生物探究 验证实验

理综生物复习的四个层面
朱晓林 林祖荣
本文载《中国基础教育》2006年第1期
高考生物学科的复习一方面依据于高考的考纲和教材，另一方面必须有对生物学科本质的理解和把握。据此，我们认为要使高考生物学科的复习落到实处、更有针对性，应从以下四个层面入手：
一、识记理解层面
该层面复习的含义就是基础知识的复习，即基本实事、基本概念、基本原理和基本规律的复习，这是由生物学的学科特点决定的。高考是一种能力的考试，但知识是能力的载体，没有基础知识的积累，能力也就失去了基石，也就谈不上能力的提高。事实上，学科能力的形成是以学科的知识结构为基础的，学科的知识结构又是建立在基本概念、原理和规律的基础上的。而且，基础知识也是高考的直接考查目标。
[例1]（2004全国卷）自然界中,一种生物某一基因及突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下:
正常基因 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸
突变基因1 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸
突变基因2 精氨酸 亮氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸
突变基因3 精氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 酪氨酸 丙氨酸
根据上述氨基酸序列确定这3种突变基因DNA分子的改变是:
A.突变基因1和2为一个碱基的替换,突变基因3为一个碱基的增添
B.突变基因2和3为一个碱基的替换,突变基因1为一个碱基的增添
C.突变基因1为一个碱基的替换,突变基因2和3为一个碱基的增添
D.突变基因2为一个碱基的替换,突变基因1和3为一个碱基的增添
本题从知识的角度来看，考查的就是基因突变概念的理解。
这里特别要指出的是在重视对本概念、原理、规律复习的同时，也应重视对基本事实的复习，因为基本事实通常既是问题的起点也是问题的归宿，人们总是从一些基本事实出发，形成基本概念、概括出基本原理和规律的；同时基本事实也常常是高考的直接考查目标。
[例2]（2004年北京卷）以下描述中，可以将病毒与其他微生物相区别的是：
A.能够使人或动、植物患病 B.没有细胞核，仅有核酸
C.具有寄生性 D.由核酸和蛋白质装配进行增殖
试题考查的是病毒的成分、结构、特性等基本事实。
要搞好这层面的复习，首先应把握教材中最基本的生物学事实以及由这些事实所引出的基本概念、原理和规律，只有这样才能把握学科的实质和复习的重点，例如细胞的亚显微结构就是一生物学最基本的事实，由此引发的与细胞膜的结构相关的细胞膜的选择透过性就

是一基本概念，而在此基础上的物质通过细胞膜的方式就属于基本原理和规律，相关知识的考查在高考中十分普遍。
其次，应适当增加有关基本事实、概念、原理和规律的辨析选择试题的训练，帮助学生抓住概念的本质及相关概念的本质区别。
另外，要努力构建以学科主干知识为基础的知识网络，应通过图表等形式简明扼要地概括主干知识及相关知识，配合相应的试题让学生练习，从而及时巩固所形成的知识网络。
该层面复习是其他各层面复习的基础，是第一轮复习的重点，也是最后阶段的复习主要内容。
二、方法能力层面
该层面复习的含义就是生物学研究方法和生物学基本能力的复习。这里我们重点探讨生物学研究方法的复习。
提高每个高中学生的生物科学素养、倡导探究性学习是普通高中生物新课程的基本理念。在高中生物教学中渗透科学研究方法教育是贯彻新课程基本理念的重要内容，也是落实新课程理念的基础。科学方法教育既是中小学素质教育的需要，也是适应高等院校选拔高素质人才的需要。理综高考生物中有关生物探究性实验试题的频频出现，也对高中生物科学方法教育起的了推波助澜的作用。下面的试题就是科学研究方法考查的典型例子。
[例3]（2004年北京卷）一种以地下茎繁殖为主的多年生野菊分别生长在海拔10m、500m、1000m的同一山坡上。在相应生长发育阶段，同一海拔的野菊株高无显著差异，但不同海拔的野菊株高随海拔的增高而显著变矮。为检验环境和遗传因素对野菊株高的影响，请完成以下实验设计。
（1）实验处理：春天，将海拔500m、1000m处的野菊幼芽同时移栽于10m处。
（2）实验对照：生长于 m处的野菊。
（3）收集数据：第二年秋天 。
（4）预测支持下列假设的实验结果：
假设一 野菊株高的变化只受环境因素的影响，实验结果是：移栽至10m处野菊株高
。
假设二 野菊株高的变化只受遗传因素的影响，实验结果是：移栽至10m处野菊株高
。
假设三 野菊株高的变化受遗传和环境因素的共同影响，实验结果是：移栽至10m处野菊株高 。
我们认为，生物科学研究方法的复习应从以下几个方面入手：
1、通过生物科学史渗透生物科学研究方法复习
高中生物教材中有许多关于生物科学史的教学内容，如酶的发现、光合作用的发现、生长素的发现、遗传物质的发现等。这些科学发现本身就是科学家科学实验（探究）的过程，我们

