高考生物实验类试题的解法4步总结
编者按：2018年高考仅仅还有9天，很多考生、家长和老师都在关心、谈论、猜测今年的高考生物会考什么、怎么考？从近2年全国卷高考生物试题看，全国卷命卷的风格相对稳定，尤其在实验类试题的考查上。为此，特选“高考生物实验类试题的解法总结”一文，送予考生，算是临考前一种嘱咐，提前祝大家高考顺利！高考生物实验类试题的解法总结
吴志强 （安徽省芜湖市第十二中学）
中学生物的必修部分，概括起来可以说，可以是由四个系统构建起来的主线。即由细胞为核心的细胞系统、由遗传与变异主导的基因系统、由宏观和微观视野下的稳态系统和以生物实践和探究的实验系统。其中，实验系统是近年高考考查的重点，也是难点部分。下面就应试中出现的一些常用实验方法，简单的总结为“一二三四”，以期为高三复习教学提供参考。
一、单一变量寻找实验目的
实验目的的确认是实验试题解答的第一步，一般通过对单一变量的分析很容易能找寻出实验的目的。实验设计的“变量”有三种：自变量、因变量、无关变量。通常所说的实验设计遵循单一变量原则中的“单一变量”就是指自变量。有的试题可以根据题目信息，直接写出实验目的。试题中往往出现“验证×××”或“探究×××”的字眼，此即为该实验的目的。也有些试题没有相关的文字信息，而是给出实验装置或实验现象，要求考生推断实验目的。这种试题难度较前一种情况，难度要大些，试题考查的目的更多是理性思维的水平上。因此，在高三复习教学中，教师首先需要引导学生确定实验的自变量和因变量，再寻找自变量和因变量之间的关系，此即实验的目的。
例1.下图表示3株经充分“饥饿”处理的长势相同的同种植株，放在透光的不同钟罩内。
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该实验的目的是。
答案：探究CO2浓度与光合速率的关系。
解析：此类试题实验目的的确认方法是首先确定实验的自变量和因变量，再寻找自变量和因变量之间的关系，此即实验的目的。
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二、双变量探究类实验设计巧解
“具备初步探究一些生物学问题、恰当评价和完善实验方案的能力”是高考生物的能力要求之一。考题中常出现同时探究甲、乙两种变量对实验结果影响的题目，其实验设计的一般思路是：首先，设计对照组，在甲、乙两种变量都存在而且适宜的条件下或甲、乙两种变量都不存在条件下进行实验一；其次，设计两个实验组，在单一对照的原则下，仅改变甲变量，进行实验二；仅改变乙变量，进行实验三。预测实验现象并进行结果分析，可以根据实验一、二、三的现象，从以下四个方面分析得出实验结论。①如果实验一、二、三的现象相同，说明甲、乙两种变量对实验结果均没有影响；②如果实验二、三的现象相同，与实验一的现象不同，说明甲、乙两种变量对实验结果均有影响；③如果实验一、二的现象相同，与实验三的现象不同，说明只有乙变量对实验结果产生影响；④如果实验一、三的现象相同，与实验二的现象不同，说明只有甲变量对实验结果产生影响。
例2.酵母菌在氧气充足条件下不能进行酒精发酵，有同学认为是氧气抑制了酵母菌无氧呼吸，也有同学认为是有氧呼吸产生的ATP抑制了酵母菌无氧呼吸。请设计实验探究酵母菌在氧气充足条件下不能进行无氧呼吸的原因。
供选的实验试剂和用品：锥形瓶、酵母菌细胞（试剂1）、质量分数5%的葡萄糖溶液、酵母菌破碎后经离心处理得到的只含有酵母菌细胞质基质的上清液（试剂2）和只含有酵母菌细胞器的沉淀物（试剂3），ATP溶液、蒸馏水、其他常用器材和试剂。
完成下列实验步骤：
（1）取锥形瓶等连接成如下装置三套，依次编号为A、B、C。1号锥形瓶中都加质量分数为10%的NaOH溶液，3号锥形瓶中都加澄清的石灰水。
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（2）A装置的锥形瓶2中加入；B装置的锥形瓶2中加入；C装置的锥形瓶2中加入。
（3）A、B、C三套装置均先持续通入氮气5min，去除锥形瓶中的氧气，再将A、B、C三套装置分别作如下处理：A套，B套，C套。
