例談高考生物實驗探究題的類型及應對策略

安徽

新課程理念要求教學要從對知識的傳授轉向對學生的關鍵能力與學科核心素養的培養，高考試題近年來對學生關鍵能力與學科核心素養的考查越來越明顯，特別是對實驗探究能力的考查。實驗探究題是考查關鍵能力與學科核心素養的一類重要題型，近幾年的全國卷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有涉及，分值一般在10 分以上。但從閱卷反饋的信息來看，該類型題目學生的得分普遍偏低。這是因為實驗探究類題目對思維、能力和規范答題的要求較高，是高考的難點所在。本文對實驗探究題的類型和考查方式進行分析并提出應對策略，以期為廣大同人的教學提供參考。

1.實驗探究題的類型和考查方式

《普通高中生物學課程標準（2017 年版）》（以下簡稱《課程標準》）以及《普通高等學校招生全國統一考試大綱的說明》（以下簡稱《考試說明》），都對實驗與探究能力有明確的要求（如表所示）。根據表中的要求并結合近幾年全國卷中的實驗探究類試題，筆者將實驗探究題分為實驗評價題、實驗設計題、實驗分析題3 種類型。

表 《課程標準》及《考試說明》中對實驗探究能力的要求

1.1 實驗評價題

實驗評價題是指對題目中給出的實驗材料或操作步驟等進行評價，指出其中的錯誤、找出正確的方案或進行修訂等。該類型的題目要求學生熟練掌握教材實驗的目的、原理、操作步驟和操作技能等，并能將這些實驗涉及的方法和技能進行遷移和綜合運用。此類題目在高考中多以選擇題形式出現，難度中等。

【例1】（2014 年，全國卷Ⅰ，第4 題）下列關于植物細胞質壁分離實驗的敘述，錯誤的是 （ ）

A.與白色花瓣相比，采用紅色花瓣有利于實驗現象的觀察

B.用黑藻葉片進行實驗時，葉綠體的存在會干擾實驗現象的觀察

C.用紫色洋蔥鱗片葉外表皮不同部位觀察到的質壁分離程度可能不同

D.紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的液泡中有色素，有利于實驗現象的觀察

【答案】B

【分析】“觀察植物細胞的質壁分離和復原”是《考試大綱》中“生物知識內容表”所列的生物實驗，本題在該教材實驗的基礎上，讓考生判斷不同實驗材料對實驗結果的影響，屬于對實驗材料的評價，考查了考生的知識遷移能力和批判性思維。解答此題需要理解并熟記教材實驗中采用紫色洋蔥的原因：紫色色素在液泡中，便于觀察實驗現象，如果所選材料的液泡顏色不明顯，也可觀察到細胞質中的顏色，如黑藻的葉綠體，明白這兩點，便可輕易選出答案。

【例2】（2016 年，全國卷Ⅰ，第3 題）若除酶外所有試劑已預保溫，則在測定酶活力的實驗中，下列操作順序合理的是 （ ）

A.加入酶→加入底物→加入緩沖液→保溫并計時→一段時間后檢測產物的量

B.加入底物→加入酶→計時→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產物的量

C.加入緩沖液→加入底物→加入酶→保溫并計時→一段時間后檢測產物的量

D.加入底物→計時→加入酶→加入緩沖液→保溫→一段時間后檢測產物的量

【答案】C

【分析】此題是酶活力的測定實驗，讓考生在多個設計方案中找出正確的操作順序，屬于對實驗步驟的評價，考查了考生的高中生物實驗的基本操作技能和實驗方案的設計能力。酶促反應具有高效性，且易受反應條件的影響，這是此題考查的基本知識點。酶與底物接觸后要立即計時，且為了維持實驗條件的穩定，反應要在緩沖液中保溫進行，可見只有C 項符合要求。

1.2 實驗設計題

實驗設計題是指為達到一定的實驗目的，要求考生根據題目給出的材料或自行選擇材料，利用“觀察與實驗”“假說演繹”“建立模型”等方法設計實驗方案，探究或驗證簡單的生物學現象。一般要求考生寫出實驗的設計思路并預期實驗結果或得出實驗結論，或者對已經設計但不完整的實驗方案進行補充完善。此類題目在高考中一般以非選擇題的形式出現，難度較大。

【例3】（2019 年，全國卷Ⅰ，第29 題節選）將生長在水分正常土壤中的某植物通過減少澆水進行干旱處理，該植物根細胞中溶質濃度增大，葉片中的脫落酸（ABA）含量增高，葉片氣孔開度減小?；卮鹣铝袉栴}。

（3）有研究表明：干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA 引起的。請以該種植物的ABA 缺失突變體（不能合成ABA）植株為材料，設計實驗來驗證這一結論。要求簡要寫出實驗思路和預期結果。

