逍遥学能 2015-04-30 10:53
摘 要：本文通过对近几年广东高考生物实验的命题特点分析，探寻高考生物实验的命题方向及动态趋势，对高考实验试题所透露的信息及规律作一洞悉及捕抓，以期对高三科学、有效的复习教学，作出有益的思考与设想。
关键词：生物实验；命题特点；教学设想
实验，作为支撑中学生物“大厦”的主干知识，为历年高考生物考查的重点。自从广东2010年实行高考改革以来，生物试题的命制过程中，由于受试卷篇幅的限制，每年高考都有许多知识点被大刀阔斧地“砍掉”，在考题中未曾涉及，唯独对实验的考查却“始终不渝”，并一直保持在卷面分数的22%左右，由此可见实验在高考中的地位。由于生物学是一门以实验为基础的学科，其中的概念、原理和规律大多数是通过实验推导和论证的。因此，生物实验成为历年高考的重头戏，也就不足为奇。仔细翻阅近几年的广东高考生物卷，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，几近成了近几年广东高考的压轴题，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。
从近几年高考生物实验的考查内容来看，大致分为两类。一类是教材实验，主要是对教材的回归。除了对教材实验内容直接考查外，也对教材相关实验的原理和方法进行拓展，但这绝对不是简单机械的重复，而是通过创设新的实验情境，考察考生对教材实验的分析、理解和提取新信息的能力。另一类便是实验设计，重视对探究能力的考查。既有以实验操作技能训练为主的试题，又有以检验已知的事实、概念或原理为主的验证性试题，作为相对成熟的考查模式，题型以非选择题为主。以下，就近年广东高考实验题的命题特点，做一详细的分析。
1．对高考中教材实验的分析
对于高考中出现的不少试题，有的是直接于教材实验，但又不拘泥于教材实验，且题目创设新颖、独特、难易适度，此类试题一般以选择题的形式出现，主要考查教材实验的基础知识以及考生对实验的分析能力。现结合具体的高考题来对此类题目作进一归纳：
1．1 单一考查教材实验的识记内容
这类型题在高考中一般以单选题的形式出现，属于考纲中的识记层次，难度较低且考点单一，学生相对较容易得分，主要是考查对教材要求掌握的基础实验的掌握程度。此类题目一般比较偏向考查显微镜的正确使用、以及在显微镜下比较常见的细胞器的形态及分布、细胞分裂相、以及色素的提取与分离等最为基础的一些实验内容。具体参见以下两道广东高考试题：
(2008年广东理基，43)：提取光合色素，进行纸层析分离，对该试验中各种现象的解释，正确的是( C )
A．未见色素带，说明材料可能为黄化叶片
B．色素始终在滤纸上，是因为不溶于层析液
C．提取液成绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b
D．胡萝卜素处于滤纸最前方，是因为其在提取液中的溶解度最高
(2008年广东生物，5)：用高倍显微镜观察黑藻叶绿体时，可见叶绿体( D )
A．具有双层膜 B．呈绿色带状
C．内部有许多基粒 D．呈绿色椭球形
(2009年广东生物，5)：用高倍显微镜观察黑藻叶片细胞，正确的结论是( C )
A．叶绿体在细胞内是固定不动的 B．叶绿体在细胞是均匀分布的
C．叶绿体的存在是叶片呈绿色的原因 D．叶肉细胞含有叶绿体，不含线粒体
1．2 对教材实验进行重组，着重实验能力的考查
主要考查学生的实验技能，打破了对单一实验的考察，着重考查学生对实验的迁移、应用及掌握程度，这要求学生对教材的实验非常熟悉，而彼此相互间不会混淆，才能有效作答。这里型的题目多见实验条件、检测试剂及实验现象的相互重组以及选修一与选修三实验的相互贯穿。这类型的题目一般起点高，但落脚点低，只要学生能对教材的实验熟记于心，一般不易搞错及混淆。
(2007年广东理基，51)：下列有关生物学实验操作、材料、条件等方面的叙述，正确的是( C )
A．“探究水族箱中群落的演替”实验中，水族箱应放在黑暗密室中
B．“观察细胞有丝分裂”实验中，洋葱根尖细胞用吡罗红或派洛宁染色
C．“探究酵母菌种群数量动态变化”实验中，用培养液培养酵母菌
D．“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒”实验中，叶绿体和线粒体都不需染色
(2009年广东生物，6)：对下表中所列待测物质的检测，所选用的试剂及预期结果都正确的是( D )
待测物质
检测试剂
预期显色结果
①
DNA
甲基绿
红色
②
脂肪
苏丹Ⅲ
橘黄色
③
淀粉
斐林试剂
蓝色
④
