聚焦学科核心素养 破解高考实验大题

宋立伟

摘要 明确实验目的后，探究性实验和验证性实验均可概括为分组、处理、观察、结论，并结合高考真题给予学生实验题答题指导，以期达到学生入题快、答题准、得分高的目的。同时，建议从回归教材实验、研读高考真题、规范学科语言3个方面进行复习备考。

关键词 探究性实验 验证性实验 核心素养 高考真题

中图分类号 G633.91

文献标志码 B

实验题是高考生物试题中常考不衰的题型之一，在考查基础知识和基本技能的同时，能够对学科核心素养进行全方位考查。纵观近几年全国新课标卷生物试题，教材基础实验的考查主要涉及实验原理、规律、方法、步骤及相关操作要领等，多以选择题的形式呈现，难度较低，学生得分率较高。分析与设计类实验的考查主要涉及实验设计、实验结果和结论的预测分析以及实验评价等。这类试题背景常常来自科研实验，命题视角较高，多以非选择题的形式呈现，题型难度较大、综合性强，主要考查学科素养中的科学思维和科学探究能力。该类试题的答案文字多、逻辑性强、规范要求多，学生答题时常常存在“看不懂题”“没有思路”“语言不规范”等问题，对实验原理的阐述、实验思路的表达、实验步骤的完善、实验方案的评价等一筹莫展，从而导致得分率较低。

为提高高考实验题的得分率，下面将探究性实验和验证性实验化繁为简，并结合高考真题给予学生实验题答题指导，以期达到学生入题快、答题准、得分高的目的，也为一线教师教学提供参考。

1探究性实验

探究性实验是指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。有关探究性实验各环节及解答的常见错误见表1。

教师若按表1所示的探究性实验6环节进行教学，略显繁琐且学生不容易掌握。教学中，可以将其整合为3个环节：明确实验目的、实验设计与操作、分析实验结果得出实验结论。

1.1环节一：明确实验目的

学生在学习或考试答题涉及探究性实验时，首先要明确的就是实验目的。探究性实验的目的可以概括为研究或探究自变量对因变量的影响。文字表述常为“为研究......”“为探究......”“陈述事实，假设......，探究假设是否成立......”等。学生只有明确了实验目的，才能科学地设计实验，完成答题。

1.2环节二：实验设计与操作

1.2.1取材、分组、编号

探究性实验所用的实验材料要相同（相似）。植物材料为长势基本相同的植株，动物材料为生长发育情况（性别、体重、体长、年龄等）基本相同的个体。分组时各组材料数量要相等，但各组不能仅为一株植物或一个动物个体。要注意平行重复的原则，以确保实验结果可进行统计学分析，保证实验结果科学性和可靠性。本步骤规范的学科语言叙述为：“将若干长势基本相同的植株或若干生长发育状况基本相同的个体分......组并编号为......”。

1.2.2自变量处理

完成取材、分组、编号后，按研究目的进行自变量处理开展实验研究。本步骤要遵循单一变量的原则，同时要排除无关变量对实验结果的影响，以明确因变量的不同是自变量导致的。本步骤规范的学科语言叙述为：“对......组进行......处理”。

1.2.3观察因变量

观察因变量，即观察自变量处理后对实验材料的影响，本步骤应根据具体情境明确因变量的可观测指标。同时，各组的实验时间、条件也应相同且适宜。本步骤规范的学科语言叙述为：“在相同且适宜的条件下或在实验要求的条件下，一段时间后，观察并记录（因变量的观测指标）......。”

1.3环节三：分析实验结果得出实验结论

在完成环节二后，便可对实验结果进行统计分析，进而得出实验结论。本环节中，学生应能准确区分实验结果和实验结论的区别及相互关系。探究性实验中自变量对因变量可能存在无影响、正影响、负影响3种情况。本步骤规范的学科语言叙述为：“若实验结果......，则实验结论为......”。

1.4应用

综上所述，在明确实验目的后，探究性实验的实验设计环节可概括为分组、处理、观察、结论，学生可通过以下的高考真题切身体会。

【例1】（2018·全国II卷·29）为研究垂体对机体生长发育的作用，某同学用垂体切除法进行实验。在实验过程中，用幼龄大鼠为材料，以体重变化作为生长发育的检测指标。回答下列问题：

（1）请完善下面的实验步骤：

1将若干只大鼠随机分为A、B两组后进行处理，A组（对照组）的处理是，B组的处理是。

2将上述两组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。

3。

4对所得数据进行统计处理与分析。

（2）实验结果与分析：

B组大鼠生长发育的状况不如A组，出現这种差异的原因是由于B组的处理使大鼠缺失了来源于垂体的激素和激素。

参考答案：（1）1手术但不切除垂体切除垂3每隔一定时间，测定并记录两组大鼠的体重体

（2）生长促甲状腺

【例2】（2019年·全国II卷·37节选）物质W是一种含氮有机物，会污染土壤。W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌。

