厘清思路 有效表述

厘清思路有效表述作者：李延平来源：《试题与研究·高考理综生物》2015年第03期2015年高考虽已落下帷幕，但关于高考试题的议论却在继续。

这在某种程度上将影响或指引着新一轮高三复习的方向。

2015年浙江理综卷第31题是实验题，笔者在阅卷过程中发现学生的主要错误有：思路混乱、表达模糊。

因此提醒2016届高三生物在实验专题复习中应注意以下几个问题。

一、《浙江省普通高考考试说明》中关于实验能力的基本要求2015版的《考试说明》强调考查学生科学探究的方法、思维能力、获取新知识和处理信息的能力、分析和解决实际问题的能力等，其中对实验的基本要求单列如下：a.能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。

b.具备验证简单生物学事实的能力，能设计实验、提出或完善实验思路，并能对实验现象和结果进行分析、解释和处理。

c.具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、调查、实验、假说—演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。

d.能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订。

这给我们的提示是，我们必须加强有关实验重点方面的复习，重点培养学生有关实验的综合素质，包括实验原理的掌握、实验思路的确定、实验步骤的合理安排、实验变量（自变量、无关变量）的控制、实验现象的观测、实验结果的呈现方式等。

二、试题分析生物实验试题是浙江理科综合卷固定不变的一道题目，不管是试题的排列次序（第31题）、试题分值（12分）还是试题的呈现方式（实验思路、实验结果的呈现）都是相对稳定的，历来被老师作为高三复习教学的重点和难点，以多层次、多角度、全面系统的方式进行复习，但是效果并不理想。

例（2015年浙江卷，31）现有一种细菌M，能够合成某种酶，并能分泌到细胞外。

为了研究其培养时间与细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化关系，请根据以下提供的实验材料写出实验思路，并预测实验结果。

实验材料：若干个培养瓶、培养液、细菌M。

（要求与说明：实验仅设一组；实验仪器、试剂、用具及操作不作具体要求；实验条件适宜）请回答：（2）预测实验结果（设计一个坐标系，并绘制预测的细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化曲线）：（3）测定总酶浓度时，应对细胞作处理。

1.考查主旨该题主要考查实验设计的基本思想、实验分析能力和实验设计能力，包括实验步骤的设计，实验中自变量、因变量和无关变量的区分，实验因变量的测量，实验结果的处理及呈现方式等，通过一个简答题全面系统地考查学生生物学科的综合素质，符合考试说明中关于学生实验与探究能力的考查要求。

2.试题分析（1）关于实验思路：该实验的目的是研究在某细菌培养过程中，随时间的变化，细菌的细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化关系，因为酶是由细菌在细胞内产生并分泌到细胞外的，所以总酶浓度指的是细胞内和细胞外的酶浓度之和。

根据实验目的、题干中提供的实验材料和题干信息可将实验作如下设计：在无菌条件下，利用无菌操作将等量的细菌接种到含等量培养液的培养瓶中并培养，在培养过程中每隔一定时间取等量且适量的培养液进行细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的测定。

这样合理的实验思路基本如下：①取细菌M，稀释后，分别等量接种于若干个含等量培养液的培养瓶中。

②取其中的培养瓶，分别测定细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度，并记录。

③在培养过程中，每隔一段时间，重复②中操作。

④对所得实验数据进行分析和处理。

（2）关于实验结果的预测：由于题中具体要求“设计一个坐标系，并绘制预测的细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化曲线”，这样本题的最终目的其实是考查实验结果的呈现方式——设计坐标系。

设计坐标系是生物学实验中最常用、最直观的一种呈现实验结果的方式，要求学生科学地建立坐标系，明确纵、横坐标的生物学含义，相对合理地画出在细菌培养过程中细胞数目的变化、胞内酶量和胞外酶量的变化关系。

