的功能。要求写出实验材料与主要用具、实验步骤、预测实验结果并做出解释。
试题分析:
题干信息:①植物叶片表皮上分布有大量的气孔。
②组成气孔的细胞(保卫细胞)吸水时,膨胀变形,气孔开启;反之,细胞收缩,气孔关闭。
问题:以放置一小段时间的菠菜为材料设计一个实验,证明气孔具有开启和关闭的功能。
要求:①写出实验材料与主要用具②实验步骤③预测实验结果并做出解释。
重点考查学生:①审题能力:对题干所给的信息正确理解和分析的能力。②获取信息,构建正确的思维模式。从题干及示意图,应该反映出的思维:a.用显微镜去观察气孔的细胞的开闭;b.植物细胞的吸水与失水可通过质壁分离及复原实验(验证性)证明;c.实验原理:通过渗透作用吸水或失水,可通过设计实验人为造成细胞液与外界溶液的浓度差———如何去体现浓度差是实验的关键。③实验的基本操作技能:显微镜如何使用,装片如何制备等。④如何预测并解释结果。
二.问题—假设型
解答此类问题时,要根据题目提出的问题、已知材料信息,结合自己已有的生物学知识提出合理的假设。
三.分析—结论型
此类试题在近几年高考中出现的频率较高,需引起考生的足够重视。 该题型的特点是试题给出实验的目的、方法和过程,侧重于考查学生对实验过程的观察与理解、对实验现象的解释和分析以及对实验结论的归纳与总结能力。此类实验不一定是学生已做过的实验,但其实验原理是学生学过的生物学知识。解题时一定要用所学生物学知识和实验分析的基本现象,结合题中给出的情景,做出科学合理的解释和判断。这类现象、原因的解释和过程的分析通常是一些结论性的语句,切忌就事论事,答案中要体现出实验现象的本质。
例2:(2005年全国卷I)将小麦种子分别置于20℃和30℃培养箱中培养4 d,依次取等量的萌发种子分别制成提取液I和提取液Ⅱ。取3支试管甲、乙、丙,分别加入等量的淀粉液,然后按图1加入等量的提取液和蒸馏水,45℃水浴保温5 min,立即在3支试管中加人等量斐林试剂并煮沸2 min,摇匀观察试管中的颜色。结果是 ( )
A.甲呈蓝色,乙呈砖红色,丙呈无色
B.甲呈无色,乙呈砖红色,丙呈蓝色
C.甲、乙皆呈蓝色,丙呈砖红色
D.甲呈浅砖红色,乙呈砖红色,丙呈蓝色
本题要求根据实验的操作,对实验的结果进行预期,综合地考查了考生的实验能力、思维能力以及相关基础知识。对实验结果预期的基本思路是:温度→种子萌发过程中成分变化→对淀粉分解的影响→显色反应。需要作出的判断是:30℃更有助于种子的萌发;种子萌发过程中淀粉等储备的能源物质将被水解后用于
呼吸作用,淀粉的水解需要淀粉酶;淀粉分解后的麦芽糖是一种还原性糖,与斐林试剂反应会生成砖红色的沉淀。
四.学习—创新型
这类题的特点是试题先进行原型示范和具体指导,考生通过对试题的理解获得能力的提升,考查考生尝试、模仿已有实验的操作,作进一步创新设计,这类题型增强了实验技能性目标的考查,体现了终生学习的理念。
例3.细胞为什么不能无限制地长大而要进行分裂呢?科学家认为:细胞要通过它的表面不断地和周围环境或邻近的细胞进行物质交换,这样,它就必须有足够的表面积。当细胞的体积由于生长而逐步增大时,细胞表面积和体积的比例就会变得越来越小,导致表面积不够,这就会引起细胞的分裂,以恢复其原来的表面积与体积的适宜比例。有人设计一个实验来验证上述理论的正确性(提供的仪器、材料有变形虫若干、锋利的刀片、显微镜等)。
步骤:
Ⅰ.取大小相等、活性相当的同种变形虫9只,分成A、B、C三组,每组三只。
Ⅱ.处理方法与实验现象
处理方法 现象
A组 人工培养,不作任何处理 变形虫体积增大,到一定程度后,分裂增殖
B组 人工培养,当体积增大到一定程度时,一次性切取一部分细胞质 切取细胞质后,三只均不分裂,但增长到一定体积后,三只均又分裂
C组
(1)A组的作用是?(2)C组的处理方法应该是?运用已有的知识请你对C组的现象进行预测?(3)你的结论是?
解析:本题要求考生在提示的基础上进行创新设计。实验A组是对照组。由于B组是一次性切取部分细胞质,故C组应分别切取,即长到一定程度再切取。细胞生长到一定程度,当表面积与体积的比值不能满足生长的需要时,细胞就会分裂。
答案:(1)对照作用 (2)在变形虫长大到一定程度时,用刀片切去一部分细胞质,再长到一定程度时,再切去一部分细胞质,依次类推,每次按上述方法处理 三只变形虫始终不分裂增殖 (3)变形虫只有长大到一定体积后才分裂,本实验可为上述理论提供一定证据。