蛋白质
双缩脲试剂
紫色
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
(2010年广东理综，24)：新技术的建立和应用对生物学发展至关重要。下列
技术（或仪器）与应用匹配正确的是(双选)( AC )
A．PCR技术──扩增蛋白质
B．杂交瘤技术──制备单克隆抗体
C．光学显微镜──观察叶绿体的基粒
D．花粉离体培养──培育单倍体植物
(2011年广东理综，5) ：以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是( D )
A．洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂
B．猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少
C．血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测
D．在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢
1．3 对经典实验的再现，体现综合分析能力
在近几年的广东高考试题中，不难发现有许多题目是由教材中的经典实验派生而来。因为教材中的这些经典实验不仅包含丰富的生物科学研究素材，还追溯了当年前一辈科学家对实验探究历程的艰辛与汗水，可以籍此焕发学生对知识的渴求与学习欲望。而沿着前人的实验设计思路与脚步，更能激发学生的创新思维及洞察能力。比如人教版教材“DNA是主要的遗传物质”一节内容，就是很好的实验探究素材，它主要依托肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌的转化实验来回顾人类对遗传物质的探索历程。而与之相关的这类题目，在高考中也会倍受青睐，如：2007年广东生物卷第5题是由格里菲思进行的肺炎双球菌体内转化实验来编制；2009广东生物第9题考查艾弗里及赫尔希和蔡斯的实验设计思路； 2011年广东理综卷第2题是根据艾弗里等的肺炎双秋菌体外转化实验来命制的。具体参见以下两道高考题目：
(2007年广东生物，5)：格里菲思（F．Griffith）用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果( D )
A．证明了DNA是遗传物质 B．证明了RNA是遗传物质
C．证明了蛋白质是遗传物质 D．没有具体证明哪一种物质是遗传物质
(2009年广东生物，9)：艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌试验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是( C )
A．重组DNA片段，研究其表型效应
B．诱发DNA突变，研究其表型效应
C．设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应
D．应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递
(2011年广东生物，2)：艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表可知( C )
实验组号
接种菌型
加入S型菌物质
培养皿长菌情况
①
R
蛋白质
R型
②
R
荚膜多糖
R型
③
R
DNA
R型、S型
④
R
DNA（经DNA酶处理）
R型
A．①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子
B．②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性
C．③和④说明S型菌的DNA是转化因子
D．①～④说明DNA是主要的遗传物质
1．4 对教材实验的延伸，提升知识迁移能力
教材中设置的一些实验，由于现阶段学生知识的局限以及考纲的限制，并为作过多的拓展及延伸。而由于很多与教材相关的拓展及延伸实验，其原理及方法是我们学生所熟知与掌握的，因而，高考中常对这些题目进行挖掘及拓展，并作进一步延伸。正所谓情景是新的，而道理却是考生所熟知。因而，这一类让考生往往觉得陌生而又熟悉的题目，是最容易丢分的项目。一些常见类型的题目如下：
(2008年广东生物，20)：研究者给家兔注射一种可以特异性破坏胰岛B细胞的药物──链脲佐菌素（STZ）进行血糖调节研究。为了准确判断STZ是否成功破坏胰岛B细胞，应( B )
