表格在高中探究性習(xí)題中的運用

吳海峰

高中生物實驗分兩種類型——驗證性實驗和探究性實驗（包括研究性課題）。由于后者更能體現(xiàn)探究能力、實驗設(shè)計能力和運用生物學(xué)知識和方法分析和解決實際問題能力；更能體現(xiàn)科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神和創(chuàng)新意識，是高考中為高校選拔人才的較好材料，近年來一直被沿用，但是平時的練習(xí)中卻偏少，因此遇到這類題型，學(xué)生就會感到茫然，尤其是表格類探究性實驗習(xí)題。下面是筆者經(jīng)過整理、歸類、分析出四種類型，以期引導(dǎo)學(xué)生提高分析問題和解決問題的能力。

1 獲取表達(dá)表格信息

表格以其獨特的檢測作用，一直是高考試卷中的熱點和亮點。在日常的教學(xué)中，教師經(jīng)常運用圖像圖表對學(xué)生進(jìn)行有針對性的訓(xùn)練，則會提高學(xué)生從圖像圖表中快速獲取信息，并準(zhǔn)確地表達(dá)信息的能力。

【例1】 （2008年江蘇高考·節(jié)選）為研究酵母菌種群密度的動態(tài)變化，某同學(xué)按表1所列條件進(jìn)行了A、B、C和D共4組實驗，用1 000 mL錐形瓶作為培養(yǎng)器皿，棉塞封口，在25℃下靜置培養(yǎng)，其他實驗條件均相同，定時用血球計數(shù)板計數(shù)。根據(jù)實驗結(jié)果繪出的酵母菌種群密度變化曲線圖如圖1所示，請分析回答以下問題。

（1） 圖中曲線①、②和③分別是 組、 組和 組的結(jié)果。

（2） B組和A組的實驗結(jié)果不同的原因是B組

。

（3） D組和B組的實驗結(jié)果不同的原因是D組

。

解析：培養(yǎng)液中物質(zhì)的濃度過大，會造成細(xì)胞滲透失水而抑制酵母菌的生長繁殖，因此①、②曲線所示是A或B組，③、④民線報增為C或D組。培養(yǎng)液體積越小，則瓶內(nèi)氧氣越多，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，生長繁殖快，達(dá)到最大數(shù)量的時間短，故①組是B，②組是A，③組是D，④組是C。B組和A組的濃度一樣，只有體積不同，故實驗結(jié)果的差異是由體積造成的，培養(yǎng)液較多，與空氣接觸面積較小，故供氧較少；D組和B組的體積相同而濃度不同，實驗結(jié)果不同只能是由濃度不同造成的，葡萄糖濃度較低，故營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)較少。

答案：（1） B、A、D （2） 培養(yǎng)液較多，與空氣接觸面積較小，故供氧較少 （3） 葡萄糖濃度較低，故營養(yǎng)物供應(yīng)較少。

評價：本題考查“表”、“圖”、“文”信息的轉(zhuǎn)換能力以及根據(jù)所給信息進(jìn)行分析、判斷和處理問題的能力。教師在教學(xué)中經(jīng)常應(yīng)用圖像圖表，并有意識地引導(dǎo)學(xué)生，可幫助學(xué)生提高識圖、讀圖的能力及從圖中獲取信息、圖文轉(zhuǎn)換、語言表達(dá)的能力。除此以外，教師應(yīng)用圖像圖表教學(xué)，還可以幫助提高學(xué)生的觀察能力、繪圖能力、解釋數(shù)據(jù)能力，提高學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，促進(jìn)學(xué)生形象思維和抽象思維的提高。

2 設(shè)計實驗記錄表格

根據(jù)實驗?zāi)康?，用表格形式記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，表達(dá)實驗結(jié)果，是生物新課程標(biāo)準(zhǔn)明確要求中學(xué)生應(yīng)有的一種能力。設(shè)計表格時，教師要注意列和行中每項所表示的含義和單位。對于較復(fù)雜的表格，表頭的設(shè)計較關(guān)鍵。

【例2】 某小組確定研究課題：探究植物細(xì)胞外界溶液濃度與質(zhì)壁分離的關(guān)系。該小組選用水生植物黑藻作為實驗材料，并作實驗假設(shè)：如果將其葉片分別置于不同濃度的蔗糖溶液中，其細(xì)胞失水量隨著外界溶液濃度增加而增加。該小組學(xué)生設(shè)計實驗步驟如下：配制10%、20%、30%蔗糖溶液，分別盛于培養(yǎng)皿中。從黑藻莖上取下葉片，用吸水紙吸干葉片上的水分，并制成裝片，顯微鏡下觀察，選取5個細(xì)胞測量其A、B（如圖2A為細(xì)胞的長度，2B為原生質(zhì)體長度）。在此基礎(chǔ)上，請你參與設(shè)計、分析與討論。