可以充分利用这些素材，从一般方法到具体方法，帮助学生寻着先人的足迹，理解科学研究的过程，享受科学探究的乐趣，掌握科学研究方法。
2、通过探究性教学深化生物科学研究方法复习
如何将探究性教学和科学研究方法的指导有机地结合在一起，是值得大家思考的问题。我们在教学中，选取溶液培养法、观察植物的向性运动、动物激素调节等内容，进行了初步尝试，试图在教学中充分体现科学研究方法的指导，收到很好的效果。
3、通过生物学实验让学生体验科学研究方法
现行高中生物教材中，有着众多的学生实验，每做一个实验都是学生亲身体验科学研究方法的过程。实验教学中发现，学生比较重视实验的过程（如何做实验）和实验的结果（出现什么现象），但对为什么这样做、换一种做法是否可以等问题很少思考。针对这种现象，在教学中尽可能地将验证性实验变为探究性实验，要求学生通过明确实验目的、自己设计实验并通过讨论完善实验、最后实施实验步骤等过程使学生真正通过实验体验到科学研究的方法和过程。另外，教师在备课和教学中应将科学研究方法很好地贯彻到每一个实验中，根据实验内容的不同有目的的让学生体验科学研究的过程，理解科学研究方法的本质。
4、通过研究性学习使学生实践科学研究方法
研究性学习是高中学生的一门必修课，利用研究性学习使学生实践科学研究方法，可以使学生真正体会到科学研究方法的重要性，学会如何将一些科学研究的理论知识应用到实践中。例如学生在研究性学习中从维生素C含量的角度，提出现实生活中“究竟是喝饮料好还是多吃果蔬好？”这样的问题。为了解决这一问题，学生通过收集资料、设计实验、完善实验步骤等过程，最后对多种水果、蔬菜及饮料中维生素C含量的进行了测定，并得出了自己结论。可见，研究性学习既是学生对科学方法的实践，也是教师进行科学方法教育成果的检验。
5、通过解答实验试题归纳科学研究方法
当前理综生物高考试题中生物实验设计题频频出现，我们认为这是高考对落实生物新课程理念的导向作用的体现。在教学实践中发现，认真分析这些高考试题，从实验设计的角度，挖掘科学研究方法教育的合理因素，帮助学生归纳科学方法的基本过程，并加深学生对这些过程的理解，就是十分有效的科学方法指导。首先，生物实验设计的过程就是科学方法理论的应用过程，分析并完成典型的高考生物实验设计题实际上就是一次科学方法知识的实践和检验；其次，高考试题的设计都比较严密，尤其是生物实验

的设计有较强的逻辑性，有利于培养学生科学缜密的逻辑思维习惯，三是高考导向作用的力量是不可估量的，生物科学研究方法以高考试题的形式出现对教师和学生的引导作用非常巨大，为了应付高考学生和老师也不得不认真研究如何提出问题、做出假设、安排实验步骤、收集检验实验数据、得出实验结论等问题。
对生物科学研究方法和生物学能力的考查体现了高考生物试题对生物学科的本质特征考查，将是目前和今后高考复习的重要方向，因此应贯穿生物学教学和复习的始终。
三、综合应用层面
该层面复习的含义就是帮助学生学会用生物学原理来分析和解决各种实际问题。这是较高层面的要求，要实现这一目标，教师必须从实际出发，创设激发学生兴趣的问题情景，这里的问题情景要有真实性，绝非理论上的虚构。例如为了复习有关绿色植物代谢、调节等相关的知识，我们可以从番茄种子的萌发、植株的生长、果实的形成和成熟等不同阶段进行分析，并联系实际提出起高产措施等。为了激发学生兴趣，我们还介绍了“番茄单株高产深液流培养技术”，启发学生讨论影响番茄单株高产的因素并提出番茄单株高产的管理措施，收到了很好的复习效果。
该层面复习就是要联系实际进行生物学教学，努力将生物学事实、概念、原理和规律同学生的现实生活、最新科学技术成就和影响现实生活的重大事件联系起来，帮助学生学会并养成用生物学原理来分析和解决生活中所遇到的问题的能力。这与理综生物高考的要求是完全吻合的，也有利于学生解答理综生物的简答题。
四、态度观点形成层面
该层面复习的含义就是要帮助学生形成正确的态度情感价值观，进而形成辩证唯物主义的世界观。这里特别要形成以下生物学观点：生命物质性观点、结构与功能相统一的观点、生物的整体性观点、生命活动对立统一的观点、生物进化的观点、生态学观点。形成和运用这些生物学观点来分析和解决现实生活中的问题，可以说是生物科学教育的终极目标，对学生很好地解答高考生物试题具有十分重要的现实意义
[例4]（2005春季高考题）在DNA分子双螺旋结构中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键，胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键。现有四种DNA样品，根据样品中碱基的百分含量判断最有可能来自嗜热菌（生活在高温环境中）的是（　）
A．含胸腺嘧啶32%的样品
B．含腺嘌呤17%的样品
C．含腺嘌呤30%的样品
D．含胞嘧啶15%的样品
要解决本题，就必须明确，生物体的结构、成分与环境相适应的