【答案】取ABA 缺失突變體植株在正常條件下測定氣孔開度，經干旱處理后，再測定氣孔開度。預期結果是干旱處理前后氣孔開度不變；將上述干旱處理的ABA 缺失突變體植株分成兩組，在干旱條件下，一組進行ABA處理，另一組作為對照組，一段時間后，分別測定兩組的氣孔開度。預期結果是ABA 處理組氣孔開度減小，對照組氣孔開度不變。

【分析】此題要求考生從題目中獲取信息，設計實驗來驗證題目中給出的結論，寫出實驗的設計思路并預期實驗的結果，考查了考生的實驗探究能力、綜合運用能力和規范答題能力等。該題目的原型為人教版高中生物必修1 第2 章第5 節“技能訓練”中的實驗設計題：證明某種無機鹽是植物生長發育所必需的，需要設計兩次對照分別證明結論中的兩個要點，這是此題的難點所在，考生很容易回答不完整。所以，上課時教師要講清楚二次對照的意義。

【例4】（2018 年，全國卷Ⅱ，第29 題）為研究垂體對機體生長發育的作用，某同學用垂體切除法進行實驗。在實驗過程中，用幼齡大鼠為材料，以體重變化作為生長發育的檢測指標。回答下列問題：

（1）請完善下面的實驗步驟

①將若干只大鼠隨機分為A、B 兩組后進行處理，A 組（對照組）的處理是_____________；B 組的處理是____________。

②將上述兩組大鼠置于相同的適宜條件下飼養。

③__________________________________。

④對所得數據進行統計處理與分析。

（2）實驗結果與分析

B 組大鼠生長發育的狀況不如A 組，出現這種差異的原因是由于B 組的處理使大鼠缺失了來源于垂體的__________激素和__________激素。

【答案】（1）①手術但不切除垂體 切除垂體

③每隔一定時間，測定并記錄兩組大鼠的體重（2）生長 促甲狀腺

【分析】本題以“研究垂體對機體生長發育的作用”為情境，要求考生明確實驗的自變量和因變量，依據實驗設計應遵循的原則，寫出待完善的實驗步驟，并對實驗結果進行分析。考查了考生的實驗探究能力以及激素調節的相關知識。解答此題，首先要清楚對照實驗應遵循的一些原則，如單一變量原則，所以對照組大鼠雖然不切除垂體但也要手術，排除手術因素對實驗結果的影響。其次，要知道對照實驗設計的三部曲：分組編號，自變量處理，培養并測定因變量。

1.3 實驗分析題

實驗分析題是指題目中給出實驗過程或實驗方案，要求考生對實驗現象和實驗結果進行解釋、分析和處理。一般要求考生寫出實驗依據的原理、對實驗現象進行解釋以及得到的結果或結論等。此類題目在高考中一般以非選擇題的形式出現，難度中等。

【例5】（2018 年，全國卷Ⅰ，第31 題）為探究不同因素對尿量的影響，某同學用麻醉后的實驗兔進行不同的實驗，實驗內容如下：

a.記錄實驗兔的尿量（單位：滴/分鐘）。

b.耳緣靜脈注射垂體提取液0.5 mL，記錄尿量。

c.待尿量恢復后，耳緣靜脈注射20% 葡萄糖溶液15 mL，記錄尿量。取尿液做尿糖定性實驗。

回答下列問題：

（1）該同學發現，與a 相比，b 處理后實驗兔尿量減少，其主要原因是____________________________。

（2）c 處理后，腎小管腔內液體的滲透壓會升高，實驗兔的尿量會________。取尿液加入斐林試劑做尿糖定性實驗出現磚紅色，說明尿液中含有__________。

（3）若某實驗兔出現腹瀉，尿量減少現象，導致尿量減少的主要原因是血漿滲透壓升高，刺激了存在于_____的滲透壓感受器，從而引起尿量減少。

【答案】（1）垂體提取液中含有抗利尿激素，促進了腎小管和集合管重吸收水 （2）增加 葡萄糖

（3）下丘腦

【分析】本題以“麻醉兔的尿量變化實驗”為情境，要求考生分析實驗現象，并結合生命活動調節的有關知識，考查了考生對實驗結果的分析、交流與推理能力。（1）是要求回答“原因”的題目，教材中一般都能找到相關的原理，教師要教會學生在新情境中運用教材知識的能力。（2）（3）考查的是“識記”水平，學生要熟記教材中的重點知識，如還原糖檢測的原理、下丘腦的功能等。