在（恒定溶液的液体培养基中）培养细菌的过程中，细菌可利用培养液的营养物质进行大量繁殖，随着时间的延长，细菌的细胞数量也在不断增加，由于实验室条件下都是在恒定溶液的液体培养基中培养，因此细菌细胞数量的变化曲线呈“S”型。

酶是细菌增殖过程中合成的，因此酶（胞内酶、胞外酶、总酶）与细菌细胞数量呈正相关，这样随着细胞数量的不断增加，细胞外酶浓度和总酶浓度也不断增加，但总酶浓度指的是细胞内和细胞外的酶浓度之和，所以在相同时间内总酶浓度应大于细胞外酶浓度。

一般情况下，绘制的曲线横坐标为时间，这样纵坐标即为对应的数值（包括酶的浓度和细菌细胞数目），此外，纵、横坐标要有单位。

需要注意的是图中有三条曲线，应该用图注加以区分。

综上所述，基本合理的曲线图如下所示：（3）关于总酶测量时对细胞的处理措施：总酶指的是细胞内和细胞外的酶量之和，所以在测定总酶浓度时应既要测量细胞内酶浓度，又要测量细胞外酶浓度，这样就必须使细胞内的酶也能释放出来才能测量。

最好的办法是破坏细胞的结构，使细菌细胞壁和细胞膜破裂，这样细胞内的酶才可释放出来以方便测量。

综上所述，给出的合理参考答案是：测定总酶浓度时，应对细胞做“破碎”处理。

三、阅卷过程中发现的典型错误1.基本素质方面从整体来看，学生语言表达能力欠佳。

此外，包括语言的组织能力、书写能力以及卷面的整洁度等普遍不尽如人意。

由于本题不像其他试题那样仅需要简单地写几个关键术语，而是涉及大量的文字，所以要求学生字迹清晰、逻辑严密、思路科学合理，但是学生普遍综合素质较差，字迹潦草，乱写乱画，甚至达到无法辨认的地步，这也许是当下学生的通病，即不注重书写能力的培养。

2.学科素养方面纵观全卷该题最能体现学生的生物学科素养。

比如细菌培养的基本过程是先在培养瓶中加入培养液再加入细菌，而大多数学生的答案则是“将细菌加入培养瓶中进行培养”；再如测总酶量时需要将细胞进行破碎处理，该小题很多学生的答案是“破坏细胞壁”或者是“使细胞吸水涨破/用纤维素酶处理”，这些答案都能体现出学生已了解本题的考查意图，但由于不清楚细菌的细胞结构，从而不明白破坏细菌细胞的方法。

3.本题中各小题的典型错误（1）关于实验思路的典型错误：该小题要求学生写出合理的实验思路，分值是6分，但平均得分在3分左右，典型错误如下：①不明白实验试题的基本要求。

该题要求明确，特别值得一提的是题中的“（要求与说明：实验仅设一组；实验仪器、试剂、用具及操作不作具体要求；实验条件适宜）”，尤其是“实验仅设一组”，在阅卷过程中发现不少学生忽视了该要求，将实验分成多组。

该题要求学生写出实验思路，有少部分学生写的是实验原理分析，即分析采用何种原理进行实验以及采用该原理的原因。

②不清楚细菌培养的基本要求。

细菌的培养过程是将细菌稀释后接种于培养液中，然后在无菌的恒温培养箱中培养，培养过程中定时观测各项指标。

不少学生的答案却是“将细菌加入培养瓶中进行培养”，这样给阅卷老师的直接误解是不用培养液直接进行细菌培养。

③不清楚该实验中的自变量、因变量和无关变量。

该题的目的表达很明确“研究其培养时间与细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化关系”，这样“时间”是该题的自变量，但是该自变量不是人为控制强度大小，而是控制时间间隔的长短。

还有不少学生将自变量确定为细胞数目或者细胞浓度，以此设置了一系列相互平行的对照实验，将实验搞得很复杂，违背了试题的基本要求。

该题的因变量是“细菌细胞数目、细胞外酶浓度、总酶浓度”，需要运用特定的仪器（题中注明不作要求）进行测量，而不是简单的“观察”，且这三个因变量要随着时间的变化测量多次，即前测（实验开始时的细菌细胞数目、细胞外酶浓度、总酶浓度）和后测（一定时间后的细菌细胞数目、细胞外酶浓度、总酶浓度），这样经过比较才能得出合理的实验结论。

