以实验为情境的生物高考试题分析

马国玉　马金轩　马丽

摘 要：实验题是高考常见的题型，可以较好地考查学生和学科核心素养.对近三年高考全国卷生物试题进行分析得出，高考实验题涵盖知识点广，在细胞代谢和遗传规律应用方面占比多；命题类型可分为基础实验、原因原理、实验设计、结果结论四类.对四类实验题分析了解题策略，并提出教学和备考建议，供师生参考.

关键词：实验;高考;试题分析；高中生物

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2023）28-0133-04

收稿日期：2023-07-05

作者简介：马国玉，从事生物解题教学研究.

生物学是以实验为基础的学科，近代生物学的迅速发展离不开人们成百上千甚至上万次的实验.例如，孟德尔多年从事植物杂交试验研究，提出了遗传单位因子的概念；巴斯德严格控制无菌条件，利用长曲颈瓶证实了肉汁腐败的原因是来自外界微生物污染.《中国教育现代化2035》提出，发展中国特色世界先进水平的优质教育，增强综合素质，教育引导学生培养综合能力，培养创新思维.《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》提出发展包含生命观念、科学思维、科学探究、社会责任四个方面的生物学学科核心素养^[1].实验题在高考中占一定比重，渗透着对核心素养的考查，但因实验题（特别是非选择题中）一般以新情境呈现，学生不易得分.归纳整理近三年生物高考中实验题的类型、解题技巧、出题立意，有于教师开展相关教学，帮助学生攻克实验题.

1 实验题知识点分析

为便于表示，现将试卷赋予代号，2022年全国卷定为A（甲卷）、B（乙卷），2021年全国卷定为C（甲卷）、D（乙卷），2020年全国卷定为E（卷Ⅰ）、F（卷Ⅱ）、G（卷Ⅲ）.

分析结果见表1，参考王家荟^[2]对试题的知识内容划分，主要考查的知识点有细胞的分子组成、细胞的代谢、遗传的分子基础、遗传的基本规律、动物生命活动的调节、微生物的应用、酶的应用、基因工程和胚胎工程，可见近三年高考实验题涉及知识点广，在细胞代谢、遗传的基本规律两部分占比较多.细胞代谢中常考点有物质的跨膜运输、呼吸作用和光合作用，例如2022年全国甲卷第2题和2020年全国卷Ⅱ第5题分别考查植物细胞失吸水原理和渗透作用原理，2021年全国乙卷第29题和2020年全国卷Ⅱ第30题分别考查光合作用中CO₂的特殊固定形式和线粒体、叶绿体的功能.遗传的基本规律常

考考点即分离和自由组合定律的分析和应用，2020年全国卷Ⅰ第5题和2021年全国甲卷第5题考查分离定律，2022年全国甲卷第6题、第32题、2021年全国乙卷第6题、第32题、2020年全国卷Ⅱ第32题等均考查自由组合定律.

2 实验题命题类型分析

基于课标和考试大纲对学生能力的考查要求，可将实验题类型分为基础实验类、原理原因类、实验设计类、结果结论类，见表2.

2.1 基础实验类

此类试题源于教材中的基础实验和科学史的经典实验，考查实验的现象、材料选取、试剂用途、结论推断等.如2021年全国乙卷第2题判断生物学实验所用试剂的叙述正误，2020全国卷Ⅰ第4题考查教材中观察类实验、实验材料的选择.在选修模块中部分试题答案以教材原文呈现，如2022年全国甲卷第38题的胚胎工程，2020年全国卷Ⅲ的果胶酶作用，学生回忆教材中的相关叙述即可解答.

2.2 原因原理类

此类试题考查对实验现象、结果结论、材料或试剂选用、步骤及操作的解释和分析，多以教材中的实验原理为基础，通过创设新的问题情境考查学生^[3].如2022年全国乙卷第30题根据家兔注射药物后的现象分析原因，2021年全国甲卷第37题根据表格结果写出洗涤蚕丝织物不使用某些加酶洗衣粉的原因，以及加酶洗衣粉去渍效果更好的原因.

