生物高考试题中实验分析类题目训练策略

哈师大附中    唐晓燕

       2016年高考新课标卷Ⅱ第31题，是生物试题中文字量最大的一道题，以表格的形式给出实验处理和结果，需要学生根据结果推断代谢过程做出判断，对于学生获取信息能力和实验探究能力都进行了较为深入的考查。这类问题也是高考中的常见题型，常结合代谢、调节、生态等知识点进行考查，对学生的能力要求比较高。本文将以此题引入，给出此类问题的训练策略和学习建议，再通过几道经典高考试题的练习进行巩固。

（2016新课标卷Ⅱ）31.（8分）

       BTB是一种酸碱指示剂。BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO₂浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO₃和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO₂使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中，其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。

　      *遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100cm的地方。

　　若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：

（1）本实验中，50min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由         

引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是           （填“可靠的”或“不可靠的”）。

（2）表中X代表的颜色应为         （填“浅绿色”、“黄色”或“蓝色”），判断依据是                                                     。

（3）5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草                                                  。

答案：（1）不同光强下水草的光合作用和呼吸作用     不可靠的

（2）黄色    水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，溶液中CO₂浓度高于3号试管

（3）光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO₂量相等

       本题考查的知识点是影响光合速率的环境因素；细胞呼吸的过程和意义。实验分析类题目的解答应该从自变量入手，此题的自变量有装置距日光灯的距离（即光照强度）、有无水草两个，要注意的是题目特别对“遮光”进行了说明，根据说明分析“遮光”可以理解为光照强度为0。实验结果是水体颜色的变化，根据题目给出的变色原理，可确定因变量是CO₂浓度的变化。水草光合作用吸收CO₂，使溶液变蓝；呼吸作用放出CO₂，使溶液变黄。1号试管是对照组，2至7号试管是实验组。做了这些分析再来答题，才能更好的切中答案。

（1）本实验中，50min后1号试管的溶液是浅绿色，说明环境不会使试管内CO₂浓度发生变化，则说明2至7号试管的实验结果是由不同光强下水草的光合作用和呼吸作用等生理作用引起的；若1号试管的溶液是蓝色，说明环境导致试管内CO₂浓度下降，则说明2至7号试管的实验结果可能是环境因素和水草的生理活动共同造成的，所以是不可靠的。

（2）2号试管是遮光处理的，水草只进行呼吸作用，放出CO₂，使溶液变黄，而且与3号试管相比，因为没有光合作用，其CO₂浓度高于3号试管，黄色应该比3号试管更深。

（3）5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草呼吸作用产生的CO₂等于光合作用吸收的CO₂。

       训练策略：从这道题的分析我们不难看出，解决实验分析类题目的关键是明确实验目的，具体地说就是找到自变量和因变量，确定实验组和对照组。实验设计的两大重要原则是对照原则和单一变量原则，题目常对这两个原则进行考查。除此之外，还有可重复性原则和科学性原则等。

       要进行实验分析必须理清三个关系：

       1、理清自变量、因变量和无关变量的关系。

       实验过程中可以变化的因素称为变量。其中人为改变的变量称为自变量；随着自变量的变化而变化的变量称做因变量；除自变量外，实验过程中对实验结果造成影响的变量称为无关变量。有些同学看到概念很糊涂，能明确自变量和因变量是因果关系，但是理解不了什么是无关变量，或者说区分不好自变量和无关变量。这个问题可以这样理解，因变量是实验的结果，自变量和无关变量就是会对结果产生影响的因素，其中我们研究的那个影响因素就是自变量，对结果也有影响，但是在这个实验中不研究的影响因素就是无关变量。例如：影响光合作用的环境因素有光照强度、CO₂浓度、温度等。当我们研究光照强度对光合作用的影响时，CO₂浓度和温度就是无关变量。当我们研究CO₂浓度对光合作用的影响时，光照强度和温度就是无关变量。可见，随实验目的的不同，自变量和无关变量是可以互换的。因为无关变量对实验结果是有影响的，所以单一变量原则是指只改变自变量，无关变量不仅要保证相同，而且一定要适宜，否则是影响实验结论的得出的。

       2、理清对照实验和对比实验的关系

       学生容易混淆对照实验和对比实验这两个概念，教材79页和93页分别给出了这两个概念。对照实验是指除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。对照实验一般要设置对照组和实验组，在对照实验中，除了要观察的变量外，其它变量都应当始终保持相同。对比实验则是指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系。学生纠结的问题主要有两个，一个是对比实验还有没有对照组；一个是对比实验和相互对照的关系。其实所有的矛盾都集中在对“对照”概念的理解。对照实验分为狭义和广义两种类型，教材给出的是狭义对照实验的概念，也就是空白对照。通常得出实验结论的组是实验组，常态组是对照组。而广义对照实验包括空白对照、相互对照、自身对照和条件对照四种类型。很明显，对比实验就是广义的对照实验类型中的相互对照，从这个意义上讲，对比实验应该是对照实验的一种类型。例如：“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”实验，就是既有空白对照，又有相互对照。有的实验处理不会使实验材料失活或死亡，可以不另设对照组，实验与对照在同一对象上进行，即为自身对照。例如：“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。条件对照是指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。例如，“动物激素饲喂小动物”实验，采用等组实验法，其实验设计方案是：