观点：在高温环境中生活的嗜热菌，其DNA结构必须与相应的环境相适应，因此必须有较多的氢键来连接两条链，所以必须是有较多比较的胞嘧啶。没有这种适应的观点，要解决此类问题是困难的。学生生物学观点的形成，对于学生正确处理现实生活中的各种矛盾也是具有十分重要的指导意义的。
当然，学生的生物学观点不是通过简单的说教和灌输就能够形成的，而是需要通过对生物学知识的分析和相关问题的解答帮助学生理解这些生物学观点，进而在实践中使学生能够自觉地运用这些生物学观点，并形成辩证唯物主义的世界观。
需要指出的是，我们在讲每一层面的复习时，只是强调了该层面复习的重点，并不否认与此同其他层面的复习。事实上，各层面的复习有时是同时进行的，特别是我们对于较高层面内容的复习，必然以较低层面内容的复习为基础。
生物探究性实验题和验证性实验题的试题特点及解答例析
朱晓林 林祖荣
本文载《中国考试》2005年第1期
高考中所涉及的生物实验题根据实验目的通常可分为两大类，即探究性实验题和验证性实验题。这两类实验题因其特点不同，解答方法和技巧也就不同。而许多学生由于不了解两类试题的特点和解答方法，在解答此类试题特别是实验设计类试题时存在较大困难。
一． 探究性实验题和验证性实验题的试题特点
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识活动。它根据实验的目的，利用已知的、外加的因素去干扰研究对象，看它会发生什么样的变化，出现什么样的现象，产生什么样的结果。探究性实验与科学家的科学探究在本质上是一样的，两者只有程度的不同。验证性实验通常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。探究性实验的实验结果是未知的，验证性实验的实验结果通常是已知的，这是两类实验的最大区别。生物探究性实验和验证性实验各自的特点决定了生物探究性实验题和验证性实验题的试题特点。
（表略）
二．生物探究性实验题和验证性实验题的试题解答例析
下面通过具体实例说明探究性实验题和验证性实验题的特点和解答方法技巧。
【例1】补充完成下面探究性实验中的缺项部分。
（1）实验目的：探究C3植物和C4植物叶片中淀粉粒的存在位置。
（2）实验假设： 。
（3）材料用具：盆栽天竺葵（C3植物）、盆栽玉米（C4植物）

、酒精、碘液、显微镜、大烧杯、酒精灯、载玻片、盖玻片、镊子、滴管、清水等。
（4）实验步骤：

（5）结果预测： 。
【简析】本题中C3植物和C4植物叶片中淀粉粒位置是未知，因此属于探究性的实验题。由于实验结果是未知的，因此，可以有多种假设，解答时要尽量列出各种可能的假设的类。在表述假设时一般采用“如果A，则B”的形式，这里“如果”是对实验结果的预期，“那么”是用如何去做、会有何现象来定义预期的结果。由于哪个假设成立还不确定，实验的结果也是未知的，因此在描述实验步骤的时候，不必对实验的现象作出描述，只需讲清实验的过程和观察的对象。同样由于实验的结果是未知的，因此必须根据假设进行讨论，在表述的方式上，与假设应该是相反的。
【答案】（2）实验假设：如果C3植物叶片中淀粉粒只存在于叶肉细胞中，那么C3植物叶片经酒精脱色、碘液染色后叶肉细胞就会变成蓝色；
如果C3植物叶片中淀粉粒只存在于维管束鞘细胞中，那么C3植物叶片经酒精脱色、碘液染色后维管束鞘细胞就会变成蓝色；
如果C3植物叶片中淀粉粒既存在于叶肉细胞中又存在于维管束鞘细胞中，那么C3植物叶片经酒精脱色、碘液染色后叶肉细胞和维管束鞘细胞都会变成蓝色；C4植物也是如此。
（4）实验步骤
① 实验前，将天竺葵、玉米在光下照射几小时。（目的是使叶片中形成淀粉粒）
②各摘取一片健康的叶片，分别水浴酒精加热脱色，清水冲洗后用碘液染色。（酒精脱色便于观察)
③对比观察上述处理过的两种叶片 。（不出现对实验现象的描述）
④ 将上述处理的叶片分别做成叶片横切的临时装片，用显微镜观察两种叶片染成蓝色的部位。（显微观察，以便确定淀粉粒存在的位置。不出现对实验现象的描述）
（5）实验结论：如果C3植物叶片中只有叶肉细胞变成蓝色，则说明淀粉粒只存在于叶肉细胞中；如果C3植物叶片中只有维管束鞘细胞变成蓝色，则说明淀粉粒只存在于维管束鞘细胞中；如果C3植物叶片中叶肉细胞和维管束鞘细胞都变成蓝色，则说明淀粉粒既存在于叶肉细胞中又存在于维管束鞘细胞中；C4植物也是如此。（根据假设对可能的实验结果和结论进行讨论）
同样的实验，如果我们将其改成验证性的实验，解答时就会有所不同。
【例2】补充完成下面验证性实验中的缺项部分。
（1）实验目的：验证C3植物和C4植物叶片