2.實驗探究題的應對策略

《課程標準》特別強調對學生學科核心素養以及關鍵能力的培養，而實驗探究類題目能全面考查學生的實驗能力、創新能力、綜合運用能力以及分析和解決問題的能力，相信在高考中對此類題目的考查比重會越來越大。這類題目對于學生而言也是難點，區分度很大，很多考生在考場上往往無所適從。關于如何應對這一問題，筆者通過對高考試題的分析并結合日常教學經驗，提出以下4 點教學建議。

2.1 重視實驗教學，培養科學探究能力

受實驗室條件、教師觀念以及知識教育的影響，很多教師在進行實驗教學時往往只是“講實驗”，而不是讓學生去實際操作實驗。所以很多學生的實驗操作能力和實驗探究能力非常薄弱，這是實驗類題目成為學生難點的一個重要原因。教師要做的是扭轉觀念，設法創造條件，讓學生完成教材中的必做實驗，切實提高學生的實驗探究能力。這不僅僅是應對高考，更是國家教育方針對人才培養的根本要求。

不具備實驗室條件時，教師可以結合學校實際和當地的鄉土特色，對教材實驗的材料、用具等進行改進，創造條件開設實驗課。例如，一個雞蛋和一支毛細吸管就可以做滲透作用的實驗，一些不同顏色的玻璃珠就可以做孟德爾遺傳規律模擬實驗和標志重捕法調查種群密度模擬實驗等。此外，還可以結合一些綜合實踐活動或項目學習，設計一些探究性活動或實踐性活動，培養學生的探究能力和科學品質。例如，給校園植物掛牌、調查當地某條河流的水污染情況等都是很好的活動。

2.2 進行針對性訓練，發展科學思維

對于實驗類的題目，教師要收集近幾年全國卷的真題，并結合自己改編或原創的試題，對學生進行針對性訓練。俗話說，熟能生巧，量變積累一定會引起質變。針對性訓練可在考前三輪復習時采用微專題的方式進行，建議用時不低于3 個課時。實驗思路的設計往往對思維的要求層次較高，通過針對性訓練不僅可以提高學生的實驗探究能力，還可以發展學生的科學思維。

例如，對高考?？嫉囊活悓嶒炋骄款}：設計實驗并寫出實驗思路和預期實驗結果。教師可以用2019 年全國卷Ⅰ第29 題（設計實驗驗證干旱條件下氣孔開度減小的原因）、2019 年全國卷Ⅲ第29 題（設計實驗驗證植物對無機鹽離子吸收的偏好性）、2017 年全國卷Ⅰ第29 題（設計實驗確定一種新病毒的核酸類型）等進行真題訓練。還可以收集整理教材上的一些探究類實驗，把它們改編為高考題的形式，在考前對學生進行再一次的強化，如必修1 第2 章第5 節中的“技能訓練”：證明某種無機鹽是植物生長發育所必需的；第4 章自我檢測中的“技能應用”：設計實驗探究溫度是否影響水分子通過半透膜的擴散速率等。

2.3 強調重點知識，區分易混淆概念

日常實驗教學中，教師要強調一些重點知識，如高倍顯微鏡的使用、變量的控制、無菌操作、對照實驗的設計方法等，這些都是高中生物實驗的最基礎知識和基本操作技能。教師可以在考前設計一些知識清單提供給學生，幫助學生記憶。比如對照實驗的設計原則及其變量的控制，2018 年全國卷Ⅱ第29 題就進行了考查。另外，學生有很多易混淆的關于實驗的概念，教師要給學生講清楚，如對照實驗與對比實驗、驗證實驗與探究實驗、實驗結果與實驗結論等，學生很容易因概念不清而答非所問。例如，2019 年全國卷Ⅰ第29 題要求寫出“預期實驗結果”，有的考生寫成了“實驗結論”；2019 年全國卷Ⅲ第29 題其實是一個“探究性實驗”，需要寫出兩個實驗結果，有些考生理解成了“驗證性實驗”，就只寫出了一個實驗結果。

2.4 規范答題，減少非知識性失分

實驗題中的實驗設計題往往需要用長句子或整段話來回答，而且要求回答的內容精練、思路清晰、語言專業。考生常因回答時字跡不工整、語言不專業、抓不住重點等不規范的答題現象而失分，因此，教師在教學中還要重視培養學生的規范答題能力。以2019 年全國卷Ⅰ第29 題（3）為例，參考答案共有144 個字符，相當于一篇短文。針對這些問題，教師在日常教學時，可以布置一些“小寫作”的作業，限定字數，要求學生用規范的生物學術語完成，教師再根據不同學生出現的問題進行講評，以達到訓練的目的。

3.結束語

綜上所述，以考查關鍵能力和學科核心素養為主的高考實驗探究題，在全國卷中以多種形式出現過，且比重越來越大，是學生面臨的難點和易失分點。教師在日常教學中要足夠重視，并在考前加以針對性輔導，以幫助學生科學應對。