唐曉燕
2016年高考新課標(biāo)卷Ⅱ第31題,是生物試題中文字量最大的一道題,以表格的形式給出實(shí)驗(yàn)處理和結(jié)果,需要學(xué)生根據(jù)結(jié)果推斷代謝過程并做出判斷,對(duì)于學(xué)生獲取信息能力和實(shí)驗(yàn)探究能力都進(jìn)行了較為深入的考查。這類問題也是高考中的常見題型,常結(jié)合代謝、調(diào)節(jié)、生態(tài)等知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行考查,對(duì)學(xué)生的能力要求比較高。本文將以此題引入,給出此類問題的訓(xùn)練策略和學(xué)習(xí)建議,再通過幾道經(jīng)典高考試題的練習(xí)進(jìn)行鞏固。
●2016年新課標(biāo)卷Ⅱ第31題(8分):
BTB是一種酸堿指示劑。BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度的增高而由藍(lán)變綠再變黃。某同學(xué)為研究某種水草的光合作用和呼吸作用,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):用少量的NaHCO3和BTB加水配制成藍(lán)色溶液,并向溶液中通入一定量的CO2使溶液變成淺綠色,之后將等量的淺綠色溶液分別加入到7支試管中,其中6支加入生長狀況一致的等量水草,另一支不加水草,密閉所有試管。各試管的實(shí)驗(yàn)處理和結(jié)果見下表。
*遮光是指用黑紙將試管包裹起來,并放在距日光燈100cm的地方。
若不考慮其他生物因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,回答下列問題:
(1)本實(shí)驗(yàn)中,50分鐘后1號(hào)試管的溶液是淺綠色,則說明2至7號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 引起的;若1號(hào)試管的溶液是藍(lán)色,則說明2至7號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?(填“可靠的”或“不可靠的”)。
(2)表中X代表的顏色應(yīng)為 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?(填“淺綠色”“黃色”或“藍(lán)色”),判斷依據(jù)是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。
? ?(3)5號(hào)試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化,
說明在此條件下水草 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。
答案:(1)不同光強(qiáng)下水草的光合作用和呼吸作用;不可靠的。
(2)黃色;水草不進(jìn)行光合作用,只進(jìn)行呼吸作用,溶液中CO2濃度高于3號(hào)試管。
(3)光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度,吸收與釋放的CO2量相等。
本題考查的知識(shí)點(diǎn)是影響光合速率的環(huán)境因素;細(xì)胞呼吸的過程和意義。實(shí)驗(yàn)分析類題目的解答應(yīng)該從自變量入手,此題的自變量有裝置距日光燈的距離(即光照強(qiáng)度)、有無水草兩個(gè),要注意的是題目特別對(duì)“遮光”進(jìn)行了說明,根據(jù)說明分析“遮光”可以理解為光照強(qiáng)度為0。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是水體顏色的變化,根據(jù)題目給出的變色原理,可確定因變量是CO2濃度的變化。水草光合作用吸收CO2,使溶液變藍(lán);呼吸作用放出CO2,使溶液變黃。1號(hào)試管是對(duì)照組,2至7號(hào)試管是實(shí)驗(yàn)組。做了這些分析再來答題,才能更好地切中答案。
(1)本實(shí)驗(yàn)中,50分鐘后1號(hào)試管的溶液是淺綠色,說明環(huán)境不會(huì)使試管內(nèi)CO2濃度發(fā)生變化,則說明2至7號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由不同光強(qiáng)下水草的光合作用和呼吸作用等生理作用引起的;若1號(hào)試管的溶液是藍(lán)色,說明環(huán)境導(dǎo)致試管內(nèi)CO2濃度下降,則說明2至7號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能是環(huán)境因素和水草的生理活動(dòng)共同造成的,所以是不可靠的。
(2)2號(hào)試管是遮光處理的,水草只進(jìn)行呼吸作用,放出CO2,使溶液變黃,而且與3號(hào)試管相比,因?yàn)闆]有光合作用,其CO2濃度高于3號(hào)試管,黃色應(yīng)該比3號(hào)試管更深。
(3)5號(hào)試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化,說明在此條件下水草呼吸作用產(chǎn)生的CO2等于光合作用吸收的CO2。
訓(xùn)練策略:從這道題的分析我們不難看出,解決實(shí)驗(yàn)分析類題目的關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,具體地說就是找到自變量和因變量,確定實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的兩大重要原則是對(duì)照原則和單一變量原則,題目常對(duì)這兩個(gè)原則進(jìn)行考查。除此之外,還有可重復(fù)性原則和科學(xué)性原則等。
要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析必須理清三個(gè)關(guān)系:
1. 理清自變量、因變量和無關(guān)變量的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)過程中可以變化的因素稱為變量。其中人為改變的變量稱為自變量;隨著自變量的變化而變化的變量稱做因變量;除自變量外,實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的變量稱為無關(guān)變量。有些同學(xué)看到概念很糊涂,能明確自變量和因變量是因果關(guān)系,但是理解不了什么是無關(guān)變量,或者說區(qū)分不好自變量和無關(guān)變量。這個(gè)問題可以這樣理解,因變量是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,自變量和無關(guān)變量就是會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響的因素,其中我們研究的那個(gè)影響因素就是自變量,對(duì)結(jié)果也有影響,但是在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中不研究的影響因素就是無關(guān)變量。例如:影響光合作用的環(huán)境因素有光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度等。當(dāng)我們研究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響時(shí),CO2濃度和溫度就是無關(guān)變量。當(dāng)我們研究CO2濃度對(duì)光合作用的影響時(shí),光照強(qiáng)度和溫度就是無關(guān)變量。可見,隨實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡牟煌?,自變量和無關(guān)變量是可以互換的。因?yàn)闊o關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是有影響的,所以單一變量原則是指只改變自變量,無關(guān)變量不僅要保證相同,而且一定要適宜,否則影響得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
2. 理清對(duì)照實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)的關(guān)系
學(xué)生容易混淆對(duì)照實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)概念,教材79頁和93頁分別給出了這兩個(gè)概念。對(duì)照實(shí)驗(yàn)是指除了一個(gè)因素以外,其余因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組,在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中,除了要觀察的變量外,其他變量都應(yīng)當(dāng)始終保持相同。對(duì)比實(shí)驗(yàn)則是指設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組,通過對(duì)結(jié)果的比較分析,來探究某種因素與實(shí)驗(yàn)對(duì)象的關(guān)系。學(xué)生糾結(jié)的問題主要有兩個(gè),一個(gè)是對(duì)比實(shí)驗(yàn)還有沒有對(duì)照組;一個(gè)是對(duì)比實(shí)驗(yàn)和相互對(duì)照的關(guān)系。其實(shí),所有的矛盾都集中在對(duì)“對(duì)照”概念的理解。對(duì)照實(shí)驗(yàn)分為狹義和廣義兩種類型,教材給出的是狹義對(duì)照實(shí)驗(yàn)的概念,也就是空白對(duì)照。通常得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的組是實(shí)驗(yàn)組,常態(tài)組是對(duì)照組。而廣義對(duì)照實(shí)驗(yàn)包括空白對(duì)照、相互對(duì)照、自身對(duì)照和條件對(duì)照四種類型。很明顯,對(duì)比實(shí)驗(yàn)就是廣義的對(duì)照實(shí)驗(yàn)類型中的相互對(duì)照,從這個(gè)意義上講,對(duì)比實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是對(duì)照實(shí)驗(yàn)的一種類型。例如“探索生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”實(shí)驗(yàn),就是既有空白對(duì)照,又有相互對(duì)照。有的實(shí)驗(yàn)處理不會(huì)使實(shí)驗(yàn)材料失活或死亡,可以不另設(shè)對(duì)照組,實(shí)驗(yàn)與對(duì)照在同一對(duì)象上進(jìn)行,即為自身對(duì)照。例如“植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn),就是典型的自身對(duì)照。條件對(duì)照是指雖給對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理,但這種處理是作為對(duì)照意義的,或者說這種處理不是實(shí)驗(yàn)假設(shè)所給定的實(shí)驗(yàn)變量意義的。例如“動(dòng)物激素飼喂小動(dòng)物”實(shí)驗(yàn),采用等組實(shí)驗(yàn)法,其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是:
甲組:飼喂甲狀腺激素(實(shí)驗(yàn)組);
乙組:飼喂甲狀腺抑制劑(條件對(duì)照組);
丙組:不飼喂藥劑(空白對(duì)照組)。
顯然,乙組為條件對(duì)照,該實(shí)驗(yàn)既設(shè)置了條件對(duì)照,又設(shè)置了空白對(duì)照,通過比較、對(duì)照,更能充分說明實(shí)驗(yàn)變量——甲狀腺激素能促進(jìn)小動(dòng)物的生長發(fā)育。
