對照實驗在高考實驗題中的應用

　　對照原則是實驗設計的基本原則，根據對照原則設計才可以做對照實驗，這類實驗在其他因素上都會保持一致，通過對特定對象的研究而得出實驗結果。對照實驗一般要設置對照組和實驗組，兩組產生的差異理論也會認為是一個因素引起的。下面文章結合對照實驗的類型，主要分析2017年高考全國試卷實驗題型，探究5種對照類型在高考實驗題中的考查應用，總結對照實驗分析策略，為實驗教學和高考實驗題備考提供參考。

　　關鍵詞：對照實驗,高考實驗題型,實例分析

　　縱觀近幾年的高考試卷，以突出學生科學探究和理性思維能力為考查目標的實驗試題所占比重顯著增加。以2017年高考全國新課標Ⅲ卷為例，非選擇題約占60%，均以實驗題進行考查。與此同時，高考實驗題的內容和形式也越來越靈活多樣。盡管實驗題的內容形式千變萬化，但實驗對照分析依然是解析實驗題基本的思路和方法。通過明晰對照實驗的類型和作用，尋求對照實驗分析策略，為突破實驗題解析難點提供參考。

　　1 對照實驗類型和作用

　　對照設置的方式決定對照實驗的類型，中學實驗常見的有空白對照、自身對照、條件對照、相互對照和標準對照5種類型。對于一個具體的實驗而言，可以設置為單一對照類型，也可以綜合設置多種對照類型，實驗對照設計形式多種多樣。

　　1.1 空白對照

　　實驗分組后，不給予任何處理的對照組作為空白對照，相對于實驗組而言，除實驗處理因素外，其他無關變量均保持相同且適宜，用以對比說明實驗的變化和結果差異，增強實驗說服力和可信度。當實驗試劑作為處理因素時，一般用等量的生理鹽水、蒸餾水作為空白對照。

　　1.2 自身對照

　　在同一實驗處理對象進行的對照實驗，實驗處理前的原有狀況為對照組，實驗處理后的變化情況作為實驗組，形成實驗前后對照的實驗，即為自身對照。由于不再設置其它對照組，最大限度降低無關變量對實驗的影響，對比實驗前后的現象和結果得出結論。例如，在觀察植物細胞質壁分離和復原實驗中，同一組織細胞起始正常狀態→失水狀態→吸水狀態形成兩次自身對照。

　　1.3 條件對照

　　實驗分組后，給一組實驗對象施以對照意義的實驗處理，而非給定的實驗變量處理，與實驗組形成處理條件上的對照，更好地映襯實驗組的結果，從而驗證實驗結論的正確性。如驗證酶的高效性實驗中，用一定量的H2O2酶液處理作為實驗組，用等量的Fe3+溶液處理作為處理條件對照，對比結果驗證酶具有高效性。

　　1.4 相互對照

　　實驗分組后，除空白對照外，不單獨設置對照組，每一組均作為實驗組，實驗組彼此構成相互對照，每一組既是實驗組也是其它實驗組的對照組。相互對照一般用于處理結果未知的探究性實驗，如探究生長素類似物促進插條生根的最適濃度實驗中，預先設置不同梯度濃度的生長素類似物溶液，處理插條的每一梯度濃度的溶液均作為實驗組，彼此之間形成相互對照，對比插條生根的情況，從而找到最適濃度或最適濃度范圍。

　　1.5 標準對照

　　生物生理、生化指標都有相應的標準范圍，或親子代遺傳都存在特定規律，將測定的實驗數值與標準值相對比，以確定測試對象是否正常或符合相關遺傳規律，此種對照即為標準對照。如醫院化驗報告單中的標準參考范圍為某項生化指標測定的標準對照，再如遺傳實驗中的兩對相對性狀的自交或雜交子代性狀分離比9∶3∶3∶1，即是符合自由組合定律的標準參照。

　　2 高考實驗題的對照考查實例分析

　　【例1】 (2017·全國新課標Ⅲ·29)利用一定方法使細胞群體處于細胞周期的同一階段，稱為細胞周期同步化。以下是能夠實現動物細胞周期同步化的三種方法。回答下列問題：