         甲组：饲喂甲状腺激素（实验组）；

         乙组：饲喂甲状腺抑制剂（条件对照组）；

         丙组：不饲喂药剂（空白对照组）。

         显然，乙组为条件对照，该实验既设置了条件对照，又设置了空白对照，通过比较、对照，更能充分说明实验变量——甲状腺激素能促进小动物的生长发育。

       3、理清实验结果、结论和推论的关系

       实验结果是从实验中得出的数据或现象，是实验得出的第一手资料，即通过实验观察和记录得出的现象、数据等看得见的东西，是实实在在存在的、客观的，可以再现的。而实验结论则是对实验结果进行概括、分析、推导得出的一个普遍事实或规律，是与个人经历、经验、认知结构有关系的“主观”意识的、抽象的东西，是在整理、分析结果的基础上得出的。有的实验还可以在结论的基础上进一步推导得出推论。

       下面我们来解答两道高考题：

       （2013新课标卷Ⅱ）29.（10分）

        已知大麦在萌芽过程中可以产生α-淀粉酶，用GA（赤霉素）溶液处理大麦可使其不用发芽就产生α-淀粉酶。为验证这一结论，某同学做了如下实验：

       注：实验结果中“+”越多表示颜色越深。表中液体量的单位均为mL。

      回答下列问题：

（1）α-淀粉酶催化_______水解可生成二糖，该二糖是________。

（2）综合分析试管1和2的实验结果，可以判断反应后试管1溶液中的淀粉量比试管2中的_______，这两只试管中淀粉量不同的原因是________。

（3）综合分析试管2、3和5的实验结果，说明在该试验中GA的作用是_____。

（4）综合分析试管2、3和4的实验结果，说明_______。

答案：（1）淀粉   麦芽糖 （2）少   带胚的种子保温后能产生α-淀粉酶，使淀粉水解

（3）诱导种子生成α-淀粉酶     （4）GA浓度高对a-淀粉酶的诱导效果好

       本题涉及的对照实验类型考查比较全面。首先明确实验原理，在此实验中淀粉的含量由生成的α-淀粉酶的量决定，α-淀粉酶含量高，则淀粉被水解的多，α-淀粉酶含量低，则淀粉被水解的少，无α-淀粉酶，则淀粉不被水解。检测时，加入碘液后，颜色较深的含淀粉多，颜色较浅的含淀粉少。第（2）问试管1和试管2进行对比，自变量为是否有胚（或有无α-淀粉酶存在），因变量是试管中淀粉的含量。第（3）问以试管5作为空白对照，试管2作为条件对照，仅有试管3中的淀粉被分解，说明试管3有α-淀粉酶产生。由此，可以推断GA溶液在无胚的情况下可诱导种子生成α-淀粉酶，继而促进了淀粉的水解。第（4）问观察试管2、3和4，三者加入的GA呈梯度分布，既有空白对照又有相互对照。GA含量越多时，试管中的淀粉越少。由此可推测，GA浓度高对α-淀粉酶的诱导效果好。

       （2015新课标卷Ⅱ）29.（12分）

       某基因的反义基因可抑制该基因的表达。为研究番茄中的X基因和Y基因对其果实成熟的影响，某研究小组以番茄的非转基因植株（A组，即对照组）、反义X基因的转基因植株（B组）和反义Y基因的转基因植株（C组）为材料进行实验。在番茄植株长出果实后的不同天数（d），分别检测各组果实的乙烯释放量（果实中乙烯含量越高，乙烯的释放量就越大），结果如下表：

       回答下列问题：

（1）若在B组果实中没有检测到X基因表达的蛋白质，在C组果实中没有检测到Y基因表达的蛋白质。可推测，A组果实中与乙烯含量有关的基因有                   ，B组果实中与乙烯含量有关的基因有                       。

（2）三组果实中，成熟最早的是      组，其原因是                                 。如果在35天时采摘A组与B组果实，在常温下储存时间较长的应是      组。

        答案：（1）X基因、Y基因 (2分） X基因、Y基因和反义X基因（3分）

（2）A（2分）   乙烯具有促进果实成熟的作用，该组乙烯的含量（或释放量）高于其他组（3分，其它合理也给分）   B（2分）

       本题充分考查了学生获取信息的能力和分析能力以及对实验结果进行分析的能力，题干第一句话是整道题的关键，直截了当告诉答题者某基因的反义基因可抑制该基因的表达，这样即使不知道反义基因如何发挥作用，是否是通过表达出蛋白质发挥作用，但是通过三组实验做对照，也可以准确判断出A组果实中与乙烯含量有关的基因有X基因和Y基因，B组果实中与乙烯含量有关的基因是X基因和Y基因以及反义基因X，C组果实中含有与乙烯含量有关的基因是X基因和Y基因以及反义基因Y，因为B组和C组转入了反义基因X和Y以后，乙烯含量分别下降和不产生乙烯。解答这样的题目就是和出题老师在进行对话，不理解分析题意，想通过死记硬背和题海战术得高分是绝不可能的，所以培养学生分析能力，获取信息能力灵活运用的能力等才能以不变应万变。