科学高考生物科命题

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考试内容的改革是高考改革的重点和难点，加强对创新能力和实践能力的考查是高考内容改革要考虑的重要方面。围绕内容改革，生物学科对高考实验能力的考查进行了探索，研究主要集中在生物高考对考生实验能力的要求，以及生物高考实验题目的设计等方面，并取得了一定的成果，而且这些成果在指导命题实践的过程中，又得到了不断的完善。

一、生物高考对考生实验能力的要求

1)能独立完成规定实验的内容，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，并能将规定实验涉及的方法和技能进行综合的运用。

2)具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。

3)具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括确认变量、做出假设和预期、设计可行的研究方案、处理和解释数据、根据数据做出合理的判断等。

4)能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。

二、生物高考实验题目的设计

为实现对实验能力的考查，生物高考实验题目的设计思路大致如下：

1考查内容贴近教材

这类题目考查的内容可能是规定实验的原理、方法和步骤。因此对于规定实验中的原理、方法和技能等希望考生能够在理解的基础上记住，如叶绿素能够溶解在有机溶剂丙酮中，还原糖与斐林试剂发生反应可以生成砖红色沉淀，显微镜的使用等。这类题目常常设置一个比较新的情景，但考查的却是基本的原理或操作技能。

例1检验苹果中是否有还原性糖，可选用的试剂是

A碘液B苏丹Ⅲ染液

C双缩脲试剂D斐林试剂

说明本题主要对实验原理进行了考查。答案是D

例2取生长健壮的小麦根尖，经过解离、漂洗、染色、制片过程，制成临时装片，放在显微镜下观察。欲观察到细胞有丝分裂的前、中、后、末几个时期

A应该选一个处于间期的细胞，持续观察它从间期到末期的全过程

B如果在低倍镜下看不到细胞，可改用高倍物镜继续观察

C如果在一个视野中不能看全各个时期，可移动装片从周围细胞中寻找

D如果视野过暗，可以转动细准焦螺旋增加视野的亮度

说明本题主要考查的是实验方法和技能。答案是C

2设计实验方案，验证生物学事实

解答这类题目要求考生能够将所学的实验思想如对照的思想、方法、技能迁移到新情景中，并运用其解决问题。验证的过程包括实验设计、实验材料的选取、对实验现象和结果进行预测、解释、分析和处理。解答这类题目需要实验方面的知识，也需要生物学的一般知识，如减数分裂、光合作用、甲状腺激素生理作用等。而在实验结果解释和分析方面需要更多的是生物学的一般知识，如验证甲状腺激素生理作用的实验，其结果的预测和分析，更多需要的是甲状腺激素生理作用的知识。

实验设计题目的编写需要考虑开放度的问题。一般来说，开放性程度大，有利于创新能力的考查，但不利于阅卷。高考生物学科的一般做法是，根据题目难度大小，对其答案给予不同程度的限制，如只要求学生写出实验方案的某几个步骤，而不是所有步骤等。

例3胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生理作用。为了验证“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”，请以小白鼠为实验对象设计实验步骤，预测和解释实验应出现的结果，并写出实验结论。

1)实验材料和用具：

正常实验小白鼠2只，生理盐水，用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液，班氏糖定性试剂，注射器，试管，烧杯等。

2)实验步骤：

(实验提示：采用腹腔注射给药，给药剂量不作实验设计要求：给药1小时后，用注射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液。)