（1） 請你設(shè)計一表格，用于記錄數(shù)據(jù)，計算并記錄B/A（%）值。

（2） 該小組同學(xué)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作曲線，如圖3所示。請你就該結(jié)果作分析并得出結(jié)論。

① ；

② 。

結(jié)論： 。

解析：（1） 分析實驗材料確定表格設(shè)計項目：① 根據(jù)題干提供的信息，探究“植物細(xì)胞外界溶液濃度與質(zhì)壁分離的關(guān)系”實驗的自變量是不同蔗糖濃度，因變量是“由細(xì)胞的長度A和原生質(zhì)體長度B計算得出的B/A（%）值”，由此推出表格應(yīng)體現(xiàn)B、A、B/A值。② 實驗材料是“選取5個細(xì)胞”，是為了避免實驗中的偶然性，必須對其測量項取平均值，由此推出表格應(yīng)體現(xiàn)5個細(xì)胞及平均值。③ 蔗糖溶液要求配制“10%、20%、30%”三種，因此表格應(yīng)體現(xiàn)三種蔗糖溶液的濃度。

（2） 正確的結(jié)論來源于準(zhǔn)確的讀圖與析圖：為了增加實驗結(jié)果的直觀性，對表格數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)曲線格式轉(zhuǎn)化，得到的B/A（%）值繪制成曲線。通過曲線不難看出：① B/A值越小，說明質(zhì)壁分離程度越大。② 隨著外界溶液濃度的增大，B/A值下降，說明質(zhì)壁分離程度隨溶液濃度增大而增大。從而得到結(jié)論：細(xì)胞失水量隨著外界溶液濃度的增大而增加。

答案：（1）見表2

（2） ① B/A值越小，說明質(zhì)壁分離程度越大

② 隨著溶液濃度的增大，B/A值下降，說明質(zhì)壁分離程度隨外界溶液濃度增大而增大

結(jié)論：質(zhì)壁分離程度（細(xì)胞失水量）隨著外界溶液濃度的增大而增加

評價：本題以教材中“探究植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗”的相關(guān)知識為著眼點，以設(shè)計表格處理實驗數(shù)據(jù)為依托，著重考查學(xué)生合理運用數(shù)學(xué)模型處理問題的能力，屬于較高的能力要求。

3 用表格體現(xiàn)實驗過程

表格便于學(xué)生快速、準(zhǔn)確地領(lǐng)悟生物實驗以及生物研究的精髓。實驗不僅要讓學(xué)生體會什么是無關(guān)變量、自變量、因變量、對照實驗，而且實驗需要的材料用具較多，實驗組數(shù)也較多，要求操作快速而準(zhǔn)確地掌握和分析與運用，對于學(xué)生而言，有很大的難度。

【例3】 為探究加酶洗衣粉的洗滌效果，按表3的順序進(jìn)行實驗操作。

（1） 該實驗的目的是 。

（2） 請分析該同學(xué)的實驗設(shè)計中存在的問題，并提出改進(jìn)措施 。

（3） 步驟3和步驟4順序能否調(diào)換？并說明理由。

（4） Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號燒杯加入的自來水、洗衣粉、含油漬的衣服及保溫時間、攪拌速度和時間均相同。這是為了 ，以便得出科學(xué)結(jié)論。

解析：結(jié)合已有生活經(jīng)驗可知，影響加酶洗衣粉的因素有水溫、水量、水質(zhì)、洗衣粉的量、衣物的質(zhì)料和大小及浸泡時間、洗滌時間等。在這些因素中，水溫是要研究的對象，而其他對象應(yīng)在實驗中保持不變；這是為了避免因水量、水質(zhì)、洗衣粉的量、衣物的質(zhì)料和大小及浸泡時間和洗滌時間不同給實驗結(jié)果帶來誤差。選擇什么樣的水溫進(jìn)行實驗最符合實際情況呢？實驗者應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)匾荒曛械膶嶋H氣溫變化來確定水溫，這是確定實驗變量的基本原則。通常情況下，冬季、春季、秋季、夏季的水溫分別選取5 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃，因為這四個水溫比較符合實際情況，對現(xiàn)實也有指導(dǎo)意義。

答案：（1） 探究不同溫度對加酶洗衣粉的洗滌效果的影響 （2） 應(yīng)選用大小相同的白布，分別滴加4滴同種的植物油，使油漬大小相同；選擇的水溫不合適，考慮洗滌成本，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)匾荒曛械膶嶋H氣溫變化來確定水溫，如選取5 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃的水溫 （3） 不能調(diào)換，因為加酶洗衣粉中的酶在常溫時會分解部分油漬 （4） 避免因無關(guān)變量的不同給實驗結(jié)果帶來誤差。

評價：本題是一個知識的鞏固實際運用試題，考查了酶在生產(chǎn)生活中的合理使用。學(xué)生只要掌握實驗變量與反應(yīng)變量的因果關(guān)系、無關(guān)變量和額外變量的干擾分析與排除方法、科學(xué)性原則、平行重復(fù)原則、單一變量原則、控制與平衡控制原則、對照原則等知識，就能清晰地研究實驗變量與反應(yīng)變量的關(guān)系。