中淀粉粒的存在位置分别是叶肉细胞和维管束鞘细胞。
（2）实验原理： 。
（3）材料用具：盆栽天竺葵（C3植物）、盆栽玉米（C4植物）、酒精、碘液、显微镜、大烧杯、酒精灯、载玻片、盖玻片、镊子、滴管、清水等。
（4）实验步骤与结果

（5）实验结果
【分析】本实验是要求验证C3植物和C4植物叶片中淀粉粒的存在位置分别是叶肉细胞和维管束鞘细胞，因此属于验证性实验题。实验的结果是在预期之中的，因此必须给予准确的描述，实验的结论也是肯定的。
【答案】（2）实验原理：因为C3植物叶片中只有叶肉细胞中含有淀粉粒，所以天竺葵叶片经脱色、碘液染色后，叶肉组织变成蓝色，而C4植物叶片中只有维管束鞘细胞中含有淀粉粒，所以玉米叶片经脱色、碘液染色后，维管束鞘细胞变成蓝色。
（4）实验步骤
①实验前，将天竺葵、玉米在光下照射几小时。（目的是使叶片中形成淀粉粒）
②各摘取一片健康的叶片，分别水浴酒精加热脱色，清水冲洗后用碘液染色。（酒精脱色便于观察）
③对比观察上述处理过的两种叶片 。可以看到天竺葵叶片的叶肉组织被染成蓝色，网状叶脉没有变蓝；玉米叶片中的平行叶脉被染成蓝色，叶肉组织没有变蓝。（对实验结果进行准确描述）
④将上述处理的叶片分别做成叶片横切的临时装片，用显微镜观察两种叶片染成蓝色的部位。可以看到，天竺葵叶片的叶肉细胞被染成蓝色，而叶脉的微管束鞘细胞没有染成蓝色；玉米叶脉中的微管束鞘细胞被染成蓝色，叶肉细胞没有染成蓝色。（对实验结果进行准确描述）
（5）结论：C3植物和C4植物叶片中淀粉粒的存在位置分别是叶肉细胞和维管束鞘细胞。（结论明确唯一，不必进行讨论）
下面的试题，供你练习：
1．在微生物实验中，一般用琼脂培养基来培养细菌等微生物，它在加热后呈液化的溶胶状态，在室温下又呈半透明的凝胶状态。在凝胶状态下其表面及内部的不同部位可生长大量的不同代谢类型的肉眼可见的细菌菌落。请用下列材料和用具，设计一个实验来判定某种细菌的异化作用类型。
一、材料用具：
某细菌种，琼脂试管培养基2支，无菌接种设备、恒温箱，水浴锅
二、操作步骤：
三、实验可能会出现哪些结果？并对每一结果作出相应的鉴定。
2．请运用微生物培养方法，利用下面的实验材料和用具，设计一个实验证明酵母菌属于兼性厌氧性生物。

一．材料用具：
酵母菌菌种，琼脂试管培养基2支，无菌接种设备、恒温箱，水浴锅
二、操作步骤：
三、实验结果：
参考答案 ：
1．二．（1）将2支琼脂培养基试管置于水浴锅中加热溶化。
（2）待培养基冷却至凝固前，用无菌接种设备将某细菌接种于一试管培养基中，另一试管不接种作对照，搓动试管，使细菌均匀混于培养基内。
（3）将恒温箱内温度调至适宜的左右，等琼脂凝固后，将两试管置于恒温箱内培养，每天观察培养基的菌落并记录，连续观察几天，直至结果清晰为止。
三、（1）若某细菌菌落只生长在培养基表面，则其为好氧性细菌
（2）若某细菌菌落只生长在培养基底部，则其为厌氧性细菌
（3）若全部培养基都有菌落生长，则其为兼氧性细菌
（4）对照管若无菌落出现，说明培养基灭菌和无菌操作合乎要求；若对照管有菌落出现，则说明培养基灭菌或无菌操作不合要求，整个实验应该重做。
2．二．操作步骤：（同第1题）
三．全部培养基都有菌落生长。