2.3 实验设计类

此类试题给出实验目的和实验材料，或提供可选材料，由学生设计实验达成某种结果，验证某个假设，多见于光合作用、动物激素调节和遗传规律应用.例如，2021年全国乙卷第29题验证干旱环境下植物对CO₂的特殊固定形式，2020年全國卷Ⅲ用实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种.2022年全国甲卷第37题较为特别，给出实验材料和结果，学生推测实验思路，是实验设计的逆向考法.

2.4 结果结论类

此类试题需要学生根据实验所用材料、试剂药品、步骤和操作推测实验结果，或已知结果从中归纳、综合得出相应结论.需指出，结果是自变量对观测指标的影响，结论是自变量对因变量的影响^[4].如2022年全国乙卷第6题由正反交结果推测控制鸡羽性状的基因所在位置和性状显隐关系，2020年全国卷Ⅲ第2题由曲线图和题目信息推断影响胚芽鞘生长的各物质的作用.

3 实验题解题策略分析

3.1 基础实验类

例1 （2021全国乙卷第5题）在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌.某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是（）.

A.与R型菌相比，S型菌的毒性可能与夹膜多糖有关

B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成

C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能夹失而DNA功能可能不受影响

D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌

解析 S型菌菌体有多糖类荚膜，能致病，有毒；R型菌菌体没有荚膜，不能引起人或小鼠发病，无毒，通过对比可以说明S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关，A正确；R型菌转变为S型菌，是因为S型菌的DNA片段整合到了R型菌DNA中并指导蛋白质的合成，B正确；加热杀死的S型菌蛋白质变性失活，其DNA在加热过程中解开双螺旋，氢键被打开，但缓慢冷却时，其结构可恢复，DNA功能可能不受影响，C正确；S型菌的DNA经DNA酶处理后被分解，与R型菌混合后不会使R型菌发生转化，故不能得到S型菌，D错误.

基础实验类试题源于教材，是教材实验的原型或修改，难度较低，不需要特别的解题技巧，学生对相关实验的识记是根本.

3.2 原理原因类

例2 （2022全国乙卷第30题节选）题干略.

根据实验二推测，丙组甲状腺激素的合成是____（填“大于”或“小于”）甲组.乙组和丙组甲状腺激素的合成量____（填“相同”或“不相同”），原因是____.

解析 由于甲状腺激素的分泌存在分级调节和（负）反馈调节机制，乙组注射甲状腺激素后会使家兔自身分泌的甲状腺激素含量降低，故乙组家兔血中甲状腺激素含量比对照组少；丙组注射促甲状腺激素，可促进甲状腺合成和分泌甲状腺激素，故丙组家兔血中甲状腺激素含量比对照组多，乙组和丙组合成甲状腺激素的量不同.

例3 （2021全国甲卷第30题节选）题干略

该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是____.

解析 dATP脱去P_β与P_γ后成腺嘌呤脱氧核苷酸，是DNA的基本单位，因此制备³²P标记的DNA片段时所用dATP的α位磷元素要被标记.

原因原理类试题在考试大纲中对实验探究能力的要求属于第二等级，解答此类题要从试题获取有效信息，找图表中的关键点，结合生物学原理、规律分析题目，一般从实验对象的特点和处理条件的角度回答，注意组织好语言.

3.3 实验设计类

例4 （2021全国乙卷第29题节选）题干略

若以Ph作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO₂固定方式.（简要写出实验思路和预期结果）

解析 该实验的检测指标为pH，结合题意可知，在这种特殊的CO₂固定方式中，晚上生成苹果酸储存在植物甲的液泡內，白天液泡内储存的苹果酸脱羧又释放出CO₂，液泡pH在夜间逐渐降低，在白天逐渐升高，由此确定实验思路.