3)实验结果的预测、解释和结论：

……

答案

1)实验步骤：

(1)确定1只鼠为实验鼠，腹腔注射胰高血糖素溶液；另一只鼠为对照鼠，腹腔注射等容量生理盐水。

(2)将两支试管分别编号为1号和2号，各加入等量的班氏糖定性试剂。

(3)给药1小时后，对两只小白鼠采尿液，实验鼠尿液放入1号试管内，对照鼠尿液放入2号试管内。

(4)将两支试管摇匀后，放入盛有开水的烧杯内加热煮沸，待冷却后，观察两支试管溶液颜色的变化。

2)实验结果的预测、解释和结论：

1号试管中应该出现砖红色沉淀，表明实验鼠尿液中有葡萄糖；2号试管中仍为蓝色溶液，表明对照鼠尿液中无葡萄糖。

实验结论：实验鼠血糖升高，超过一定数值而出现糖尿，是胰高血糖素具有升高血糖的生理作用所引起的。

说明本题考查学生验证简单生物学事实，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力。

3设计实验方案，获得新知识——对科学探究能力的考查

随着高中课程改革的深入，科学探究能力被写进了《普通高中生物课程标准》和《考试大纲》。科学探究能力包括的内容非常广，通常认为包括提出问题、做出假设、制定计划、实施实验方案、收集证据、得出结论、表达和交流等方面。从这个角度说，高考中的实验设计、实验结果的预测、解释和分析、收集研究对象的信息、归纳总结出规律性的认识以及对实验过程、结果的表达和交流能力都属于科学探究能力的范畴。

需要强调的是，在生物高考命题中提到的“科学探究能力”主要指对未知问题的研究，是在这个前提下的“确认变量、做出假设和预期、设计可行的研究方案、处理和解释数据、根据数据做出合理的判断等。”题目的设计常常是在不给出“结论”，或者“结论”是不确定的前提下进行的，如探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过人工膜?探究影响酶活性的因素。探究校园不同区域空气中细菌的含量及合适的消毒途径等。笔者认为按照这样思路设计的题目才是考查科学探究能力的典型题目，见例题4。

但对于这类题目“结果预测与分析”部分的答案，应该以讨论的方式给出似乎更合理。如就例4来说，应该讨论水稻种子的萌发率增加、减少、不变三种情况，进而得出重金属污染液对种子的萌发有促进、抑制或没有影响的结论。对幼苗生长的影响也应该这样讨论，而不应该给出一个确切的结论，因为这个实验毕竟考生没有实际操作过。

例4研究性学习小组的同学在某电镀厂排水口采集重金属污染液1000mL。利用以下实验材料和器材设计实验，探究不同浓度重金属污染液对水稻种子萌发和生长的影响。

实验材料和器材：水稻种子、试管、培养皿、纱布、尺子(100mm)、蒸馏水、恒温光照培养箱（温度设定为28℃、光强度为2000Lux)(实验材料和器材的数量不限)

根据给出的实验材料和器材请设计实验方法和步骤、预测实验结果并做出分析。

1)方法和步骤：

……

2)结果预测和分析：

说明本题考查的是科学探究能力。这是广东2005年高考生物题。

答案

1)方法和步骤：

(1)用蒸馏水将重金属污染液逐级稀释10、102、103、104倍(稀释过程中pH值的变化可不作考虑)，获得4种不同浓度的污染液；

(2)挑选籽粒饱满、大小一致的水稻种子250粒，随机分成5组，50粒／组；

(3)取5只培养皿，垫上纱布；其中4只培养皿加入等体积的不同浓度重金属污染液(浸润纱布即可)，另1只培养皿加入等体积的蒸馏水作为对照；

(4)在每只培养皿的纱布上，均匀放置50粒水稻种子；

(5)将5只培养皿置于恒温光照培养箱培养，每天实验组补充等量的相应浓度重金属污染液，对照组补充等体积的蒸馏水，以保持纱布的湿润；

(6)1周后统计各组的发芽率；用尺子测量幼苗株高(或根长)，计算其平均值。

2)结果预测和分析：不同浓度的重金属污染液对水稻种子的萌发均有抑制作用，随着浓度的增加，萌发率逐渐降低；不同浓度的重金属污染液对水稻幼苗的生长均有抑制作用，随着浓度的增加，株高(或根长)逐渐降低。

需要说明的是，一般认为，实验是考查探究能力的典型载体、重要途径，这当然没有错误，但事实上，探究能力的考查不仅仅局限于实验，应该说，凡需要考生去探索而不是靠机械记忆得出结论的题目都可以考查学生的探究能力。如需要考生经过资料分析，找出证据，得出结论等过程回答的题目都应该属于考查探究能力的试题，见例2。即使实验也不是全部都能考查学生的探究能力。也就是说，探究可以是基于实验的，也可以是基于资料的。

