高考生物实验题型分析例谈
长汀一中 张建华
生物学是一门以实验为基础的自然科学，观察和实验是生物科学研究的重要方法，是学生获取感性知识的重要源泉。在高中生物教学中，实验占有极为重要的地位，在高考理综测试中，生物学实验题已成为理综测试中的一个亮点。2005年考纲明确要求：理解所学实验、实习的内容，包括实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，具备验证相关生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理，能对一些生物学问题进行初步的探究性研究。由于考查学生的的实验操作技能目前还难以实现，因此考查的内容主要集中在实验原理、实验目的、材料用具、方法步骤、操作要领等方面，以及对实验程序、实验现象、实验结论的分析、归纳和总结。本人就相关的一些实验题型进行归类分析以供同仁参考。
一、对实验原理、结果进行分析的实验题
回顾过去几年的高考试题，对这一类型的题目的考查比较多。如99年广东卷第44题“为验证PH对唾液淀粉酶活性的影响，已知实验过程、结果，要求分析实验过程中为什么选择了37℃恒温，为什么出现橙黄色现象，实验结论是什么”？又如2002年春季全国理综第25题，“将马铃薯块茎切取后分别置于浓盐水和清水中，判断一段时间后它们的变化，并解释其原因”。
这类题目主要考查学生对教材所列实验的原理、实验程序等内容的分析、归纳和总结。重点考查学生的具体实验水平、实验的洞察与分析推导能力，运用恰当的语言对实验结果作出科学描述和解释的能力。对于这类题目学生较易入手。主要要审准实验目的和原理，明确验证“生物学事实是什么”或“生物学事实的哪一方面，实验所依据的生物学原理是什么，再运用恰当的生物术语对结果作出科学描述。
例如：将3支洁净试管，分别编上1号、2号和3号，分别注入2 ml可溶性淀粉，将3支试管分别放入37℃的温水、沸水和冰块中10min后，再分别注入1ml新鲜唾液充分摇匀，各保持5 min，再各注入一滴碘液摇匀。
①1号试管中液体的颜色是 ，原因是 。
②2号试管中液体的颜色是 ，原因是 。
③3号试管中液体的颜色是 ，原因是 。
④上述情况说明 。
分析：学生做题时应明确本实验目的是探索酶的活性与温度的关系。实验原理是：淀粉遇碘变蓝，淀粉酶可催化淀粉水解成麦芽糖，麦芽糖遇碘不变蓝。再运用恰当的语言规范答题。
[参考答案]
①棕色，淀粉已分解成麦芽糖，碘遇麦芽糖不变色
②蓝色，温度过高，酶已变性，丧失了催化作用
③蓝色，温度过低，酶的催化作用减弱，已不能进行催化作用
④上述情况说明酶进行催化作用需要适宜的温度
二、改错型实验题
在高考中也常常出现实验改错题。如2001年广东卷38题“为证实二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料”的实验改错题。2001年天津卷第25题“证明生长素（IAA）在植物体内的运输，主要是从植物形态学上端向下端运输，而不能倒转过来运输的实验纠错题等。
此类题主要是在制定实验方案时违背了实验设计的原则。在实验设计时，除了要对所设计的实验有一个整体设想，有一条清晰的思路和操作的可行性外，还要注意科学性原则、单因子变量原则、设立对照实验原则、平等重复原则和充分占有原材料原则等。
例如（2002年全国卷）为验证“镁是植物生活的必需元素”，三位同学进行了实验设计，下列是实验的基本思路。请分别指出三个实验思路能否达到实验目的，为什么？再写出你的设计思路。
（1）实验一：取生长状况一致的大豆幼苗，用符合实验要求的容器进行培养。对照组容器内只盛有蒸馏水，实验组盛有用蒸馏水配制的镁盐溶液。两组置于相同的适宜条件下培养，并对溶液通气，观察比较两组植物的生长发育情况。
（2）实验二：取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中（砂性土壤肥力均匀，容器符合实验要求），对照组浇以蒸馏水，实验组浇以蒸馏水配制的镁盐溶液，两组置于相同的适宜条件下培养，观察比较两组植物的生长发育情况。