　　(1) DNA合成阻斷法：在細胞處于對數生長期的培養液中添加適量的DNA合成可逆抑制劑，處于

　　期的細胞不受影響而繼續細胞周期的運轉，最終細胞會停滯在細胞周期的_______ 期，以達到細胞周期同步化的目的。

　　(2) 秋水仙素阻斷法：在細胞處于對數生長期的培養液中添加適量的秋水仙素，秋水仙素能夠抑制_______ ，使細胞周期被阻斷，即可實現細胞周期同步化。經秋水仙素處理的細胞 _______(填“會”或“不會”)被阻斷在間期。

　　(3) 血清饑餓法：培養液中缺少血清可以使細胞周期停滯在間期，以實現細胞周期同步化，分裂間期的特點是完成 _______ (答出1點即可)。

　　分析：本題實驗以細胞周期同步化作為實驗相同結果，比較DNA合成阻斷法、秋水仙素阻斷法和血清饑餓法三種處理方法的差異，每種處理方法均屬于實驗組，也是其他兩種實驗處理方法的對照組，以相互對照設計實驗的形式考查相關知識，屬于單一的相互對照實驗考查題型。

　　參考答案：

　　(1) 分裂 間(或S)

　　(2) 紡錘體形成 不會

　　(3) DNA DNA復制和有關蛋白質的合成，為分裂期準備物質

　　【例2】 (2017·全國新課標Ⅲ·30)干旱可促進植物體內脫落酸(ABA)的合成，取正常水分條件下生長的某種植物的野生型和ABA缺失突變幼苗，進行適度干旱處理，測定一定時間內莖葉和根的生長量，結果如圖1所示：

　　回答下列問題：

　　(1) 綜合分析上圖可知，干旱條件下，ABA對野生型幼苗的作用是_______ 。

　　(2) 若給干旱處理的突變體幼苗施加適量的ABA，推測植物葉片的蒸騰速率會 _______，以對環境的變化作出反應。

　　(3) ABA有“逆境激素”之稱，其在植物體中的主要合成部位有 _______ (答出兩點即可)。

　　(4) 根系是植物吸收水分的主要器官。根細胞內水分的主要作用有_______ 。

　　分析：實驗通過比較野生型和ABA缺失突變幼苗在干旱條件下相同時間內莖葉和根的生長量，探究在干旱條件下ABA對植物幼苗的作用影響。兩種類型幼苗的莖葉和根在干旱條件的生長狀況都是未知的，兩組均為干旱處理的實驗組，彼此構成相互對照。第(2)小題中，對于同一突變體幼苗而言，ABA施加前后形成自身對照，從而比較蒸騰速率的變化。本題以相互對照和自身對照設計實驗的形式考查相關知識，屬于多種對照相結合的實驗考查題型。

　　參考答案：

　　(1) 促進根的生長，抑制莖葉的生長

　　(2) 降低

　　(3) 根冠、萎蔫葉片

　　(4) 水是根細胞的重要組成成分，水參與根細胞內的生化反應

　　【例3】 (2017·全國新課標Ⅲ·31)為研究胰島素的生理作用，某同學將禁食一段時間的實驗小鼠隨機分為A、B、C、D四組，A組腹腔注射生理鹽水，B、C、D三組均腹腔注射等量胰島素溶液，一段時間后，B、C、D三組出現反應遲鈍、嗜睡等癥狀，而A組未出現這些癥狀。回答下列問題：

　　(1) B、C、D三組出現上述癥狀的原因是

　　。

　　(2) B、C、D三組出現上述癥狀后進行第二次注射，給B組腹腔注射生理鹽水;為盡快緩解上述癥狀給C組注射某種激素、給D組注射某種營養物質。那么C組注射的激素是 _______ ，D組注射的營養物質是 _______ 。

　　(3) 第二次注射后，C、D兩組的癥狀得到緩解，緩解的機理分別是 。

　　分析：本題將禁食一段時間的實驗小鼠隨機分成4組，A組腹腔注射生理鹽水作為空白對照組，B、C、D三組均腹腔注射等量胰島素溶液作為實驗組。A組與B、C、D組之間構成空白對照，B、C、D三組彼此之間構成相互對照。B、C、D三組出現上述癥狀后進行第二次注射，B組腹腔注射生理鹽水作為空白對照組，C、D兩組又作為實驗組，C、D兩組為緩解癥狀而注射不同物質又形成條件對照。此外，B、C、D三組中的每一組在兩次注射前后又構成自身對照。實驗通過比較四組小鼠出現的癥狀和癥狀的緩解情況，考查胰島素的生理作用，空白、自身、相互、條件4種對照形式在本題實驗中均有體現，屬于多種對照相結合的實驗考查題型。