例5关于生命起源的问题至今仍是科学家们不断探索的问题。1953年，美国学者米勒(SLMiller)进行了模拟实验，开辟了通过实验研究生命起源的新途径。20世纪60年代以来，相继发现了一些新的科学事实。1969年“阿波罗11号”登月成功，经研究揭示，月球表面的许多环形山是陨石坑。它们是在月球刚形成时被大量天体撞击造成的。这表明太阳系初期，天体碰撞频繁，地球也不会例外。可以推测，那时地壳比较脆弱，到处火山爆发，地球表面温度极高，即使有少量的CH4和NH3放出，也会立刻被高温和极强的紫外辐射裂解为CO2、H2和N2。

20世纪70~80年代，科学家发现了35亿年前的、由多细胞组成的、结构较复杂的丝状微化石。由此可推断，生命起源可能在40多亿年前就已经发生，那时地球刚形成不久。

天文学家已发现了数十种星际分子(是指存在于星际空间的分子)，它们大多是有机化合物。1969年坠落在澳大利亚麦启逊镇的陨石中含有氨基酸……

结合米勒的实验，指出以上资料哪些不支持米勒实验的结论，请简要说明。(不超过250字)

答案

米勒模拟原始地球的条件，用CH4、NH3等合成了氨基酸等小分子有机物，证实在生命起源的过程中，在原始地球的条件下，由原始大气中的无机小分子生成有机小分子物质是可能的。

资料表明，早期地球表面温度极高，原始大气中不可能存在CH4、NH3等物质，因此，这一资料不支持米勒实验的结论。

资料还显示，星际分子大多数是有机物，所以，地球上最早出现的有机物可能来自星际分子，而不是来自地球，这对米勒实验证实的结论也提出挑战。

说明这是1999年高考生物卷中的第50题。

普通高中新课程标准颁布以来，尤其是在实验省实施以来，教师们经常询问的一个问题是，新课程的基本理念将在高考试题中如何体现?按照《普通高中生物课程标准(实验)》的说法，新课程的理念主要包括提高生物科学素养、面向全体学生、倡导探究性学习以及注重与现实生活的联系四个方面。而教师们关注的主要是，科学探究能力在生物高考中如何考查的问题。

应该说，探究能力的考查，在高考试卷中早就存在，并不是一个新东西。为什么这样说呢?因为从科学探究过程的实质看，科学探究就是获取知识的过程，包含观察、实验、分析和推理等方面的内容，而这些内容在高考试题中都考查过。那么为什么对探究能力还感到陌生呢?可能是因为在过去的岁月中，我们的教育比较重视科学知识的传授，也就是强调自然科学的事实、概念、原理、定律、假说、理论及模型等静态部分的时候比较多，对自然科学的另一面也就是科学探究这一动态部分的内容不是十分重视。尽管当时的《教学大纲》《教材》中也有观察、实验、分析、推理等内容，但在相应的教学资料中没有像今天这样明确地提出“科学探究能力”这一说法。事实上，科学知识和科学探究是科学不可分割的两个方面，科学知识是科学探究的结果，科学知识的积累和发展依赖于科学探究过程。因此生物科高考命题不能将自然科学的动态和静态这两个部分分开。体现对科学事实、概念和原理，体现对科学探究过程的考查是生物高考命题一贯应该坚持的。因此，那种认为，只要背背生物学事实和结论就可以学好生物学，就可以在考试中得高分的想法是站不住脚的。

4设计实验，评价题目所给方案

这类题目综合考查了生物学一般知识、实验方法和技术。解答这类题目需要考生首先在自己头脑里形成一个实验方案，然后把自己的方案与题目提供的方案进行比较，之后提出自己的观点和想法。

例6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。请分别指出这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，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。

说明这道题要求学生评价三个实验方案。

答案

1)不能，因为蒸馏水和镁盐溶液均缺乏植物必需的矿质元素而使两组植物生长均不正常。

2)不能，因为两组容器内的砂性土壤中都可能含有镁离子。

3)不能，因为两组容器内的砂性土壤中都可能含有镁离子。

4)取生长状况一致的大豆幼苗，用符合实验要求的容器，对照组盛有含植物必需的各种矿质元素的完全营养液，实验组盛有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，并对溶液通气，观察比较两组植物的生长发育情况。