（4）将三套装置放在温度适宜（25—35℃）的相同条件下培养相同时间（8—10h）。
（5）观察，判断是否进行无氧呼吸。
预期实验结果并得出相应结论：
①；
②；
③；
④。
答案：（2）10mL的试剂2、10mL质量分数5%的葡萄糖溶液、2mL蒸馏水；
10mL的试剂2、10mL质量分数5%的葡萄糖溶液、溶液；
10mL的试剂2、10mL质量分数5%的葡萄糖溶液、2mL蒸馏水（试剂量强调等量，对用量不作具体要求）（3）持续通入N2；持续通入N2；持续通入空气；（5）澄清石灰水是否变浑浊。
预期实验结果并提出相应结论：①若A套变浑浊，B套变浑浊，C套变浑浊，则酵母菌无氧呼吸不受ATP抑制，也不受氧气抑制；②若A套变浑浊，B套不变浑浊，C套不变浑浊，则酵母菌无氧呼吸既受ATP抑制，也受氧气抑制；③若A套变浑浊，B套变浑浊，C套不变浑浊，则酵母菌无氧呼吸不受ATP抑制，受氧气抑制；④若A套变浑浊，B套不变浑浊，C套变浑浊，则酵母菌无氧呼吸受ATP抑制，不受氧气抑制。
解析：本题要求同时探究氧气、有氧呼吸产生的ATP是否抑制了酵母菌无氧呼吸，酵母菌无氧呼吸的场所是细胞质基质，实际就是题中所提供的试剂2，根据方法提示，做3组实验：
实验一：氧气、有氧呼吸产生的ATP都不存在的条件下的酵母菌无氧呼吸；
实验二：只有有氧呼吸产生的ATP存在的条件下的实验；
实验三：只有氧气存在的条件下的实验。可以表示如下：
实验一
实验二
实验三
10mL试剂2
10mL 5%的葡萄糖溶液
水
—
溶液
—
—
持续通入N2或持续通入空气
持续通入N2
持续通入N2
持续通入空气
现象
注：“+”表示添加 “—”表示没有添加
三、三段分析实验原理
实验原理一般由三段组成，即自变量和因变量的关系＋因变量的观测指标＋实验具体过程描述。自变量的作用(反应)原理，即“为什么这么做”。这需要教师在组织教学中，密切关注实验目的及题干信息，注意充分利用题干的提示或联系教材基础知识进行准确描述。因变量的检测原理(或操作原理、现象原理)，即“为什么出现这样的现象”。
例3.根据提供的实验材料及用具，食品卫生质量检验人员设计了一个检测稻米新鲜程度的简易实验。
实验目的：根据过氧化氢酶活性的强弱来鉴别稻米是新稻米还是陈稻米。
材料、用具：新稻米、待测稻米、质量分数为1%愈创木酚(氧气存在时被氧化成红褐色物质，与氧浓度呈正相关)等。
实验步骤：
第一步：取两支具塞试管，分别编号为A和B；A管内放入适量的新稻米，B管内放入等量的待测稻米。
第二步：用移液管分别往两支试管内加入等量且适量的质量分数为1%的愈创木酚溶液，浸没稻米，盖上试管塞，充分摇匀，静置一段时间后，弃掉多余液体。
第三步：将两支试管中浸有1%愈创木酚的稻米分别倒入两个对应编号的培养皿中，用镊子摊开，然后，用移液管吸取体积分数为1%的过氧化氢分别滴入培养皿内的稻米中，使所有稻米都浸有过氧化氢。
第四步：一段时间后，用放大镜观察两培养皿中稻米的颜色变化。
预期结果及结论：A培养皿中的新稻米呈红褐色。B培养皿中的待测稻米若颜色很浅或几乎无色，则是陈稻米；若待测稻米颜色也呈红褐色，则是新稻米。
请依据实验目的和实验流程，正确分析预期结果及结论，准确书写相应的实验原理：。
答案：植物体内的过氧化氢酶在有过氧化氢存在时，能使某些酚类物质(如愈创木酚)氧化成红褐色物质，其颜色的深浅与酶活性呈正相关。
解析：实验原理可以依据已知的实验目的和材料书写，也可以在实验完成后，根据实验的过程和步骤等来书写。其内容一方面侧重于写出为什么这样操作，另一方面侧重于写出为什么出现这样的现象。这里面涵盖了：自变量作用的科学依据，操作自变量的原理和因变量获得的原理等。依据实验目的可知，本实验的自变量为“过氧化氢酶活性的强弱”，再结合实验材料用具可知，因变量为“质量分数为1%的愈创木酚氧化后的颜色变化”。因此，实验原理可概括为：①植物体内的过氧化氢酶在有过氧化氢存在时，能使愈创木酚氧化成红褐色物质；②愈创木酚氧化后颜色的深浅与酶活性呈正相关。
四、四步规范书写实验步骤
