在最近幾年的高考理綜生物學試題命制中,不僅十分明顯地重視了對考試大綱中規定的教科書中17個必做實驗的考查,也更加注重通過提供新的情境材料,較為全面地考查考生的實驗與探究能力。
實驗是高考重點考查的內容之一,它并非是一種專有題型。實驗內容的考查可以是選擇題,也可以是以各種圖形或實驗方案等形式呈現的非選擇題。在高考理科綜合能力測試中,設計、評價和完成實驗的能力考查居于越來越重要的位置。以考試大綱中第2項能力要求為主的4項能力,都與實驗內容緊密相關,充分體現了生物學是一門以實驗研究方法為主線的自然學科。
三、高考理綜生物學實驗的兩種基本題型
1.以選擇題的形式,對教科書中的實驗內容進行綜合性的考查
高考考試大綱規定的17個實驗,具體包括“實驗原理、方法步驟、預測分析和實驗結論”等方面。以選擇題形式考查教科書的實驗,既可增大考試內容的覆蓋面,也可進一步體現注重基礎性、綜合性、應用性以及思維量的考查,從而使選擇題每小題6分的價值,得到了真正的體現,使生物學科在高考中的選拔性功能,得到了進一步的提高。
例1. 下列對實驗的相關敘述,正確的是
A.探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的專一性作用時,可用碘液替代斐林試劑進行鑒定
B.紙層析法分離葉綠體色素的實驗結果表明,葉綠素b在層析液中溶解度最低
C.調查人群中某種遺傳病的發病率時,應選擇有遺傳病史的家系進行調查統計
D.鑒定蛋白質時,應將雙縮脲試劑A液和B液混合以后再加入待檢組織樣液中
解題的簡要思路:這是多年來第一次將教科書中的實驗和研究性課題,恰當組合成選擇題的形式,對考生進行的多個必做實驗的考查。
在A項中,用斐林試劑是來鑒定淀粉水解生成的還原糖;碘液只能用來鑒定淀粉存在與否,蔗糖遇碘液不會發生反應,因此達不到鑒定的目的。在B項中,根據“色素在層析液中的溶解度越大,隨層析液在濾紙條上的擴散速率越快”的原理,,葉綠素b形成的色素帶位于濾紙條的最下方,可判斷出擴散最慢,溶解度最低。在C項中,調查人群中某種遺傳病的發病率需要調查包括有遺傳病史的家系在內的一個較大的群體(如一個社區);而選擇有遺傳病史的家系進行調查統計,是調查該遺傳病的遺傳方式。在D項中,需要明確雙縮脲試劑的正確使用是先加A液(NaOH溶液),再加B液(CuSO4溶液)。
答案:B
例2. 為了驗證胰島素具有降低血糖含量的作用,在設計實驗時,如果以正常小鼠注射某種藥物前后小鼠癥狀作為觀察指標,則下列對實驗組小鼠注射藥物的順序,正確的是
A.先注射胰島素溶液,后注射葡萄糖溶液
B.先注射胰島素溶液,再注射胰島素溶液
C.先注射胰島素溶液,后注射生理鹽水
D.先注射生理鹽水,后注射胰島素溶液
解題的簡要思路:本實驗是驗證胰島素是否具有降低血糖含量的作用,因而有無胰島素應該是實驗中的唯一變量,也就是說,對照組中沒有胰島素,而實驗組中應該有胰島素,且注射胰島素后血糖濃度應該與實驗前發生變化。實驗的操作步驟應該是:給對照組注射一定量的生理鹽水,給實驗組注射等量的用生理鹽水溶解的胰島素溶液;一段時間后觀察兩組小鼠的癥狀表現,可見對照組小鼠正常,而實驗組小鼠出現血糖降低的癥狀,再給實驗組小鼠注射一定濃度的葡萄糖溶液,可見實驗鼠的癥狀得以恢復。
答案:A
2.以非選擇題形式,常在新情境下進行變式考查
近年來,高考理綜生物學試題也更加注重選用新的情境材料作為命題背景,通過設置成各種實驗裝置圖、數據表、實驗方案等形式的非選擇題,從實驗方法的選擇、變量的確認、對照的設置、方案的完善、結果的預期、分析解釋以及對實驗原理的理解等方面,進行富有啟迪、饒有智趣地巧妙設問,對“實驗與探究能力”進行重基礎、重分析、多方向、多層次的全方位考查。
