例談利用科學(xué)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)命題的思路與方法

安徽 陳淑麗 吳凌龍

近幾年，全國(guó)新課標(biāo)卷Ⅰ理綜生物試題中對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)題的考查力度一直在不斷加大，其中部分實(shí)驗(yàn)直接或間接地考查教材中科學(xué)史上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，科學(xué)史上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)包含著重要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法、巧妙的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維，因此許多方法至今仍廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活實(shí)踐中，這就要求教師在教學(xué)過(guò)程中不僅要讓學(xué)生理解透徹經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，還要嘗試將科學(xué)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改編，命制與高考題型類似的實(shí)驗(yàn)試題，并引導(dǎo)高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)生通過(guò)分析改編的實(shí)驗(yàn)試題，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力逐漸提高，從而在高考中取得更好的成績(jī)。特別是在二輪復(fù)習(xí)過(guò)程中，這方面的實(shí)驗(yàn)練習(xí)尤為重要。下面筆者就以改編的一道包含實(shí)驗(yàn)試題的綜合應(yīng)用題為例，談?wù)勅绾我钥茖W(xué)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行命題。

【例題1】香蕉（3n=33）是人們生活中常食用的水果，果實(shí)未成熟時(shí)呈綠色，完全成熟后呈黃色，果肉更軟、更甜。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）香蕉果實(shí)成熟過(guò)程中含量明顯增多的激素是__________，果肉變軟與細(xì)胞壁中的____________ （填物質(zhì)）降解有關(guān)，綠色逐漸褪去的原因是_____________________________________________ 。

（2）香蕉果實(shí)沒(méi)有種子的原因是______________________________ 。

（3）香蕉等植物光合色素的吸收光譜如圖所示。請(qǐng)以水綿為實(shí)驗(yàn)材料驗(yàn)證圖示結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)期結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)材料：水綿、清水（含好氧菌）、顯微鏡、載玻片、蓋玻片、三棱鏡、光源。

實(shí)驗(yàn)思路：__________________________________________________________ 。

預(yù)期結(jié)果：__________________________________________________________ 。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：__________________________________________________________ 。

【參考答案】（1） 脫落酸和乙烯（1分，寫(xiě)一個(gè)不得分）

纖維素和果膠（1分，寫(xiě)一個(gè)不得分） 在成熟過(guò)程中，葉綠素逐漸分解（2分）

（2）香蕉為三倍體植物，在減數(shù)分裂時(shí)同源染色體聯(lián)會(huì)紊亂，不能產(chǎn)生正常的生殖細(xì)胞（2分）

（3）實(shí)驗(yàn)思路：制作含好氧菌和水綿的臨時(shí)裝片，先在沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境中放置一段時(shí)間，再用透過(guò)三棱鏡的光照射臨時(shí)裝片，用顯微鏡觀察好氧菌的分布（4分）預(yù)期結(jié)果：好氧菌主要聚集在紅光區(qū)和藍(lán)紫光區(qū)（2分）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光（2分）

【命題分析】

一、本題的主要命題思路

命題思路1：注重考查基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能和基本方法。本題考查的知識(shí)點(diǎn)均為學(xué)生應(yīng)熟練掌握的基本知識(shí)，如細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)、植物激素的種類及作用、吸收光能的色素、減數(shù)分裂等。

命題思路2：注重考查知識(shí)點(diǎn)間的內(nèi)在聯(lián)系。改編后的試題綜合考查了三個(gè)模塊的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，注重考查知識(shí)點(diǎn)間的內(nèi)在聯(lián)系，如香蕉在成熟過(guò)程中，在脫落酸、乙烯的調(diào)節(jié)作用下，纖維素、淀粉水解成二糖、單糖，使得水果變軟、變甜，葉綠素合成減少，并且不斷降解，所以青香蕉變成黃香蕉。要準(zhǔn)確作答，則需要綜合分析，因此，此類題能培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力，屬于高考能力考查中的較高要求。

命題思路3：體現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際的新課程理念。高考生物學(xué)科命題要充分體現(xiàn)生物課程的科學(xué)課程性質(zhì)，注重理論聯(lián)系實(shí)際，關(guān)注科學(xué)技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。理論聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際是新課程的理念之一，該題以生活中常見(jiàn)的水果為試題情境，進(jìn)行生物知識(shí)的綜合考查，考查學(xué)生利用生物學(xué)知識(shí)解釋生活中的生物學(xué)現(xiàn)象，還能體現(xiàn)學(xué)生所具備的生物學(xué)科核心素養(yǎng)的水平。

