浅谈验证性实验与探究性实验的解答误区

湖南 汪训贤

实验探究能力是《普通高等学校招生全国统一考试大纲》（以下简称《考试大纲》）要求考查的四种能力之一。实验题在每一套高考试题中，都占据较大的比重。如2019年全国卷Ⅰ中，涉及实验的题目有第2题、第6题、第29题、第32题、第37题等。湖南考生在以上5题的实验部分，得分率很少超过50%，尤其是第29题第（3）小题（一道实验设计题），得分率更低，究其原因，多种多样，但最主要的原因是很多考生错把验证性实验当作探究性实验来设计。本文以2019年全国卷Ⅰ第29题为例，浅谈验证性实验与探究性实验的解答误区。

1.验证性实验题实例分析

【示例】（2019年，全国卷Ⅰ，第29题）（12分）将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸（ABA）含量增高，叶片气孔开度减小。回答下列问题。

（1）经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力_________________。

（2）与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会______________________，出现这种变化的主要原因是_______________________。

（3）有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体（不能合成ABA）植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。

【答案】（1）增强（2分） （2）降低（2分）气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少（2分） （3）取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变（3分）；将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变（3分）。

【试题评析】该题以“将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理”为背景，将渗透作用和光合作用有机结合起来，考查考生对渗透作用原理、影响光合作用速率因素的掌握情况，要求考生通过设计实验验证“干旱条件下，气孔开度不是由缺水直接引起的，而是由脱落酸（ABA）引起的”。该题考查的内容是细胞代谢，是《普通高中生物学课程标准（2017年版）》和《考试大纲》都要求考生掌握的主干知识。考生解答该题时，必须具备较强的实验设计能力和语言表达能力，这充分体现了对学科核心素养的科学思维和科学探究的考查。

2.湖南考生在该题的考试情况

考生看到该题后，很快就能书写出第（1）小题的答案，对第（2）小题第1空的答案也能正确书写，但书写第2空时，就遇到阻力了，尤其是到了第（3）小题时，很多考生开始无从下手，以至于笔者抽查的500份试卷中，有79份试卷是空白的。

2.1 得分情况

2019年湖南省理科考生约有21万人，在该题的平均得分情况如表1：

表1

2.2 主要失分原因

2.2.1 不能有效利用题干信息

考生在解释第（2）小题光合速率会“降低”的原因时，题干中“干旱处理……叶片气孔开度减小”是一条非常重要的信息，因为光合作用需要的原料CO2必须经气孔进入叶肉细胞间隙才能被叶肉细胞利用，气孔开度一旦减小，空气中的CO2将减少进入或不能进入到细胞中，自然导致光合速率降低。

2.2.2 不能准确抓住实验变量

实验设计要求验证“干旱条件下，气孔开度不是由缺水直接引起的，而是由脱落酸（ABA）引起的”，设计实验时，应该准确抓住两个自变量，即是否缺水和是否有脱落酸（ABA）。部分考生的实验设计不完整，大多数考生只验证了不是由缺水直接引起的，或者只验证了是由脱落酸（ABA）引起的。

2.2.3 错把验证性实验当作探究性实验来设计

很多考生审题时不仔细，没有看清题干中的“设计实验来验证这一结论”，错把验证性实验设计成了探究性实验。如某考生的实验设计书写为实验思路：取30株ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度后，均分成甲、乙、丙3组，甲组在正常条件下继续培养，乙组和丙组培养过程中经干旱处理，与此同时，对丙组进行ABA处理。处理适宜时间（如4 h）后，再次测定气孔开度。预期结果及结论（如表2）：

表2

该考生思路非常清晰，实验设计合情合理，但他画蛇添足，多了结果讨论及结论这一环节，将验证性实验设计成了探究性实验。湖南省的考生中，这类考生还有很多，之所以出现这类失误，是由于这类考生没有将验证性实验与探究性实验区分开来。因此，教师在平时的教学中，尤其是在高三生物一轮复习过程中，需适时加强对考生实验探究能力的培养。

3.“三驾驭”培养学生实验能力

学生实验能力的强弱，一方面需要学生自身的刻苦学习、准确领悟，另一方面也需要教师的精心设计、有意培养。

3.1 驾驭教材，渗透实验

高三教师在生物一轮复习时，要做到通读教材，精心备课，有意识地发掘教材中能够培养学生实验能力的知识点，在这些知识点上恰当地渗透一些实验实例，以达到培养学生实验能力的目的。这样的知识点，在教材中比较多，如人教版教材必修1第3章第3节，“细胞核”中的“资料分析”；人教版教材必修2第3章第1节，“DNA是主要的遗传物质”中的“实验拓展”；人教版教材必修3第3章第1节，“植物生长素”中的“发现过程”等，只有教师处处留心，才可以大量发掘出教材中渗透实验的知识点，培养学生的实验能力。

3.2 驾驭课堂，润物无声

在一轮复习的课堂上，教师要带领学生精读教材内容，对教材中能够渗透实验的知识点，要提醒学生特别注意，甚至留足时间，让学生运用该知识进行思维拓展，开展实验设计，“润物细无声”地培养学生的实验能力。例如，在复习“细胞核——系统的控制中心”一节内容时，课堂上教师带着学生读到“资料分析”中的资料1黑白美西螈的核移植实验时，可以开展如下的实验拓展：

科学家用黑白两种美西螈（一种两栖动物）做实验，实验过程如图所示。回答下列问题。

（1）由该实验结果可得出的初步结论是美西螈的肤色是由_________________控制的。

（2）该结论受到了某些人的质疑，原因是该实验缺少对照实验。为使实验结论更加准确，可以运用反证法进行证明。其反证过程是_____________________________________。该反证实验与前实验形成了__________（填“空白”“自身”“相互”或“条件”）对照。

（3）在该对照实验中自变量是____________________，无关变量是_______________________（至少写出2项）。

【答案】（1）细胞核 （2）黑色美西螈的去核卵细胞与白色美西螈的细胞核结合 相互 （3）不同美西螈的去核卵细胞与细胞核 水质、温度、阳光等

3.3 驾驭实验，区分类型

一轮复习中，教师在运用教材、课堂渗透实验，培养学生的实验能力的同时，还需要指导他们区分实验的类型。生物实验可分为两大类，即验证性实验和探究性实验，二者的区分，有下列标准，供教师参考（如表3）。

表3

学生只有掌握了表3中的参考标准，才能准确区分验证性实验和探究性实验，在设计实验时，才能按照试题要求，有的放矢，准确无误。