　　參考答案：

　　(1) 血糖低于正常水平

　　(2) 胰高血糖素 葡萄糖

　　(3) C組：胰高血糖素能促進糖原分解和非糖物質轉化為葡萄糖，使血糖水平升高;D組：葡萄糖直接使血糖水平升高

　　【例4】 (2017·全國新課標Ⅲ·32)性狀各受一對等位基因控制。現有三個純合品系：① aaBBEE、② AAbbEE和③ AABBee。假定不發生染色體變異和染色體交換，回答下列問題：

　　(1) 若A/a、B/b、E/e這三對等位基因都位于常染色體上，請以上述品系為材料，設計實驗來確定這三對等位基因是否分別位于三對染色體上。(要求：寫出實驗思路、預期實驗結果、得出結論)

　　_______。

　　(2) 假設A/a、B/b這兩對等位基因都位X染色體上，請以上述品系為材料，設計實驗對這一假設進行驗證。(要求：寫出實驗思路、預期實驗結果、得出結論) _______ 。

　　分析：第(1)小題以符合基因自由組合定律的兩對相對性狀雜交或自交子代性狀分離比9∶3∶3∶1為標準參照，所給定的三個純合品系彼此僅有一對基因的差別，讓三種純合品系兩兩雜交，均出現雙雜合的F1。讓F1自交或雌雄個體雜交得F2，以F2是否出現9∶3∶3∶1的性狀分離比進行染色體位置的判定。第(2)小題需設計相互對照的正反交實驗區分伴性遺傳和常染色體遺傳，根據正反交結果是否一致判斷基因的位置(一致為常染色體遺傳，不一致為伴性遺傳)。本題考查通過設計遺傳雜交實驗判斷基因在染色體上的位置，屬于應用標準對照和相互對照設計實驗驗證考查題型。

　　參考答案：

　　(1) 選擇①×②、②×③、①×③三個雜交組合，分別得到F1和F2，若各雜交組合的F2中均出現四種表現型，且比例為9∶3∶3∶1，則可確定這三對等位基因分別位于三對染色體上;若出現其他結果，則可確定這三對等位基因不是分別位于三對染色體上

　　(2) 選擇①×②雜交組合進行正反交，觀察F1中雄性個體的表現型。若正交得到F1中雄性個體與反交得到的F1中雄性個體有眼/無眼、正常剛毛/小剛毛這兩對相對性狀的表現均不同，則證明這兩對等位基因都位于X染色體上

　　3 對照實驗分析策略

　　3.1 對照類型的辨析和判定

　　對于一般對照實驗而言，未經實驗因素處理而保持原有狀態的對象作為對照組，接受人為改變的實驗因素處理的對照作為實驗組。但對于具體的對照實驗而言，對照實驗因不同設計需要會呈現不同對照類型，需要進行對照類型的辨析和判定，總結見表1。

　　3.2 對照實驗分析的一般過程

　　對照實驗分析一般過程如下：實驗目的和原理分析→對照組與實驗組的確定→對照類型的判定→對照作用分析→對比實驗現象和結果→分析差異產生的原因→得出結論。由此可見，實驗對照分析是分析一個實驗的基本入手點，也是分析解答高考實驗題的基本方法和思路。

　　4 實驗教學與備考建議

　　對照作為實驗設計的基本原則之一，也是高考實驗命題設計遵循的基本原則之一。在新課實驗教學中，教師可將實驗設計的對照原則和對照類型作實例介紹和講解，讓學生明確對照原則和對照類型后對教材實驗進行分析，運用實驗設計原則進行實驗設計和實驗方案探討，結合實際情況進行修正和改進，以此培養學生科學探究能力。在復習備考中，教師可以把實驗部分以專題形式進行系統復習，將教材實驗和高考實驗題作為分析實例，參照對照實驗分析策略構建實驗設計的方法體系，形成實用的實驗題分析和解答技巧。

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