命題思路4：科學(xué)探究與獲取信息能力并重。實(shí)驗(yàn)與探究能力也是新課程的理念之一，更是高考考查的“四大能力”中的重點(diǎn)考查能力之一。該題在考查實(shí)驗(yàn)探究能力方面，主要考查實(shí)驗(yàn)思路、實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)，以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，也鮮明地體現(xiàn)了生物科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)方法。在考查能力方面，主要考查學(xué)生從圖中獲取信息并運(yùn)用獲取的信息進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的能力。

二、考查知識(shí)點(diǎn)及能力分析

本題以學(xué)生生活中常見(jiàn)的水果為試題情境，主要考查的知識(shí)包括細(xì)胞壁的主要成分、三倍體植物、減數(shù)分裂、植物的激素調(diào)節(jié)、光合色素吸收的光、光合作用的產(chǎn)物等。（1）（2）主要考查學(xué)生的知識(shí)理解能力，即能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與觀點(diǎn)，通過(guò)綜合分析對(duì)生物學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行解釋。（3）主要考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)與探究能力中的綜合運(yùn)用所學(xué)的生物學(xué)知識(shí)及實(shí)驗(yàn)原理、方法和技能，驗(yàn)證生物學(xué)事實(shí)的能力，而實(shí)驗(yàn)?zāi)康念}干中沒(méi)有直接給出，要求學(xué)生從圖示中讀取出來(lái)，這又是考查學(xué)生利用圖解表述生物學(xué)事實(shí)的能力。此題測(cè)試的結(jié)果統(tǒng)計(jì)顯示，學(xué)生平均得分為6分，可見(jiàn)屬于難題。但是，如果學(xué)生對(duì)人教版教材必修1第100頁(yè)中恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)有所了解，則簡(jiǎn)單得多。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)思路就是恩格爾曼的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)過(guò)程，教材中有明確的表述，稍作調(diào)整就是正確答案。這道題是通過(guò)改編科學(xué)史上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，變相考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，同時(shí)也考查了學(xué)生對(duì)科學(xué)史的理解情況，即該實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的科學(xué)思維和方法，如實(shí)驗(yàn)材料的選擇，水綿的葉綠體呈螺旋狀有規(guī)律的分布在細(xì)胞中，三棱鏡將光能進(jìn)行分散，利用好氧菌的分布從而分析色素吸收的光能。

三、其他試題改編示例

科學(xué)史上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)有的在教材正文中，有的在資料分析中，還有的在課后習(xí)題和視野拓展中。只要是教材中的實(shí)驗(yàn)，教師都要指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)思路等，逐漸形成科學(xué)思維，并掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，從而提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。在光合作用一節(jié)中，類似的實(shí)驗(yàn)改編材料，如薩克斯的“半葉法”實(shí)驗(yàn)、魯賓和卡門的氧氣來(lái)源實(shí)驗(yàn)、卡爾文的碳的轉(zhuǎn)移途徑實(shí)驗(yàn)等都可以進(jìn)行改編，可換一種角度、換一個(gè)問(wèn)題去考查。

【例題2】如何驗(yàn)證光合作用只有在光照條件下才能產(chǎn)生淀粉，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)思路、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)論（薩克斯的“半葉法”實(shí)驗(yàn)改編）。

實(shí)驗(yàn)原理：淀粉遇碘變藍(lán)色，葉片中的有機(jī)物主要是淀粉。

實(shí)驗(yàn)材料及試劑：盆栽天竺葵、錫箔紙、夾子、無(wú)水乙醇、碘液、酒精燈等。

實(shí)驗(yàn)思路：__________________________________________________ 。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：__________________________________________________ 。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：__________________________________________________ 。

【答案】將盆栽天竺葵置于黑暗條件下處理一段時(shí)間，充分消耗掉葉片內(nèi)原有的淀粉；將一片葉子的一半遮光后，將植物重新放回光下放置5～7 h；摘下遮光的葉片，放在酒精中隔水加熱到葉片變成淡黃色；取出葉片滴加碘液，觀察葉片顏色變化 遮光部分不變色，不遮光部分變藍(lán)色 綠色葉片在光照下才能產(chǎn)生淀粉

2018年高考《考試大綱》中理科綜合部分將堅(jiān)持把創(chuàng)新思維和學(xué)習(xí)能力考查滲透到整個(gè)命題過(guò)程中，向?qū)W生提供新知識(shí)或原有知識(shí)的延伸拓展信息，考查學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新精神。利用科學(xué)史上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)試題改編，就是變換一種形式考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，關(guān)鍵是教師要做有心人，將科學(xué)史上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)靈活地改編，應(yīng)用到平時(shí)的復(fù)習(xí)中去，既復(fù)習(xí)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)，又提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。