（3）实验三：取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中（砂性土壤肥力均匀，容器符合实验要求），对照组浇以含有植物必需的各种元素的完全营养液，实验组浇以不含镁离子的完全营养液，两组置于相同的适宜条件下培养，观察比较两组植物的生长发育情况。
（4）下面由你进行实验设计，请写出你的设计思路。
分析：根据教材中对必需矿质元素的一段叙述，得出该题的基本思路，设置两组实验，一组用完全营养液，一组用只缺少镁的完全营养液培养植物，观察比较两组植物的生长发育情况，即可断定镁是否为必需矿质元素。对溶液进行通气的目的是增加水中氧气的含量，促进根细胞的呼吸作用，有利于根对矿质元素离子的吸收。在题目给出的3个实验设计中：（1）因为蒸馏水和镁盐溶液均缺乏植物必需矿质元素，所以两组植物生长均不正常；（2）和（3）因为两组容器内的砂性土壤中都可能含有镁离子，实验设计都存在缺陷。所以3位同学均违背了科学性原则和可行性原则。
[参考答案]（略）
三、实验设计型实验题
面对高考实验题，考生觉得最棘手的是全过程实验设计，即提供材料信息、药品、用具、实验原理等，要求设计实验思路，写出实验步骤，验证或预测实验结果。这类实验不是教材实验的简单再现，它来源于教材又与教材有别，体现了“源于教材，高于教材”的命题思路。如2003年全国卷第27题，设计实验步骤并预测实验结果，以分别验证脊蛙背根具有传入功能，腹根具有传出功能。2003年春季高考题“为探究光的有无对该种子萌发的影响，根据所给材料和用品设计出实验的方法步骤，预测可能的结果，并分别得出相应的结论。
对这类实验题一般应从以下几方面入手：（1）了解题目要求；（2）明确实验目的；（3）分析实验原理；（4）确定实验思路；（5）设计实验步骤；（6）预测结果和分析。生物的生命活动往往是错综复杂的，影响某一个生命活动的产生和变化的因素常常也很多。为了弄清楚变化的原因和规律，当研究多个因素之间的关系时，往往先控制其他几个因素不变，集中研究其中一个因素变化所产生的影响，这种方法叫控制变量法。这是一种在研究问题时常用的科学实验方法。其中对照实验最为典型。在对这类实验题提出设计思路时，最为关键的是抓住3个变量，即实验变量、相关变量、反应变量。在具体设计过程中，实验变量怎么操纵？相关变量怎么控制？反应变量怎么检测？把握住了3个变量，那么所设计的实验就不会违背科学性原则、对照原则、单因子变量原则。
例如，蝌蚪在发育过程中，前后肢的伸出，头部形成态的改变，鳃的消失，尾部的消失，体形的变化等，都受甲状腺激素的影响。请根据实验材料设计实验，验证甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。
实验材料与用具：15只同时孵化的同种蝌蚪（体长均为15mm），3个相同的玻璃缸，培养皿，小网，坐标纸（1mm×1mm），饲料，甲状腺激素，甲状腺抑制剂，清水。
[分析]本题目要求考生设计实验步骤和预测实验结果。实验目的是验证甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育；实验原理是甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育，甲状腺抑制剂能抑制蝌蚪的生长发育，使蝌蚪的生长发育延迟。清水不影响蝌蚪的正常生长发育。
[实验思路]建立对照实验，实验变量是甲状腺激素、甲状腺抑制剂、清水。无关变量是同种蝌蚪15只（每组5条），适宜的相同水质、饲料、温度等，投药的天数。每天的药量均相同，白天的观察时间、次数均一致。反应变量是蝌蚪的体长、前肢、后肢和尾的变化情况。
[实验步骤]
（1）将3个相同的玻璃缸分别编为1、2、3号；
（2）将15只同时孵化的同种蝌蚪（体长均为15 mm)随机分为3组（每组5条），分别放放3个玻璃缸中，在适宜的相同水质、饲料、温度等条件下饲养；
（3）1号玻璃缸中加入甲状腺激素5mg，2号缸中加入甲状腺抑制剂5mg，3号缸中加不加任何药物；
