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　　生物考試得實驗者得天下。深入研究近幾年的新課標全國卷,會發現每年的生物試題中,涉及實驗的命題大多有一道選擇題和一道非選擇題,這些試題形式雖多種多樣,但中心命題點是不變的,都是以教材涉及的實驗方法和技能為基石。

　　本文在梳理近5年新課標全國卷實驗命題的基礎上，系統歸納了教材實驗知識、高考熱門題型及其解題方法。

　　一、五年考情詳解

　　由上面的分析可知：

　　（1）考查實驗變量分析的試題較為常見。因教材中介紹了自變量、因變量及無關變量的概念,故試題常會考查實驗變量的區分。

　　（2）對實驗原理的考查也是近幾年高考的高頻考點,通常以教材中的實驗為基礎進行拓展延伸,需要考生利用所學知識進行分析、整合、解決新情境問題。

　　（3）實驗結果的綜合分析題通常是高考生物實驗壓軸題，這類題目要求考生從實驗取材、藥品試劑、步驟及操作、結果及預測等方面分析實驗，綜合性強，對能力要求高。

　　二、教材實驗歸納

　　1.假說—演繹類實驗

　　這類科學研究的基本思路是:觀察現象,提出(發現)問題→提出假說,解釋問題→根據假說,演繹推理→設計實驗,檢驗推理,得出結論,這就是教材中所講的假說—演繹法,很多科學家運用此方法取得了重大成果。典型的有:

　　(1)孟德爾在觀察和統計分析的基礎上,提出假說并通過豌豆雜交實驗,得出了基因的分離定律和自由組合定律;

　　(2)美國科學家摩爾根用果蠅做了大量實驗,通過對遺傳現象進行合理地解釋并設計實驗驗證,證實了基因位于染色體上;

　　(3)科學家假設DNA的復制有半保留、全保留復制,以大腸桿菌為材料,最后證實了DNA分子以半保留的方式復制;

　　(4)溫特用實驗證明造成胚芽鞘彎曲的刺激確實是一種化學物質,并把這種物質命名為生長素。

　　2.只提出假說的科學家

　　有些科學家因受當時思維和技術的限制, 依據推理只提出了假說,典型的有:

　　(1)歐文頓依據相似相融原理,提出了膜由脂質組成的假說;

　　(2)羅伯特森依據他在電鏡下看到的細胞膜清晰的暗—亮—暗三層結構,提出生物膜由蛋白質—脂質—蛋白質三層結構構成;

　　(3)魏斯曼預言在精子和卵細胞成熟的過程中,必然有一個特殊的過程使染色體數目減少一半,這個預言后來被其他科學家通過顯微鏡觀察所證實;

　　(4)美國遺傳學家薩頓發現遺傳因子的分離與減數分裂過程中同源染色體的分離非常相似,提出了基因位于染色體上的假說。

　　3.排除法類實驗

　　排除法是讓一部分“缺席”,然后單獨地、直接地觀察這時的系統反映,較典型的有:

　　(1)英國科學家格里菲思讓S型活細菌“缺席”,推斷S型細菌中含有某種“轉化因子”,使R型細菌轉化為S型細菌;

　　(2)美國科學家艾弗里和他的同事,通過DNA酶讓DNA“缺席”,證明“轉化因子”是DNA;

　　(3)達爾文通過實驗讓胚芽鞘的尖端“缺席”,推想胚芽鞘的尖端可能會產生某種物質,這種物質在單側光的照射下,對胚芽鞘尖端以下的部位產生某種影響。

　　4.運用放射性同位素標記法的實驗

　　用放射性同位素標記某種元素,通過追蹤放射性,可研究有關的一系列反應過程。較典型的有:

　　(1)科學家在豚鼠的胰腺腺泡細胞中注射3H標記的亮氨酸,研究分泌蛋白的合成場所及運輸途徑,即在核糖體上合成后,按照內質網→高爾基體→細胞膜的方向運輸。

　　(2)美國科學家魯賓和卡門用18O分別標記ImageO和C18O2,進行兩組光合作用實驗,通過對釋放的O2進行分析,證明光合作用釋放的氧全部來自水;

　　(3)美國科學家卡爾文及其合作者利用14C標記14CO2,探明了CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中的碳的途徑,這一途徑稱為卡爾文循環;

　　(4)赫爾希和蔡斯用含35S和32P的大腸桿菌分別標記噬菌體,然后用含35S或32P標記的噬菌體分別感染未被標記的細菌,證明遺傳物質是DNA;

　　(5)科學家以大腸桿菌為材料,用含有15N標記的NH4Cl培養液培養大腸桿菌,證明DNA的復制方式是半保留復制。

　　5.運用熒光標記法的實驗

　　(1)科學家用發綠色熒光和發紅色熒光的染料分別標記小鼠和人細胞表面的蛋白質,發現兩種細胞融合后,兩種顏色的熒光均勻分布,證明細胞膜具有流動性;