例5 （2022全国乙卷第32题节选）题干略

已知白花纯合体的基因型有2种.现有1株白花纯合体植株甲，若要通过杂交实验（要求选用1种纯合体亲本与植株甲只进行1次杂交）来确定其基因型，请写出选用的亲本基因型、预期实验结果和结论.

解析 由题意知，白花纯合体植株甲的基因型有aaBB和aabb两种.选用1种纯合体亲本与甲杂交1次便可确定基因型，则需要子代因植株甲的基因型不同而出现不同表现型.AABB与甲杂交，无论甲是何种基因型，后代均为紫色；同理，aaBB或aabb与甲杂交后代均为白色.若选用AAbb，杂交结果：

①AAbb（红）×aabb（白）→Aabb，子代花色全为红；

②AAbb（红）×aaBB（白）→AaBb，子代花色全为紫.

实验设计类试题具有一定开放性，对学生的思维水平要求较高.解答此类试题时，根据实验目的和题目要求确定自变量、因变量和无关变量，遵循科学实验基本原则，设置合理条件.若在遗传题中设计实验，在确定等位基因的显隐性关系和基因型对应的表现型后，区分各种实验材料的特点，预想不同交配类型的结果，有时需要结合数学方法进行相关计算.

3.4 结果结论类

例6 （2021全国乙卷第30题节选）在自然界中，竞争是一个非常普遍的现象，回答下列问题：

竞争排斥筹措理是指…（以下略）当实验出现____的结果时即可证实竞争排斥原理.

根据上述实验和研究，关于生物种间竞争的结果可得出的结论是____.

解析 该实验需将两种草履虫放在资源有限的环境中混合培养，据题干“不能长期共存在一起”的信息可确定，实验一方存活，另一方死亡的结果时，即可证实竞争排斥原理.综合上述实验和研究，具有相同资源利用方式的物种不能长期共存在一起，若进化出新的资源利用方式便可共存，由此得出结论.

例7 （2020全国卷Ⅲ第2题）取燕麦胚芽鞘切段，随机分成三组……（以下略）用KCl代替蔗糖进行上述实验可以得到相同的结果（如图1所示）.下列说法不合理的是（）.

A.KCl可进行胚芽鞘细胞中调节细胞的渗透压

B.胚芽鞘伸长生长过程中，件随细胞对水分的吸收

C.本实验中Sue是作为能源物质来提高IAA作用效果的

D.IAA促进胚芽鞘伸长的效果可因加入Sue或KCl而提高

解析 题干信息指出“蔗糖能进入胚芽鞘细胞”KCl可替代蔗糖发挥相同的作用，故KCl可进入胚芽鞘细胞，进而调节细胞渗透压，A正确；细胞伸长生长需要从外界吸收营养物资和水分，B正确；蔗糖属于能源物质而KCl不是，题干信息KCl可代替蔗糖进行实验，由此判断该实验中蔗糖的作用不是供能，C错误；生长素能促进胚芽鞘的生长，由题图可知，蔗糖能提高生长素的作用效果，结合题意，KCl也能提高生长素的作用效果，D正确.

结果结论类试题可从实验名称、目的、原理、对象、条件、方法和步骤等多方面分析.若为探究性实验，实验结果可能未知，需预测可能出现的各种结果，并归纳出相应的结论；若为验证性实验，则根据实验目的、条件和步骤等推出结果，再由结果得出结论.

4 教学与备考建议（略）

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2020年修订）[M].北京： 人民教育出版社， 2020：51-55.

[2] 王家荟.全国Ⅱ卷高考生物实验试题分析[D].石河子：石河子大学，2020.

[3] 师对.浅议高考生物学实验类试题题型及解题策略[J].中学生物教学，2021（27）：77-79.

[4] 刘赛男.“实验探究”中的素养考查：以2022年高考理科综合全国卷生物学实验探究类试题为例[J].基础教育课程，2022（Z2）：78-86.

[责任编辑：季春阳]