（3）土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源，请简要写出实验思路、预期结果和结论。

（4）该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌，使大肠杆菌产生能降解W的酶（酶E）。为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异，该小组拟进行如下实验，请完善相关内容。

1在含有一定浓度W的固体培养基上，A处滴加酶E的缓冲液，B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液，C处滴加，三处滴加量相同。

2一段时间后，测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈，说明;若A、B处形成的透明圈直径大小相近，说明。

参考答案：（3）实验思路：将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上，在适宜条件下培养一段时间。预期结果及结论：若细菌能生长（出现菌落），则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源。

（4）缓冲液缓冲液不能降解W酶E与天然酶降解W的能力相近

2验证性实验

验证性实验是指实验者针对已知的实验结果而

进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。验证性实验同样可以遵循探究性实验的3个环节进行。与探究性实验不同的是，环节一不是探究自变量对因变量的影响，而是验证自变量对因变量的影响，规范的学科语言叙述为：“为验证......”“某假设......，验证......”等。环节三的实验结果要验证实验目的。但二者的实验操作过程基本一致，实验设计环节同样可以高度概括为分组、处理、观察、结论。

【例3】（2019·全國I卷·29节选）将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸（ABA）含量增高，叶片气孔开度减小，回答下列问

题。（3）有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是

由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体（不能合成ABA）植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。

参考答案：实验思路为取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度;预期结果为干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组一段时间后，分别测定两组的气孔开度，预期结果为ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。

【例4】（2019·全国III卷·29节选）氮元素是植物生长的必需元素，合理施用氮肥可提高农作物的产量。回答下列问题。

（2）农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮（NH4+）和硝态氮（NO3-）。已知作物甲对同一种营养液（以硝酸铵为唯一氮源）中NH4+和NO3-的吸收具有偏好性（NH4+和NO3-同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种）。请设计实验对这种偏好性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。

参考答案：

实验思路：配制营养液（以硝酸铵为唯一氮源），用该营养液培养作物甲，一段时间后，检测营养液中NH4+和NO3-剩余量。

预期结果和结论：（1）若营养液中NO3-剩余量小于NH4+剩余量，则说明作物甲偏好吸收NO3-;（2）若营养液中NH4+剩余量小于NO3-剩余量，则说明作物甲偏好吸收NH4+。

3备考策略

3.1回归教材实验

“题在书外，理在书中”，高考试题注重试题问题出于教材，而答案又回归教材的原则，充分体现了教材在高中生物学学习过程中的核心地位和重要性。在复习教材实验时，教师不仅要引导学生学会按照一定的形式对实验进行分类梳理，并且要使学生细化、系统化其中所呈现出的共性规律。有条件的学校可以组织学生到实验室重做教材中的实验，使学生再次通过实验操作和亲身体验，对实验原理、实验材料、实验步骤等进行分析与讨论。这样既能使学生深化对教材实验的理解，又可以使学生形成科学严谨的实验设计思想和原则。同时，教材中的经典实验更是实验复习备考的重中之重。经典实验不仅在生命科学发展中占有重要地位，更能反映生命科学研究中的科学思维过程，可以培养学生的高阶实验素养。

3.2研读高考真题

高考试题是命题专家组集体智慧的结晶，试题在命题角度、题量、题型、难度等方面都进行了充分考虑和精心设计，试题材料新颖、立意高、设问准确，充分体现了“一核四层四翼”的高考评价体系要求，能够全面检测学生的学科知识和思维品质。借助上文的方法，学生在反复研读历年高考实验真题时，通过不断地总结和体会，会发现总有部分内容属于高频考点，也能理解命题专家的思路。

3.3规范学科语言

 应对试题，学生能否写出科学、严谨、简洁的学科语言是学科核心素养的重要体现。高考实验题既能对学生基础知识进行考查，也是对学生逻辑思维、语言表达能力、学科核心素养的考验。近年来，因填空式作答极大地限制了学生思维水平的发挥，无法准确考查学生的学科素养，不利于高校人才选拔和引导中学教学，因此高考中实验题填空式作答正逐渐转变为问答式作答。课堂是塑造学生学科语言习惯的重要场所，教师要以身作则，避免口语化的表述，充分调动学生积极性，鼓励学生发表观点并进行同学间互评，引起学生对学科语言的关注。教师可讲解学科语言特点、规范答题句式，利于学生对相对单一的具体问题采用规范的专业术语直接作答，也便于学生由表及里地厘清作答思路，依据逻辑，利用长句式进行精准表述。学习掌握学科语言不能到高三复习备考阶段才开始，而是入学之初，教师就应当逐步渗透学科语言教育。经过三年的学习、反复的练习，学生定会熟练、准确、科学地使用学科语言进行答题。

参考文献：

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[2]刘莉.2013-2018年生物高考新课标卷实验题考点归纳及分析[J].中学生物学，2019，35（3）：56-57.

[3]姚亭秀.浅谈高三生物复习课提高学生学科语言表述能力的策略[J].中学生物教学，2019，（9）：18-22.

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