　　(2)用熒光標記的DNA分子作探針,可鑒定被檢測標本上的遺傳信息。

　　6.運用離心技術的實驗

　　(1)美國科學家克勞德,采用差速離心技術,分離各種細胞器,定量分析細胞組分;

　　(2)科學家以大腸桿菌為材料,對提取的DNA進行密度梯度離心,記錄離心后試管中DNA的位置,證明了DNA的復制方式是半保留復制;

　　(3)赫爾希和蔡斯在噬菌體侵染細菌的實驗中,經短時間培養后進行攪拌、離心處理,檢測放射性,證明遺傳物質是DNA。

　　7.概念及化學本質類的重大發現

　　(1)英國科學家虎克是細胞的發現者和命名者;

　　(2)丹麥生物學家約翰遜給孟德爾的“遺傳因子”重新起名為“基因”,并提出了表現型和基因型的概念;

　　(3)英國科學家道爾頓發現了色盲癥;

　　(4)克里克提出中心法則;

　　(5)法國生理學家貝爾納提出“內環境”的概念,并推測內環境的恒定主要依賴于神經系統的調節;

　　(6)美國生理學家坎農提出了“穩態”的概念,并提出內環境穩態是在神經調節和體液調節的共同作用下實現的;

　　(7)荷蘭科學家溫特將胚芽鞘尖端產生的某種物質命名為“生長素”;

　　(8)斯他林和貝利斯提取到引起胰腺分泌胰液的物質,并命名為促胰液素;

　　(9)美國科學家切赫和奧特曼發現少數RNA也有生物催化作用。

　　8.模型建構類實驗

　　(1)物理模型建構:美國科學家沃森和英國科學家克里克共同提出了DNA分子雙螺旋結構模型。

　　(2)數學模型建構:①種群數量增長的“J”型曲線和“S”型曲線;②美國生態學家林德曼通過對一個結構相對簡單的天然湖泊——賽達伯格湖的能量流動進行定量分析,發現生態系統的能量流動具有單向流動、逐級遞減兩個特點,能量在相鄰兩個營養級間的傳遞效率大約是10%~20%。

　　9.觀察歸納比較的重大理論

　　(1)德國科學家施萊登和施旺提出了細胞學說,指出細胞是一切動植物結構的基本單位;

　　(2)德國的維爾肖總結出“細胞通過分裂產生新細胞”;

　　(3)法國的拉馬克最先提出了比較完整的生物進化學說,認為生物是由更古老的生物進化而來的,生物適應性特征形成的原因是用進廢退和獲得性遺傳;

　　(4)英國達爾文提出了自然選擇學說并撰寫了科學巨著《物種起源》,書中充分論證了生物的進化機理。

　　三、熱門題型突破

　　題型1 變量分析與實驗目的的確定

　　【題型概述】

　　在對實驗方案進行分析的一類題目中,確定實驗目的是常見的要求,也是較為基礎的題型。該類題型通常會給出完整的實驗設計方案,要求根據實驗方案、實驗裝置或實驗現象,判斷變量并推斷實驗目的。

　　【方法點津】

　　1.明確變量以確定實驗目的

　　通常在確定實驗目的時,先根據題目給出的實驗設計方案找出實驗的自變量及因變量,然后根據自變量和因變量組織語言來描述實驗目的。例如,本題中①②組對照,自變量為是否去部分根,因變量為植物的性別分化情況,實驗目的為探究去部分根對植物性別分化的影響。另外,還需判斷該實驗是探究性實驗還是驗證性實驗,以便表述實驗目的時用詞準確,常用格式為“探究(或驗證)A對B的影響”,其中A為自變量,B為因變量。例如,驗證某藥物對植物生長有抑制作用、探究溫度對細胞代謝的影響等。

　　2.根據實驗裝置及培養條件確定實驗目的

　　此類題型在題目中通常會有簡單提示,該裝置用于哪一類問題的研究,如光合速率測定、呼吸速率測定、呼吸方式測定等。根據裝置在實驗中所處的培養條件,如溫度、裝置是否密閉、有無光照等,可判斷該實驗的具體實驗目的。同樣在表述的時候也要先確定實驗的自變量和因變量,再尋找自變量和因變量之間的關系,即實驗目的。

　　題型2 實驗原理的表述

　　【題型概述】

　　在實驗類題目中,考查實驗原理也是一類常見的題型。該類題型通常會要求考生根據實驗方案分析實驗的變量并說出實驗原理,而實驗原理通常來自教材中的實驗原理,或規律性的總結。

　　【方法點睛】

　　如何表述實驗原理

　　實驗原理就是進行實驗的理論依據,包括選擇實驗材料的依據、作出假設的依據、設置實驗步驟的依據、分析現象結果的依據(或原因)、確定觀測指標的依據(或原因)。因此,要熟知教材實驗中涉及的各種試劑的選擇依據及相應的生理過程,進而確定實驗原理。實驗原理一般由三段組成:自變量和因變量的關系+因變量的觀測指標+實驗具體過程概括,在表述時一般使用陳述句而不用疑問句,用肯定句而不用否定句。