（4）向1号和2号玻璃缸中连续投药7d，每天一次，药量相同；
（5）实验期间，每天按时观察一次，观察时用小网将蝌蚪捞出，放在培养皿中，再将培养皿放在坐标纸上，观察并测量蝌蚪的体长。观察前肢、后肢和尾的变化，并记录。
[预测实验结果]1号玻璃缸中的蝌蚪前后肢、头部形态改变，尾部变化，体形变化等较快；2号玻璃缸中的蝌蚪身体部位无明显变化；3号玻璃缸中的蝌蚪变化情况介于1号玻璃缸和2号玻璃缸中的蝌蚪之间。
[实验结论]甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。
四、探究性、研究性学习类生物实验题
纵观近几年高考生物学实验，由于探究性、研究性学习更能全面考查学生的知识储备与科学素养，因而受高考命题者青睐，这类题型将成为高考全面考查学生的综合能力和科学素质的新题型，在今后的高考中将占有重要作用。如2001年上海卷，要求考生在以下三个课题：课题一，上海市民加入“中华骨髓库”心态的剖析。课题二：上海地区太阳能利用的可行性研究。课题三，上海地区降雨酸度的调查研究中选出一个课题，陈述选题理由，列出研究计划与研究方法及课题最终的成果形式。2002年上海卷第43题某生物学兴趣小组开展“不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响的课题研究”等。
对于探究性、研究性实验题的一般解题思路是；分析信息，类化课题，确定目标，把握关键，规范格式，推敲思考。实验探究的目的在于解决问题，问题通常是从学生亲身经历的事物，或者是生产和社会发展的现实问题中提出。制定计划是探究性实验活动的关键环节，包括选择实验材料，确定实验用具，配制药品试剂，制定实验方案，确定实验记载格式，预测实验结果和提出实验注意事项等。学生在解答探究性实验类题目时，容易出现遗漏或设计不合理之处，尤其是对实验计划和方法步骤的合理性，以及实验结果和结论的正确性要进行反复推敲和思考。
例如：（2003年上海卷）在普通饲料中加入添加剂可以加速家禽和家畜的生长和增重。某饲料公司新近开发出两种新颖饲料添加剂1号和2号，委托某生物学小组试验这两种饲料的效果。请你为该小组设计一试验方案，方案中应包括：（1）试验具体步骤；（2）用直角坐标图直观地表现和比较试验结果；（3）试验要求在5周内结束。实验室有一批体重15g左右的小白鼠可按需选用作为试验动物。
分析：在设计时主要考虑以下几个方面：（1）为了说明饲料添加剂是否有效，效果如何，必须同用普通饲料喂养的动物进行比较，故要考虑设立对照组；（2）注意确定好检测的指标，如何来判断饲料添加剂的效果，题目中提到“饲料添加剂可以加速家禽和家畜的生长和增重”，因此可以采用单位时间内的增重作为检测指标；（3）注重单因子变量的原则，各小组除了饲料添加剂的不同之外，其余的如实验对象，生存的环境、生存的条件都必须相同；（4）用直角坐标图表示试验结果，标明横坐标和纵坐标的名称。
[参考答案]（1）具体步骤：①选取体重大致相似的健康小鼠，随机分为三组，每组若干只；②A组饲料为普通饲料加添加剂1号，B组饲料为普通饲料加添加剂2号，C组为普通饲料不加添加剂，作为对照组；③试验开始时称重，以后每周称重1次，记录每组的平均体重；④三组小白鼠在相同条件下饲养，每天给予充足水分和饲料。
（2）要求学生在坐标图上画出三组试验结果，在纵轴和横轴上正确标出平均体重（g）和试验时间（图略）
五、选择题型实验题
这类题目对考生来说较容易，考生应运用所学知识对各项进行对比，去伪存真。当然要求考生牢固掌握教材实验的全部内容，包括实验目的、原理、器材、步骤、现象等。
例如：2003年全国卷“在过氧化氢酶溶液中加入双缩脲试剂，其结果应是（ ）
A、产生气泡 B、溶液呈蓝色
C、溶液呈紫色 D、产生砖工色沉淀
分析：过氧化氢酶的化学成分是蛋白质，在过氧化氢酶溶液中加入双缩脲试剂，即考查用双缩脲试剂检验蛋白质所出现的现象。根据所做实验可知，蛋白质遇双缩脲试剂呈紫色，所以结果是溶液呈紫色，故答案之选C。