每年的高考试题都会出现实验设计类的试题，有的是需要写实验思路，有的直接要求完善实验步骤。这其中暴露出最多的问题就是考生的书写和表达能力的缺失。因此，在平时的复习中，教师要尤为关注对实验步骤的规范书写。
生物学实验规范的步骤大致可分为四步，(1)材料分组编号(设置对照实验)，这里需要注意材料应具有“同一性”，分组应具有“随机性”，编号应具有“规范性”。(2)对不同的对象施以不同的处理(控制自变量)。施加实验条件时，需遵循“对照原则”和“单一变量原则”。如实验组添加试剂时，对照组须添加等量蒸馏水，有时须添加等量的该生物的等渗溶液。(3)给以相同且适宜的条件(控制无关变量)，排除或隔离无关变量对实验效果的影响。例如在验证“生长素能促进果实发育”的实验中，有一组要求无生长素，需开花前，用纸袋将雌花套住，隔离外来花粉的干扰。(4)实验结果的观察与记录(因变量的预测)。将两套或多套装置放在相同且适宜的环境中培养（或用相应方法处理，如振荡、加热等），一段时间后观察做好记录（一般是计算出平均值）；A组中出现了……现象，B组中出现了……现象，或A组比B组……，或A组……的长度等于（大于、小于）B组……的长度等。
例4．1928年，英国细菌学家格里菲思想研制出能够抗肺炎双球菌的疫苗。我们知道，肺炎双球菌初次进入小鼠体内后，一般先要经过吞噬细胞的摄取和处理，将其内部隐藏的抗原决定簇暴露出来，并传递给T细胞。T细胞释放淋巴因子作用于小鼠体内的B细胞，B细胞进而增殖分化为浆细胞，浆细胞产生抗肺炎双球菌的抗体发挥免疫效应。有人设想抗R型细菌的抗体也能抗S型细菌(R型细菌可以作为S型细菌的疫苗)。请为他设计一个实验验证这一想法：
实验目的：验证抗R型细菌的抗体也能抗S型细菌(R型细菌可以作为S型细菌的疫苗)。
实验原理：动物体受到外界抗原性物质刺激可以产生特异性抗体，将抗原消灭。
实验材料：小鼠若干只、S型活菌、R型活菌、生理盐水、注射器等。(提示：可用生理盐水配制一定浓度的活菌液，但浓度和剂量不作要求)
实验过程：
①；
②；
③。
实验结果及结论：甲组小鼠存活，而乙组小鼠死亡，说明抗R型细菌的抗体也能抗S型细菌(R型细菌可以作为S型细菌的疫苗)。
答案：实验过程：①取小鼠若干只，均等地分成两组，分别编号为甲组和乙组②在甲组小鼠体内注射用生理盐水配制的R型活菌液1 mL，在乙组小鼠体内注射生理盐水1 mL③一段时间后，再分别给甲、乙两组小鼠注射用生理盐水配制的S型活菌液1 mL，观察两组小鼠的生活状况
解析：通过对实验目的“验证抗R型细菌的抗体也能抗S型细菌”的分析，可知本实验设计的自变量是抗R型细菌的抗体的有无。再依据实验结果及结论，不难对实验过程进行设计。具体来说，可以对小鼠进行分组编号，如将小鼠均等地分为甲和乙两组，然后一组施以变量(一定量的用生理盐水配制的R型活菌液)处理，另一组进行等量(生理盐水)对照。一定时间后，分别对两组小鼠注入一定量的用生理盐水配制的S型活菌液，观察对照组和实验组的现象。
五、结语
不同的划分标准，会出现不同的高中生物实验类别。如按实验类型可分为“显微观察类”、“验证鉴定类”、“调查模拟类”和“探究设计类”；按考点可分为“实验目的和原理”、“实验方法和操作”、“实验结果和结论”；按高考题型可分为“验证性实验”“探究性实验”“评价和修正性实验”；按试题题材类型可分为“文字信息类”“曲线数据类”“表格数据类”。无论是哪种类型，都需要考生具备生物科学研究和理性思维等核心素养。这些都是《高中生物课程标准》的课程目标之一。
高中生物教材中提供了形式、内容丰富的实验教学材料。高中生物实验既是深受学生喜爱的课堂教学形式，也是培养学生观察能力、思维能力、分析问题和解决问题等科学探究能力的有效途径。基于此，教师要积极利用教材中的实验教学素材组织高三复习教学，遵循一个“扎牢基础知识”到“提高解题技能”到“内化规律方法”的过程。充分重视学生“实验探究”能力的养成，在实验设计和实践活动过程中，改变教学方式，敢于创新，更好更快的帮助学生形成科学观点和批判性思维，让学生学会科学方法和技能，发展科学探究能力。
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