例3. 研究發現,當土壤干旱時,根細胞會迅速合成某種化學物質X。有人推測根部合成的X運輸到葉片,能調節氣孔的開閉。他們做了如下實驗:從同一植株上剪取大小和生理狀態一致的3片葉,分別將葉柄下部浸在不同濃度X的培養液中。一段時間后,測得的有關數據如下表所示。(注:氣孔導度越大。氣孔開啟程度越大)
培養液中X的濃度/mol·m-3
5×10-5
5×10-4
5×10-3
葉片中X的濃度/mol·g-1(鮮重)
2.47
2.97
9.28
葉片中的氣孔導度/mol·m-2·a-1
0.54
0.43
0.27
以上方案有不完善的地方,請指出來并加以修正。
解題的簡要思路:由于某種化學物質X能調節氣孔的開閉。當土壤干旱時,根細胞會迅速合成某種化學物質X并運輸到葉片發揮調節作用。在提供的實驗方案和數據表中,通過對“葉片中X的濃度”和“測定葉片的氣孔導度”等信息進行提取和處理,可理解某種化學物質X濃度的增大與該細胞的失水有關。
任何一個實驗的設計,都必須體現:①“設立對照原則”,該實驗缺少對照組,應增加1組空白對照(即,將葉片的葉柄下部浸在不含化學物質X的培養液中)。②“平行重復原則”,該實驗方案所取樣本太。▋H剪取了3片葉),實驗結果便可能具有一定的偶然性。要得到令人信服的實驗結果,應該要有較大的樣本量,該實驗應“取葉片若干,等分為三組”為宜。
答案:
a.樣本量太小。應“取葉片若干,等分為三組”。
b.缺乏空白對照。增加1組,將葉片的葉柄下浸在不含X的培養液中。
例4.從某植物長勢一致的黃化苗上切取等長幼莖段(無葉和側芽)。自莖段頂端向下對稱縱切至約3/4處。將切開的莖段浸沒在蒸餾水中。一段時間后,觀察到半邊莖向外彎曲生長,如圖所示。若上述黃化苗莖段中的生長素濃度是促進生長的,放入水中后半邊莖內、外兩側細胞中的生長素濃度都不會升高。請僅根據生長素的作用特點分析半邊莖向外彎曲生長這一現象,推測出現該現象的兩種可能原因。
原因1是 。
原因2是 。
解題的簡要思路:該題通過從長勢一致的黃化苗上切取等長幼莖段進行的如圖處理,考查考生對生長素促進生長作用和作用特點的認知。生長素與植物生長的關系既與生長素濃度大小有關,也與植物體不同部位對同一濃度生長素敏感性不同有關。
通過閱讀題干文字敘述提供的信息,可以分析依次得出:(1)幼莖段無葉和側芽,因此不會再有新的生長素來源;(2)黃化苗莖段中的生長素濃度是促進生長的,放入水中后半邊莖內、外兩側細胞中的生長素濃度都不會升高,說明只需考慮低濃度的促進效應,沒有高濃度的抑制效應;(3)僅根據生長素的作用特點分析半邊莖向外彎曲生長這一現象,可分析得出造成這一現象的原因主要是半邊莖內外兩側的細胞對同一濃度的生長素敏感性不同。
答案:
原因1:內側細胞中的生長素濃度比外側高,所以內側細胞生長較快。
原因2:內外兩側細胞中的生長素濃度相同,但內外側細胞對生長素敏感性不同,該濃度的生長素更有利于內側細胞的生長
高考理綜生物學實驗內容的考查盡管形式多樣,能力要求也相對較高,但對任何一個實驗方案的設計,都有基本相同的實驗操作程序(即:①取材分組編號;②單一變量處理;③適宜條件培養;④觀察預測解釋),因此也有基本相同的解題思路。
在高考理綜生物學復習的全過程中,要有針對性地對高考實驗試題進行診斷和把脈,通過高考實驗的系統性、專題性的基本功訓練,增強考生對生物學實驗思想、實驗方法、實驗操作技術的認知,提高應對高考實驗的實戰方法和技巧。
面對2011年的高考,我們必須認真反思高考生物學復習過程中的得與失,充分重視實驗內容考查在高考中所具有的舉足輕重的地位!俺梢矊嶒,敗也實驗”,這是近年許多參加過高考考生的切身體會。(全文完)
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