基于科学思维的高中生物实验题型的解题策略初探

基于科学思维的高中生物实验题型的解题策略初探

王新燕

新疆阿克苏地区第二中学

摘要：基于生物学科核心素养中的“科学思维”，梳理和总结生物实验题的解题策略，旨在达到提升学生科学思维和解题技能的目的。

关键词：科学思维 生物实验题 解题策略

新一轮课程改革已经在我国多个省份试行了，新疆也将步入新课改的行列。

2017版《普通高中生物学课程标准》明确提出高中课程的学科育人价值集中体

现在培养学生核心素养上。纵观近几年的生物高考题，在新课改“一体四层四翼”

的高考评价体系要求的基础上，侧重生物实验的考查。^[1]生物实验类题型不仅可

以考查生物科学史、生物基础知识溯源，更能考查学生的科学思维能力，是高考

的必考题型。

许多学生面对实验题总是有畏难情绪，一看实验题就发憷、不敢下笔或是不

知如何下笔答题，多数学生是心里明白，但用语言表达时，不是缺乏科学性、逻

辑性、准确性，就是盲目揣测题目意思，随意作答，导致实验题型总是得分率极

低。其实只要找准方法、理清思路，回扣课本基础知识，就能化难为易，突破实

验题型的解题难关。下面针对生物实验类型题目小结解题思路和策略，旨在帮助

学生提升实验题型解题技能，培养学生的科学思维。

1. 依据题意，明确实验目的：

实验目的是实验活动的目标和指南，也是解决实验问题的核心。一般从题目中的信息可以帮助我们归纳分析出实验的基本要素，从而理清解题思路、准确答题。^[2]

1. 依据题干信息，明确实验类型：

一般题目出现“探究”、“验证”的词眼，就可以判断实验类型，从而找出要研究的问题，明确实验目的。探究性实验一般题目会有预期实验结果、结论等，往往结果不唯一；而验证性实验结论是已知且唯一的但具体类型还得以题干信息为准。

2. 对应实验目的，找准实验原理：

实验原理是实验要遵循的科学准则，也是实验的依据和思路，往往在课本会找到根源，也是让学生回归课本、注重基础的好素材。一般题目中会有相关的实验目的、步骤、现象的叙述，帮助学生获取信息，分析出实验原理，这也是对学生逻辑推理和知识迁移应用能力的考查。^[2]

3. 依据实验目的，合理创设变量：

变量创设一般是实验题的常考点，需要理清自变量、因变量和无关变量的含义与创设原则。一般要理清因（自变量）果（因变量）关系及要遵循的单一变量和等量原则等即可。如：探究“温度对酶活性的影响”中，自变量就是实验者创设的不同温度；因变量则是观测反应速度的快慢；无关变量如底物或酶的类型、浓度、添加量各组均需一致。

4. 依据实验材料及仪器，确定实验思路：

生物材料的选择一定要与实验目的相吻合，更要注意实验材料本身的结构、功能特性，如同样是选用洋葱，选择其根尖分生区就适合用来观察细胞有丝分裂；其鳞片叶内表皮则适合探究细胞的吸水失水；而其叶肉细胞（叶片）对应的实验又不相同，而许多学生一看到洋葱，就固执地认为只能做某个实验而已。

对于实验题目中涉及的材料和仪器，先分析“有什么用”、“怎么用”，以题目给出的用具及材料为准，确定实验步骤、方法，明确实验思路。题目给出的材料及用具会影响实验的操作过程，一般题目涉及的仪器和材料都应全部用上，不可遗漏。

2. 设计合理、科学的实验步骤：

实验步骤是实验思路的科学呈现，既能考查学生的理解分析能力、信息搜集处理能力、语言表达能力，又能体现学生的科学思维能力。^[2]

生物实验步骤一般有以下“三步曲”：

1. 取材、分组编号：

包括取材、分组（实验组、对照组，实验组若有浓度梯度至少分三组甚至多组，还要设置多个相同、平行处理）、编号、非条件处理等。

2. 控制单一变量，设置对照：

一般实验中有以下几类对照：

1. 自身对照：指实验与对照在同一对象进行，只有一组。如：探究植物细胞的吸水和失水的实验，植物细胞发生质壁分离和质壁分离复原，就是典型的自身先后对照。

2. 空白对照：对照组是不受研究因素处理的对象组。实验组则是受研究因素处理的对象组。

3. 条件对照：是指虽然给对象施以某种实验处理，但这种处理不是针对实验假设所给定的实验变量，而是作为一种相反意义的对照，使实验结果更具说服力。如：肺炎双球菌体外培养实验，在添加培养R型菌的培养基上出现S型菌，还需增加一组添加DNA和DNA水解酶的处理组，以增强说服力，证明DNA是肺炎双球菌的遗传物质。

4. 相互对照：无空白对照，而是几个实验组相互为对照。如：“比较过氧化氢酶和Fe³⁺的催化效率”实验中，分别用过氧化氢酶和Fe³⁺去催化过氧化氢的分解，进行相互对照，以得出酶的高效性的结论。

3、培养、观察，分析现象、结论：

依据实验观测的数据或现象，对客观事实加以描述，得出实验结论，应该是与实验目的相对应的。书写时需注意语言的准确、精炼，一般而言：（1）对应实验类型下结论，验证性实验结果确定且唯一，而探究性实验则要考虑各种可能；（2）明确自变量和监测指标，对比实验组、对照组现象而下结论；（3）注意实验术语，如基本相同/无显著差异、显著高于/低于、如果......则说明（证明）....../若......则说明（证明）......

3. 梳理、检查：

回归题干信息，检查实验目的、原理、原则，是否有科学性错误、是否符合题意；检查生物材料、器材是否合适；检查实验步骤是否合理；检查结论是否有科学性错误、文字表述是否专业、准确、精炼。

例如：（2018年全国Ц卷.29）（部分）

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

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

【解析】本题考查垂体与动物生长发育的关系、实验探究中的变量设置及观测指标等，旨在考查学生的理解能力、实验探究能力和科学思维能力。

首先分析：（1）实验目的：题干“研究垂体对机体生长发育的作用”。（2）实验方法：题干指明“垂体切除法”。（3）变量处理：①自变量：有无垂体，②因变量：大鼠体重。根据以上分析就可以作答：①实验组即B组的处理为手术切除垂体，为了排除手术切口对实验动物（材料）的影响，对照组（A组） 的处理为进行手术却不切除垂体。③为监测两组大鼠的体重，而体重一次监测不能说明问题，故要定期、多次测定并记录。^[4]

学生的实验思维和解题技能不是一朝一夕就能提升的，教师应该注重教材实验并充分挖掘实验素材，结合实验科学发现史的教学、与最新考研成果和社会实际问题相结合，对经典实验再发现、再认识，才能对学生的科学思维的提升更有利。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准(2017年版)[S].北京：人民教育出版社，2018:12.

[2]吴航枫.基于“科学思维”的高考生物实验探究题解题策略[J].中学生物学,2020,36(10):51-52.

[3]沈桂第 赵怡姗. 关注试题情境研究,落实科学素养培养[J]生物学教学，2020,45（12）：38--40

[4] 山东城市出版传媒集团.济南出版社.区块链(高考真题分类).38,95