④不清楚重复实验的原则，甚至将重复实验和平行对照实验的思想等同起来。

平行对照实验用于证明实验结果的有效性和差异性，用以判断实验结果是否有差异以及产生差异的原因。

而重复实验则是考查实验方法及操作的稳定性，降低或者排除偶然性因素或无关变量对实验结果的干扰，其目的是减小实验误差，使实验结果具有真实性和可靠性。

任何科学的实验结论都不是一次实验偶然性的结果，均需要多次重复验证。

（2）关于实验结果预测的典型错误：该小题需要学生对实验结果进行预测，具体要求是设计一个坐标系并绘制预测的细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化曲线，其实质是要求学生用坐标系来表示在细菌培养过程中细胞数目、胞外酶和总酶的量随时间的变化趋势。

该小题分值是4分，其中建立坐标系1分，绘制3条曲线3分，从改卷的情况来看，该小题的平均得分在2分左右。

学生的典型错误主要体现在以下几个方面：①不理解纵、横坐标的生物学含义。

该小题的横坐标是培养时间（自变量，单位一般是h 或者min），纵坐标是细胞外酶浓度、总酶浓度和细胞数目（因变量，前者单位一般是g/L，后者单位一般是个/L），其中由于三个因变量（可分为两类：酶浓度和细胞数）的性质不同，单位不同，因此需要两个纵坐标才能满足基本要求。

不少学生画的是一个纵坐标，还有的学生画的是三个纵坐标（而且是三维坐标），这说明平时类似题型练习得不到位，还没有掌握基本要求和答题规律。

②曲线的变化趋势不符合细菌培养的基本实际情况。

在恒定的液体培养基中培养细菌时，细菌的细胞数目逐渐增多，最后达到稳定（还有下降的可能），在该过程中细胞会合成各种酶，包括胞内酶和胞外酶。

细菌是单细胞生物，酶量的多少与细胞数目呈正相关，因此随着细胞数目的变化，胞内酶和总酶的含量也随之发生相应的变化，但需要注意到细胞数目的变化应先于酶的变化，总酶曲线应高于胞内酶曲线。

从阅卷的情况来看，相当一部分学生恰好忽视了这两点，若单一看各曲线的变化似乎是合理的，但综合起来分析则不符合细菌培养过程的实际变化趋势。

如画成总酶浓度曲线低于胞外酶浓度曲线、酶浓度的曲线变化趋势先于细胞数目曲线的变化趋势、将各曲线画出直线型（直线上升、下降或者平行线）等，尤其突出的错误是细胞数目的曲线没有拐点。

③不理解题目的基本要求。

该小题要求用坐标曲线的方式来表示实验结果，相当一部分学生恰好忽视了这点要求，错解题意，用直方图或者表格的方式来表示实验结果。

坐标系中有三条曲线，不同曲线表示不同因变量的变化趋势，应当加以区分（用不同的线型或者在曲线旁用文字注明），而部分学生恰好忽视了这点基本要求，造成不必要的失分。

（3）关于测定总酶浓度时，对细胞的处理措施：该小题分值2分，估计平均得分是0.1分甚至更低。

从阅卷情况来看，学生普遍不知问题的指向，只好空着不作答。

大部分学生清楚总酶是胞外酶和胞内酶的总和，这样就需要使细菌细胞破裂才能测量总酶，但是由于不清楚细菌细胞的结构以及细菌维持渗透压的方式，机械地将细菌细胞维持渗透压的方式等同于植物细胞或者动物细胞，这样就出现了如下答案：酶解法、用纤维素酶/果胶酶处理、破坏细胞壁；吸水涨破、胰蛋白酶处理等。