　　題型3 實驗選材及實驗步驟的完善

　　【題型概述】

　　高考實驗類題目中,常出現設計實驗方案類的題目,要求考生根據題目信息,選擇合適的實驗材料或設計部分實驗方案或描述實驗思路，這類題目難度偏大。

　　【方法點睛】

　　實驗步驟表述的三環節

　　表述實驗步驟的題目一般分為兩種,一種是全部需要表述,另一種是給出部分步驟要求補充其余步驟。全部需要表述的題目難度較大,且近幾年高考中已很少出現。補充完善部分實驗步驟的題目難度相對較小且比較常見,這一類題目通常會在某些關鍵步驟留空要求補充,常涉及實驗材料的選擇、自變量的表述及實驗結果的觀察(檢測)指標等。

　　1.在書寫時,需要注意以下四點

　　一要緊扣實驗目的,從實驗目的中找出自變量和因變量;

　　二要分析實驗材料和用具,一般題目中均會給出實驗所用材料和用具等;

　　三要遵循實驗設計的基本原則,如對照原則、單一變量原則和等量原則等;

　　四要注意語言的簡潔、準確和專業化。

　　2.實驗步驟表述的“三環節”

　　(1)取材分組。將若干生長狀況、大小等相同的材料均分為若干組,并用A、B、C……或甲、乙、丙……進行標號。常用句式:把……(生長狀況、大小、身高、體重、生長發育等)相同的……隨機平均分成A、B……組,A為對照組,B……為實驗組〔分組編號,等量對照——主要是描述“無關變量”〕。

　　(2)材料處理。第一,不施加實驗變量(自然條件或模擬自然條件)的設為對照組;施加實驗變量的設為實驗組(或是相互對照組)。第二,控制無關變量,即其他條件相同且適宜,試劑等量且適量。常用句式:A組加適量的……(實驗處理);B組加等量的 ……(對照處理);其他條件相同且適宜〔實驗組進行處理——主要是描述“自變量”,平衡“無關變量”〕。

　　(3)觀察記錄。反應〔生化鑒定類〕或培養〔生理實驗類〕相同時間后,觀察指標〔顏色變化、沉淀反應;形態結構、生理特征變化等〕或測定指標〔生長發育速度、生化反應速度等〕并記錄數據。常用句式:把……培養或反應一段時間后,觀察記錄……數據進行相關處理(求平均值等)〔實驗結果的處理——主要是描述“因變量”〕。

　　題型4 實驗結果的預測及結論的得出

　　【題型概述】

　　實驗結果的預測及結論的得出,通常合并在一起進行考查,很少單獨對實驗結果或結論進行考查。實驗設計類題目通常分為兩種類型:探究性實驗和驗證性實驗。這兩類實驗的預期結果及結論的表述完全不同。在近年的高考題目中,多見探究性實驗的實驗結果預測及結論的得出,考查驗證性實驗的預測結果及結論的題目較少。

　　【方法點睛】

　　1.探究性實驗結果的預測及結論的得出

　　探究性實驗的結果及結論是不唯一的,解題時要把各種可能的結果全部列出。通常,要想完整地寫出探究性實驗的預期結果,需要先了解實驗目的,而探究性實驗的實驗目的常常帶有一些不確定詞語,在解題時我們可以將這些不確定詞語分解開,然后分別以確定的詞語進行表述,就可以得出幾個實驗結論,進而根據各種結論逆推出各種預期結果,最后再將預期結果和結論的書寫順序組織好,按照“若出現……(實驗結果),則說明……(實驗結論)”的模式來書寫即可(如上述例題的解答)。具體分析流程如下:

　　2.驗證性實驗結果的預測及結論的得出

　　驗證性實驗的結果及結論是唯一的,實驗目的往往就體現了實驗結論,只要將實驗目的中的文字以確定的結論性語句表述出來就可以了。例如實驗目的為“驗證酶的化學本質是蛋白質”,則實驗結論表述為“酶的化學本質是蛋白質”。

　　由于驗證性實驗的結論具有唯一性,因此驗證性實驗的結果也是唯一的,且需要與唯一的實驗結論相對應(如上述例題的解答)。具體分析流程如下:

　　題型5 實驗方案的分析與評價

　　【題型概述】

　　實驗方案的分析與評價是高考實驗題重要的考查形式,主要考查考生是否能夠設計完整科學的實驗方案。通常針對實驗選材、實驗設計的科學性,實驗結果及結論描述的準確性等方面來進行命題。

　　【方法點睛】

　　實驗方案的分析與評價

　　實驗方案的評價通常需要注意以下幾個方面:

　　(1)重要原則是否遵守,如科學性原則、對照原則、單一變量原則、平行重復原則等。

　　(2)干擾因素是否排除。

　　(3)實驗步驟是否完整、順序是否合理。

　　(4)生物材料、實驗器材選擇是否恰當。

　　(5)藥劑選擇、使用、用量是否準確。

　　(6)檢驗手段是否合理。

　　(7)實驗結果的驗證目標是否明確。

　　(8)實驗結論描述是否科學準確。

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