①在兔饱足状态下 ②在兔空腹状态下 ③测定血糖含量
④测定尿液是否含糖 ⑤测定血液胰岛素含量
A．①③④ B．①③⑤ C．②③⑤ D．②③④
(2009年广东生物，12)：在5个相同的琼脂块上分别放置1—5个水稻胚芽鞘尖端，几小时后将这些琼脂块分别紧贴于5个切去尖端的胚芽鞘切面一侧，经暗培养后，测定胚芽鞘弯曲角度（如右图所示）。正确的结果是( A )
2．对高考实验设计题型的分析
2．1 近九年高考实验设计题的命题趋势
近几年来实验设计题型一直是生物科考试题型设计中的一个亮点。它作为一个题型固定下来，几乎每年都考，但稳中有变。以下为近九年广东高考生物卷中实验设计考查情况（见表1）：
表1 近九年广东高考生物卷中实验设计考查情况
从近九年广东高考试题来看，实验设计题大致占高考总分的16%，是高考生物的重头戏，也是考生们最容易引起拉开差距的题目之一。因此，如何对其命题的趋势及动态作一准确地把握及预测，是当前高考备考的当务之急。
首先，从实验设计考查的知识背景分析，主要于动物生理、植物生理及环保类等三方面。通过对近九年的实验设计题分析来看，对动物生理方面进行考查的有6次，对植物生理方面进行考查的有3次，而对环保类进行考查的有2次。特别是环保类型的实验设计题，由于都涉及到当今社会普遍所面临的问题，如有机物污染物对动物的生理影响、淡水流域的入侵植物水葫芦等等，都是考生所熟知且关注的问题，高考中以此为依托，对其进行深挖，通过设计相关实验，则更能把考生带进命题者所设置的考题中。由此可见，广东高考今后的实验设计，除了在动植物生理方面下功夫之外，环保类型的实验设计也不容小觑。
其次，对近九年的实验设计题型分析，我们不难发现，对于“实验步骤”、“结果的预测”、“结果的分析”及“实验探究”等方面内容均有涉及，其中以“实验步骤”与“结果预测”这两个内容的考查最为频繁。而单一对“实验原理”这一内容的考查却未曾涉及。因此，对于考查频率比较高的实验内容将是今后高考复习与强化训练的重点内容。特别值得一提的是，近几年的高考实验设计的考查题型也逐渐从“验证性实验”向“探究性实验”靠拢，充分说明了高考中对实验的探究能力的要求又更进了一步。
此外，我们单独对2010及2011年的广东高考理综试题来看，都涵盖了教材实验以及在教材实验基础上延伸的实验设计。如2010年的“探究A动物蛋白对小鼠生长的影”及2011年的“叶绿体色素的提取和分离”，都体现了“源于教材又高于教材”的命题思想。特别是其中的实验设计，设置非常新颖，对教材中的相关实验进行了巧妙的连接，如2011年的第29题实验设计，把“提取叶绿素”、“探究pH对叶绿素稳定性的影响”、“色素的分离”、“色素的检测”等相关内容进行了荟萃。这样，既充分考查了相关的知识点和能力要求，又不失灵活与新颖；既紧扣了高考考纲，又达到了“深入浅出”的命题效果。
2.1 近五年高考实验考点分布的情况
表2 近五年广东高考生物卷实验考查的内容分布
考点分布
2007
2008
2009
2010
2011
题号
题号
题号
题号
题号
观察DNA、RNA在细胞中的分布
36
检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质
36
37
6
29
观察线粒体和叶绿体
5
5
24
1
通过模拟试验探究膜的透性
31
观察植物细胞的质壁分离和复原
2
3
探究影响酶活性的因素
38
37
叶绿体色素的提取和分离
32
31
29
观察细胞的减数分裂
27
低温诱导染色体加倍
24
7
探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用
26
探究培养液中酵母菌数量的动态变化
15
土壤中动物类群丰富度的研究
37
27
实验设计
32，34
35
36
29
29
从近五年的广东高考生物卷实验考查内容的分布情况来看，有些考点的考查频率相对较高，如“检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质”、“观察线粒体和叶绿体”、“叶绿体色素的提取和分离”、“实验设计”等，这就要求我们一线教师在平常教学过程中对这一部分的实验的高频考点要有所侧重与关注。特别是对这一类考点，我们除了要对教材的相关内容进行全面细致的复习外，还要注意相应的拓展与综合。比如，在“观察线粒体和叶绿体”这一实验的复习教学过程中，我们除了给学生介绍高倍显微镜下所观察到的“线粒体与叶绿体的形态与分布” 外，我们还要给学生分析，为什么实验观察时线粒体要染色，而叶绿体不必染色？