3. 理清實(shí)驗(yàn)結(jié)果、結(jié)論和推論的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)結(jié)果是從實(shí)驗(yàn)中得出的數(shù)據(jù)或現(xiàn)象,是實(shí)驗(yàn)得出的第一手資料,即通過實(shí)驗(yàn)觀察和記錄得出的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)等看得見的東西,是實(shí)實(shí)在在存在的、客觀的,可以再現(xiàn)的。而實(shí)驗(yàn)結(jié)論則是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行概括、分析、推導(dǎo)得出的一個(gè)普遍事實(shí)或規(guī)律,是與個(gè)人經(jīng)歷、經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知結(jié)構(gòu)有關(guān)系的“主觀”意識(shí)的、抽象的東西,是在整理、分析結(jié)果的基礎(chǔ)上得出的。有的實(shí)驗(yàn)還可以在結(jié)論的基礎(chǔ)上進(jìn)一步推導(dǎo)得出結(jié)論。
下面我們來解答兩道高考題:
●2013年新課標(biāo)卷Ⅱ第29題(10分):
已知大麥在萌芽過程中可以產(chǎn)生α-淀粉酶,用GA(赤霉素)溶液處理大麥可使其不用發(fā)芽就產(chǎn)生α-淀粉酶。為驗(yàn)證這一結(jié)論,某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn):
注:實(shí)驗(yàn)結(jié)果中“+”越多表示顏色越深。表中液體量的單位均為ml。
回答下列問題:
(1)α-淀粉酶催化_______水解可生成二糖,該二糖是________。
(2)綜合分析試管1和2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以判斷反應(yīng)后試管1溶液中的淀粉量比試管2中的_______,這兩只試管中淀粉量不同的原因是________。
(3)綜合分析試管2、3和5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,說明在該試驗(yàn)中GA的作用是_____。
(4)綜合分析試管2、3和4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,說明 ? ? ? ? 。
答案:(1)淀粉,麥芽糖; (2)少,帶胚的種子保溫后能產(chǎn)生α-淀粉酶,使淀粉水解;(3)誘導(dǎo)種子生成α-淀粉酶;(4)GA濃度高對(duì)a-淀粉酶的誘導(dǎo)效果好。
本題涉及的對(duì)照實(shí)驗(yàn)類型考查比較全面。首先明確實(shí)驗(yàn)原理,在此實(shí)驗(yàn)中淀粉的含量由生成的α-淀粉酶的量決定,α-淀粉酶含量高,則淀粉被水解的多,α-淀粉酶含量低,則淀粉被水解的少,無α-淀粉酶,則淀粉不被水解。檢測時(shí),加入碘液后,顏色較深的含淀粉多,顏色較淺的含淀粉少。第(2)問試管1和試管2進(jìn)行對(duì)比,自變量為是否有胚(或有無α-淀粉酶存在),因變量是試管中淀粉的含量。第(3)問以試管5作為空白對(duì)照,試管2作為條件對(duì)照,僅有試管3中的淀粉被分解,說明試管3有α-淀粉酶產(chǎn)生。由此,可以推斷GA溶液在無胚的情況下可誘導(dǎo)種子生成α-淀粉酶,繼而促進(jìn)了淀粉的水解。第(4)問觀察試管2、3和4,三者加入的GA呈梯度分布,既有空白對(duì)照又有相互對(duì)照。GA含量越多時(shí),試管中的淀粉越少。由此可推測,GA濃度高對(duì)α-淀粉酶的誘導(dǎo)效果好。
●2015年新課標(biāo)卷Ⅱ第29題(12分):
某基因的反義基因可抑制該基因的表達(dá)。為研究番茄中的X基因和Y基因?qū)ζ涔麑?shí)成熟的影響,某研究小組以番茄的非轉(zhuǎn)基因植株(A組,即對(duì)照組)、反義X基因的轉(zhuǎn)基因植株(B組)和反義Y基因的轉(zhuǎn)基因植株(C組)為材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在番茄植株長出果實(shí)后的不同天數(shù)(d),分別檢測各組果實(shí)的乙烯釋放量(果實(shí)中乙烯含量越高,乙烯的釋放量就越大),結(jié)果如下表:
回答下列問題:
(1)若在B組果實(shí)中沒有檢測到X基因表達(dá)的蛋白質(zhì),在C組果實(shí)中沒有檢測到Y(jié)基因表達(dá)的蛋白質(zhì)??赏茰y,A組果實(shí)中與乙烯含量有關(guān)的基因有 ? ? ? ? ? ? ? ,
B組果實(shí)中與乙烯含量有關(guān)的基因有 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。
(2)三組果實(shí)中,成熟最早的是 ? ? ? ? ? ? ? ? 組,其原因是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。如果在35天時(shí)采摘A組與B組果實(shí),在常溫下儲(chǔ)存時(shí)間較長的應(yīng)是 ? ? ? ? ? ?組。
答案:(1)X基因、Y基因;X基因、Y基因和反義X基因。
(2)A;乙烯具有促進(jìn)果實(shí)成熟的作用,該組乙烯的含量(或釋放量)高于其他組;B。
本題充分考查了學(xué)生獲取信息的能力以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析的能力。題干第一句話是整道題的關(guān)鍵,直截了當(dāng)告訴答題者某基因的反義基因可抑制該基因的表達(dá),這樣即使不知道反義基因如何發(fā)揮作用,是否是通過表達(dá)出蛋白質(zhì)發(fā)揮作用,但是通過三組實(shí)驗(yàn)做對(duì)照,也可以準(zhǔn)確判斷出A組果實(shí)中與乙烯含量有關(guān)的基因有X基因和Y基因;B組果實(shí)中與乙烯含量有關(guān)的基因是X基因和Y基因以及反義基因X;C組果實(shí)中含有與乙烯含量有關(guān)的基因是X基因和Y基因以及反義基因Y;因?yàn)锽組和C組轉(zhuǎn)入了反義基因X和Y以后,乙烯含量分別下降和不產(chǎn)生乙烯。解答這樣的題目就是和出題老師在進(jìn)行對(duì)話,不理解分析題意,想通過死記硬背和題海戰(zhàn)術(shù)得高分是絕不可能的,所以培養(yǎng)學(xué)生分析能力,獲取信息能力、靈活運(yùn)用能力,才能以不變應(yīng)萬變。