4 用表格分析實驗結(jié)論

通過表格對比分析，邏輯推理，設(shè)置問題，啟發(fā)學(xué)生構(gòu)建知識點的自然銜接，同時喚起了有效信息的提取，從而提高了學(xué)生的分析探究性實驗問題效率。

【例4】 （2010·皖南高三八校聯(lián)考）科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，紫外光可抑制植物生長。原因是紫外光增加了植物體內(nèi)吲哚乙酸氧化酶（含鐵蛋白）的活性，而吲哚乙酸在吲哚乙酸氧化酶的作用下可被分解為3-甲基氧化吲哚（不能促進(jìn)細(xì)胞伸長）。為驗證紫外光抑制植物生長與吲哚乙酸的氧化有關(guān)，請補充下列實驗設(shè)計并完成相關(guān)的實驗分析。

（1） 材料用具：燕麥幼苗，完全培養(yǎng)液、缺鐵培養(yǎng)液（以上溶液濃度均適宜），蒸餾水，瓊脂塊，刀片等。

（2） 實驗步驟：

① 準(zhǔn)備4個配有培養(yǎng)支架的燒杯，分別標(biāo)記為A、B、C、D。

② 向A和B燒杯中加入等量適量的完全培養(yǎng)液，C和D燒杯中加入等量適量的缺鐵培養(yǎng)液。

③ ，平均分成四組，分別放在A～D4組燒杯中培養(yǎng)一段時間。

④ 給予A、C適宜的可見光光照，給予B、D

光照，繼續(xù)培養(yǎng)一段時間。

⑤ 切下幼苗的胚芽鞘尖端，分別用瓊脂塊收集生長素，并對應(yīng)標(biāo)記為a、b、c、d。

⑥ 將a～d含生長素的瓊脂塊兩兩分組，并分別置于去尖端的胚芽鞘兩側(cè)（分組號標(biāo)記為①～⑥，如圖4），培養(yǎng)一段時間后，觀察胚芽鞘的彎曲情況。

（3） 請預(yù)測圖4中第①、④組胚芽鞘的生長情況：① ；④ 。

圖4中第 組胚芽鞘的生長情況可證明紫外光抑制植物的生長與吲哚乙酸的氧化有關(guān)。

解析：用表格直觀地展示和分析實驗步驟（表4）。

因此由表格可知，A燒杯中的胚芽鞘有吲哚乙酸氧化酶，能正常合成生長素；作為空白對照，而B燒杯中的胚芽鞘有吲哚乙酸氧化酶，那么紫外光增加了植物體內(nèi)吲哚乙酸氧化酶（含鐵蛋白）的活性，而吲哚乙酸的吲哚乙酸氧化酶的作用下可被分解為3-甲基氧化吲哚（不能促進(jìn)細(xì)胞伸長），導(dǎo)致吲哚乙酸含量比A中少。所以①組中a側(cè)（左側(cè)）生長素濃度高于b側(cè)，于是向右（b側(cè)）彎曲生長。第④組的胚芽鞘兩個瓊脂塊是b、c，分別來自接觸過B、C兩燒杯胚芽鞘尖端的瓊脂塊。B燒杯中胚芽鞘由于紫外光照射，胚芽鞘中吲哚乙酸含量減少；而C燒杯中胚芽鞘由于在缺鐵培養(yǎng)液中培養(yǎng)，無吲哚乙酸氧化酶，那么沒有該酶，不會將吲哚乙酸氧化，所以生長素含量要比A多；D燒杯中的胚芽鞘無吲哚乙酸氧化酶，那么沒有該酶，紫外線也不能發(fā)揮作用，不會將吲哚乙酸氧化，所以生長素含量要比A多。綜合上述分析，四組的生長素多少分布情況為：c=d>a>b。所以，預(yù)測圖中胚芽鞘生長情況為①組是向b側(cè)彎曲，④組c側(cè)生長素多于b側(cè)，故仍然向b側(cè)彎曲。A組與b組對照，說明紫外光抑制植物生長；A組與C組對照，說明含鐵即吲哚乙酸氧化酶抑制植物生長。故綜合可以推測出紫外光抑制植物的生長應(yīng)該與氧化酶氧化吲哚乙酸有關(guān)。

答案：（2）③ 選取生長狀況相同的燕麥幼苗若干株 ④同等強度的可見光和一定強度的紫外光間。

（3） ①向b側(cè)彎曲生長④向b側(cè)彎曲生長 ①

評價：本題是一個知識的延伸遷移試題，考查了植物生長與紫外光、紫外光與吲哚乙酸氧化酶（含鐵蛋白）的活性、吲哚乙酸氧化酶（含鐵蛋白）與鐵的關(guān)系。學(xué)生只有在掌握植物生長和對照性實驗的原則這兩個知識點的基礎(chǔ)上，才能借助表格的方法解決問題。