常见的一些实验材料，比如水绵和黑藻，它们的叶绿体呈怎样的形态？因此，在实验过程中，应选取怎样的材料为好？实验的现象才明显？在光线比较集中的地方，叶绿体在细胞中的分布是否均匀？在哪些细胞中，线粒体会相对比较集中？通过细胞质环流，我们能否看到叶绿体的运动？倘若把该实验的高倍显微镜换成电子显微镜，我们又能否看到叶绿体与线粒体的双层膜结构及基粒等等，一连串的问题，都具有很强的针对性与代表性。我们在高考备考复习中予以一定的穿插和引导，不仅能启发学生的思维，还能加深学生对该部分实验的理解，从而提高他们的备考复习信心。更重要的是，这些问题往往会成为历年高考的考查点。要是我们在平常的复习备考中，对这些高频考点的问题予以一定的重视和关注，这样，学生在高考遇到此类问题时，才不会感到陌生，才能迎刃而解。这就需要我们一线教师在平常的教学中要下足功夫，针对性要强。
此外，还有一些高考考纲中规定的实验考点，比如“探究酵母菌的呼吸方式”、“模拟探究细胞表面积与体积的关系”、“模拟尿糖的检测”等，虽然近五年高考中并未提及，但并不等于以后不考或者说不重要，同样也要引起我们的相应重视。
3．教学设想
3．1 考纲要求掌握的实验，一定要给学生进行实操。
对于考纲“生物知识内容表”所列的生物实验，一定要让学生进行实际操作。即使硬件设施相对困难的学校，一线教师也要想办法让学生通过视频观看整个实验的操作流程，要让每个学生都做到“心中有实验”，脑海中能浮现出每个实验的基本操作流程。即使手拿一张白纸，学生也能描绘出整个实验的目的、原理、方法和操作步骤，只有这样，才算基本达到高考备考要求。因为考纲所列的生物实验都是高中理科生必须具备的基本能力，也是高考实验的考查范围。从今年高考来看答卷情况来看，“未做过实验”与“做过相应实验”的考生就有着本质的区别，特别是在对实验步骤、流程进行描述以及对实验做恰当评价的时，“未做过实验”的考生就会无从下手，因为不曾操作过此类实验，心中根本无实验，又何来答卷上准确的描述与评价呢？遇到此类问题，许多考生往往就会不知端倪，然后不了了之，最后造成了不应有的失分。这或许就是不同地区、不同学校今年高考成绩出现明显差距的原因之一。高考，虽不考查学生的实验操作，但并不代表它不能通过高考题来体现，通过实验设计题型来区分考生是否真正做过实验。人教版教材编委包春莹博士就曾在2010年的韶关地区生物教学研讨会上明确表示，“对于做了实验与不做实验的考生，在今后高考中，一定会要有所体现”。无独有偶，紧接着的2011年高考实验设计题就考到了“色素检测方法及主要步骤”，可谓“正中下怀”，是对“做与不做实验都一样能应对高考”这一错误观点的有力回击。试想，倘若从未触碰过此实验的学生，单凭课本教材所学的知识内容，能对整个实验流程有充分的把握与体会吗？即使对其中的实验步骤能略知一二，也很难把完整的实验流程及方法步骤一一述说清楚。相反，真正做过此实验的学生，即使生物学基础不太好，但这个实验步骤及流程的大体框架他还是能够写出来的。
可见，“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”对于那些不重视生物实验的学校及教师，以及一味让学生背实验目的、实验原理和实验现象的老套路必将成为“过去式”。在当今主打“新课程理念”与“素质教育”并行的高考理念下，单靠“死记硬背，纸上谈兵”的功夫想在高考实验题中“浑水摸鱼”是行不通的，最终必然导致失败。
3．2 关注高频考点，把握高考命题动向。
仔细分析近年的高考试题，我们不难发现，许多类似的问题及相关考点，在高考中会呈现出周期性的“波动”。如2006年广东生物卷第37题考查了“某类有机污染物对水生软体动物雌性个体有致畸作用，畸变雌性体内出现雄性生殖器官”；2008年广东生物卷第28题则考查了“研究人员培育了一种称为“裸鼠”的实验动物，这种鼠缺少胸腺，其免疫功能的表现”；2011年第28题的试题背景为“有机锡抑制软体动物雌性个体的雌性激素合成从而影响雌性个体的繁殖功能以及给小鼠食用后会造成其胸腺萎缩”。这一连串的“有机污染物”、“雌性生殖器官的畸变”、“胸腺萎缩”……使人不禁联想到，难道这些高考命题专家本身就是从事这方面研究的专家学者？抑或是专家们对此类问题普遍比较感兴趣？还是这类问题比较是社会热点，比较受人们关注，容易引起考生的共鸣？……这一系列的问题思考，都不得不引起我们的高度重视。我们应当从历年高考试题中用心感悟其给我们带来的信息，善于嗅出其所散发的特殊“气息”，还要结合自己的分析与思考，只有深入地去研究与感悟，才能方知其中的真谛。