例谈利用科学经典实验命题的思路与方法

安徽 陈淑丽 吴凌龙

近几年，全国新课标卷Ⅰ理综生物试题中对生物学实验题的考查力度一直在不断加大，其中部分实验直接或间接地考查教材中科学史上的经典实验，科学史上的经典实验包含着重要的科学实验方法、巧妙的设计思想和严谨的科学思维，因此许多方法至今仍广泛应用于生产生活实践中，这就要求教师在教学过程中不仅要让学生理解透彻经典实验，还要尝试将科学经典实验进行改编，命制与高考题型类似的实验试题，并引导高中生物学实验教学。学生通过分析改编的实验试题，使学生的实验探究能力逐渐提高，从而在高考中取得更好的成绩。特别是在二轮复习过程中，这方面的实验练习尤为重要。下面笔者就以改编的一道包含实验试题的综合应用题为例，谈谈如何以科学经典实验为基础进行命题。

【例题1】香蕉（3n=33）是人们生活中常食用的水果，果实未成熟时呈绿色，完全成熟后呈黄色，果肉更软、更甜。请回答下列问题：

（1）香蕉果实成熟过程中含量明显增多的激素是__________，果肉变软与细胞壁中的____________ （填物质）降解有关，绿色逐渐褪去的原因是_____________________________________________ 。

（2）香蕉果实没有种子的原因是______________________________ 。

（3）香蕉等植物光合色素的吸收光谱如图所示。请以水绵为实验材料验证图示结果，写出实验思路、预期结果和实验结论。

实验材料：水绵、清水（含好氧菌）、显微镜、载玻片、盖玻片、三棱镜、光源。

实验思路：__________________________________________________________ 。

预期结果：__________________________________________________________ 。

实验结论：__________________________________________________________ 。

【参考答案】（1） 脱落酸和乙烯（1分，写一个不得分）

纤维素和果胶（1分，写一个不得分） 在成熟过程中，叶绿素逐渐分解（2分）

（2）香蕉为三倍体植物，在减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能产生正常的生殖细胞（2分）

（3）实验思路：制作含好氧菌和水绵的临时装片，先在没有空气的黑暗环境中放置一段时间，再用透过三棱镜的光照射临时装片，用显微镜观察好氧菌的分布（4分）预期结果：好氧菌主要聚集在红光区和蓝紫光区（2分）实验结论：光合色素主要吸收红光和蓝紫光（2分）

【命题分析】

一、本题的主要命题思路

命题思路1：注重考查基础知识、基本技能和基本方法。本题考查的知识点均为学生应熟练掌握的基本知识，如细胞的基本结构、植物激素的种类及作用、吸收光能的色素、减数分裂等。

命题思路2：注重考查知识点间的内在联系。改编后的试题综合考查了三个模块的多个知识点，注重考查知识点间的内在联系，如香蕉在成熟过程中，在脱落酸、乙烯的调节作用下，纤维素、淀粉水解成二糖、单糖，使得水果变软、变甜，叶绿素合成减少，并且不断降解，所以青香蕉变成黄香蕉。要准确作答，则需要综合分析，因此，此类题能培养学生综合分析问题的能力，属于高考能力考查中的较高要求。

命题思路3：体现理论联系实际的新课程理念。高考生物学科命题要充分体现生物课程的科学课程性质，注重理论联系实际，关注科学技术、社会经济和生态环境的协调发展。理论联系生产生活实际是新课程的理念之一，该题以生活中常见的水果为试题情境，进行生物知识的综合考查，考查学生利用生物学知识解释生活中的生物学现象，还能体现学生所具备的生物学科核心素养的水平。

命题思路4：科学探究与获取信息能力并重。实验与探究能力也是新课程的理念之一，更是高考考查的“四大能力”中的重点考查能力之一。该题在考查实验探究能力方面，主要考查实验思路、实验结果预测，以及实验结果分析，也鲜明地体现了生物科学研究的实验方法。在考查能力方面，主要考查学生从图中获取信息并运用获取的信息进行实验探究的能力。

二、考查知识点及能力分析

本题以学生生活中常见的水果为试题情境，主要考查的知识包括细胞壁的主要成分、三倍体植物、减数分裂、植物的激素调节、光合色素吸收的光、光合作用的产物等。（1）（2）主要考查学生的知识理解能力，即能运用所学知识与观点，通过综合分析对生物学现象进行解释。（3）主要考查学生实验与探究能力中的综合运用所学的生物学知识及实验原理、方法和技能，验证生物学事实的能力，而实验目的题干中没有直接给出，要求学生从图示中读取出来，这又是考查学生利用图解表述生物学事实的能力。此题测试的结果统计显示，学生平均得分为6分，可见属于难题。但是，如果学生对人教版教材必修1第100页中恩格尔曼的实验有所了解，则简单得多。因为实验思路就是恩格尔曼的经典实验过程，教材中有明确的表述，稍作调整就是正确答案。这道题是通过改编科学史上的经典实验，变相考查学生的实验能力，同时也考查了学生对科学史的理解情况，即该实验体现的科学思维和方法，如实验材料的选择，水绵的叶绿体呈螺旋状有规律的分布在细胞中，三棱镜将光能进行分散，利用好氧菌的分布从而分析色素吸收的光能。

三、其他试题改编示例

科学史上的经典实验有的在教材正文中，有的在资料分析中，还有的在课后习题和视野拓展中。只要是教材中的实验，教师都要指导学生认真分析实验原理、实验方法、实验思路等，逐渐形成科学思维，并掌握科学的实验方法，从而提高学生的实验探究能力。在光合作用一节中，类似的实验改编材料，如萨克斯的“半叶法”实验、鲁宾和卡门的氧气来源实验、卡尔文的碳的转移途径实验等都可以进行改编，可换一种角度、换一个问题去考查。

【例题2】如何验证光合作用只有在光照条件下才能产生淀粉，写出实验思路、实验结果、实验结论（萨克斯的“半叶法”实验改编）。

实验原理：淀粉遇碘变蓝色，叶片中的有机物主要是淀粉。

实验材料及试剂：盆栽天竺葵、锡箔纸、夹子、无水乙醇、碘液、酒精灯等。

实验思路：__________________________________________________ 。

实验结果：__________________________________________________ 。

实验结论：__________________________________________________ 。

【答案】将盆栽天竺葵置于黑暗条件下处理一段时间，充分消耗掉叶片内原有的淀粉；将一片叶子的一半遮光后，将植物重新放回光下放置5～7 h；摘下遮光的叶片，放在酒精中隔水加热到叶片变成淡黄色；取出叶片滴加碘液，观察叶片颜色变化 遮光部分不变色，不遮光部分变蓝色 绿色叶片在光照下才能产生淀粉

2018年高考《考试大纲》中理科综合部分将坚持把创新思维和学习能力考查渗透到整个命题过程中，向学生提供新知识或原有知识的延伸拓展信息，考查学生的探究能力和创新精神。利用科学史上的经典实验进行实验试题改编，就是变换一种形式考查学生的实验能力，关键是教师要做有心人，将科学史上的经典实验灵活地改编，应用到平时的复习中去，既复习了科学实验，又提高了学生的实验探究能力。