控制变量法在解高中生物探究式图表题中的应用

唐玉福

摘 要：图表在高中生物教材和高考试题中占有重要地位，高考试题图表题常以探究式题型出现，这与控制变量法思想一脉相承。本文用几个实例从不同角度分析应用控制变量法解高中生物探究式图表题的适用性和有效性，得出肯定的结论。

关键词：控制变量法；高中生物；探究式；图表题

一、 研究背景

1. 图表在教材和高考试题中的地位

图表是生物学的第二语言。它形象地揭示生命现象的复杂性和多样性、内在的联系性、统一性等问题，有着语言文字无法比拟的直观、形象、简洁的特点。笔者对人教版高中生物必修教材中的图表进行统计发现：3册必修教材图共300多幅，表共30多幅。可见图表在高中生物教材中的地位重要，具有量多、不可取代、不可或缺性。

同时，对近几年广东高考理综生物试卷中的图表题进行统计分析发现：每年都有多道与图表相关的试题，图表题所占分值近50%。可见图表题也是高考试题呈现的重要形式。题量和分值所占比重都很大。它是考查学生生物学知识和生物学素养的重要载体。

2. 图表题在高考试题中的特点

图表题在高考中以考查学生能力为突出特点。高考试题中的图表题源于教材，高于教材，重在理解。这些试题突出考查学生获取信息的能力、理解能力、综合分析能力、图文图表转换能力。这一特点决定了它常常以考查多因素之间的关系的形式出现，即高考试题的图表题经常以探究式题型出现。

3. 什么是控制变量法

科学研究中，当研究多个因素之间的关系时，常常每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，把多因素的问题变成单因素的问题，这种方法叫控制变量法。其中人为改变的变量称作自变量，随自变量的变化而变化的量称因变量，除自变量外，研究过程中可能还会有一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。控制变量法是科学探究中的重要思想方法。它是生物学中常用分析解决问题的重要思想方法，应用这一思想方法可以使研究的问题简单化。

二、 应用控制变量法解高中生物探究式图表题

应用控制变量法解题的关键思路是：第一步，认真审题，明确探究的课题。一般探究的问题表达形式是：探究××自变量对××因变量的影响。第二步，根据课题确定生物学原理。第三步，根据课题确定自变量（是单还是双自变量）、因变量（是单还是双因变量）、无关变量。第四步，根据控制变量法的原则及生物学原理进行分析推理。

1. 给出图表，应用控制变量法解题

（1） 给出表，应用控制变量法解题

【例1】 分析表1，可推测

A. 甲溶液含有淀粉

B. 乙溶液含有还原糖

C. 混合溶液不含淀粉

D. 混合溶液含有淀粉酶

【解析】第一步，从实验课题确定实验原理，双缩脲试剂、碘液、斐林试剂分别检测蛋白质、淀粉和还原性糖。第二步，确定自变量和因变量（见图1）。第三步，分析推测出，甲含有蛋白质，乙含有淀粉，甲和乙混合能够产生还原性糖，证明甲中含有淀粉酶，将淀粉分解产生还原性糖。

【答案】D。

（2） 给出图和表，应用控制变量法解题

【例2】 以下曲线图2显示一片绿叶在正常情况下一天中的气体交换情况，若该绿叶的呼吸速率保持不变，请判断在12：00时，该叶片呼吸作用和光合作用分别生成和利用的CO2量是（ ）

【解析】第一步，找出探究课题是：一片绿叶一天中的气体交换情况，细化为一片绿叶光照和黑暗条件下CO2的吸收量。第二步，明确实验原理。绿叶在黑暗条件下只进行呼吸作用。光照条件下同时进行光合作用和呼吸作用。真光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速率可用黑暗条件下CO2的释放量表示，净光合速率可用CO2的吸收量表示，真光合速率可用CO2的利用量表示。第三步，找出自变量和因变量。自变量是有无光照，因变量是CO2的吸收量（释放量），无关变量是绿叶的呼吸速率保持不变，某时刻。第四步，根据实验原理，各变量的关系可知：12：00时，有光照，有呼吸作用和光合作用，故CO2的释放量是2，CO2的利用量=12+2=14。

【答案】D。

2. 给定研究课题，应用控制变量法绘制图表

（1） 给出研究课题，应用控制变量法绘曲线图

【例3】 表2是植物Ⅰ和植物Ⅱ在一天中气孔导度的变化。请分析回答：

请在坐标图3中画出植物Ⅰ和植物Ⅱ一天中气孔导度的变化曲线。

【解析】第一步，从题干给出的探究课题及表格找出自变量是时间；因变量有两个，因变量1是植物Ⅰ气孔导度，因变量2是植物Ⅱ气孔导度。第二步，描点，将表格中的数据描到平面坐标系中，注意自变量时间是X值，因变量气孔导度是Y值。第三步，连线，将第二步植物Ⅰ和植物Ⅱ所描的点分别连成光滑的曲线。第四步：标上曲线的名称。（见图4）

【答案】

（2） 给出研究课题，应用控制变量法制表

【例4】 木瓜蛋白酶的提取工艺流程如下：

兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示，酶保护剂浓度在0.02～0.06 mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.0～8.0范围内，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。

【解析】第一步，从题干给出的探究课题可以看出自变量有两个，自变量a是酶保护剂浓度，自变量b是提取液pH，因变量是酶活力。第二步，制表。对于双自变量影响单因变量的实验，要体现某结果是两个因素一起造成的，最好的形式就用棋盘法布局，即两个自变量十字交叉布局的表格。格式如表3。

第三步，根据上表布局将自变量a和自变量b适当的分组数值填入表格中，并标上单位就是一张很好的实验结果记录表。

【答案】略。

三、 结论

笔者对控制变量法在解高中生物探究式图表题中的应用进行了初步的研究，初步得出两个结论。

1. 应用控制变量法解高中生物探究式图表题是完全适用的

生物学是一门揭示生命现象内在联系和规律的实验科学，是对生命现象进行无数个探究实践总结的科学。图表是进行这些科学探究总结的形象语言。高中生物教材就是这种探究总结的材料之一，因此高中生物教材用了许多图表对生物学探究性知识进行描述和表达，高考试题也用了大量的探究式图表题对学生的生物学知识和科学素养进行考查。高中生物图表題这种探究属性与控制变量法的思想是一脉相承的。以上实例的分析说明应用控制变量法解高中生物探究式图表题是完全适用的。

2. 应用控制变量法解高中生物探究式图表题是非常有效的

控制变量法是科学探究中的重要思想方法。学生掌握了这种思想方法就可举一反三，触类旁通，不仅可将其应用于解决其他学科的探究性问题，同样能将其应用于解决生物学的探究性问题。学生通过对控制变量法的学习，不仅获得了生物学知识，也提高了获取信息的能力、理解能力、综合分析能力、图文图表转换等能力。许多学生在掌握控制变量法这一解题方法后表示：试题中的“图表题”是我最喜欢做的一类题！

参考文献：

[1]姜雪梅.控制变量法在解题中的应用[J].生物学教学，2005，（9）：38-40.endprint