對(duì)照實(shí)驗(yàn)在高考實(shí)驗(yàn)題中的應(yīng)用

　　對(duì)照原則是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則，根據(jù)對(duì)照原則設(shè)計(jì)才可以做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，這類(lèi)實(shí)驗(yàn)在其他因素上都會(huì)保持一致，通過(guò)對(duì)特定對(duì)象的研究而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對(duì)照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，兩組產(chǎn)生的差異理論也會(huì)認(rèn)為是一個(gè)因素引起的。下面文章結(jié)合對(duì)照實(shí)驗(yàn)的類(lèi)型，主要分析2017年高考全國(guó)試卷實(shí)驗(yàn)題型，探究5種對(duì)照類(lèi)型在高考實(shí)驗(yàn)題中的考查應(yīng)用，總結(jié)對(duì)照實(shí)驗(yàn)分析策略，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)和高考實(shí)驗(yàn)題備考提供參考。

　　關(guān)鍵詞：對(duì)照實(shí)驗(yàn),高考實(shí)驗(yàn)題型,實(shí)例分析

　　縱觀近幾年的高考試卷，以突出學(xué)生科學(xué)探究和理性思維能力為考查目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)試題所占比重顯著增加。以2017年高考全國(guó)新課標(biāo)Ⅲ卷為例，非選擇題約占60%，均以實(shí)驗(yàn)題進(jìn)行考查。與此同時(shí)，高考實(shí)驗(yàn)題的內(nèi)容和形式也越來(lái)越靈活多樣。盡管實(shí)驗(yàn)題的內(nèi)容形式千變?nèi)f化，但實(shí)驗(yàn)對(duì)照分析依然是解析實(shí)驗(yàn)題基本的思路和方法。通過(guò)明晰對(duì)照實(shí)驗(yàn)的類(lèi)型和作用，尋求對(duì)照實(shí)驗(yàn)分析策略，為突破實(shí)驗(yàn)題解析難點(diǎn)提供參考。

　　1 對(duì)照實(shí)驗(yàn)類(lèi)型和作用

　　對(duì)照設(shè)置的方式?jīng)Q定對(duì)照實(shí)驗(yàn)的類(lèi)型，中學(xué)實(shí)驗(yàn)常見(jiàn)的有空白對(duì)照、自身對(duì)照、條件對(duì)照、相互對(duì)照和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照5種類(lèi)型。對(duì)于一個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)而言，可以設(shè)置為單一對(duì)照類(lèi)型，也可以綜合設(shè)置多種對(duì)照類(lèi)型，實(shí)驗(yàn)對(duì)照設(shè)計(jì)形式多種多樣。

　　1.1 空白對(duì)照

　　實(shí)驗(yàn)分組后，不給予任何處理的對(duì)照組作為空白對(duì)照，相對(duì)于實(shí)驗(yàn)組而言，除實(shí)驗(yàn)處理因素外，其他無(wú)關(guān)變量均保持相同且適宜，用以對(duì)比說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的變化和結(jié)果差異，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)服力和可信度。當(dāng)實(shí)驗(yàn)試劑作為處理因素時(shí)，一般用等量的生理鹽水、蒸餾水作為空白對(duì)照。

　　1.2 自身對(duì)照

　　在同一實(shí)驗(yàn)處理對(duì)象進(jìn)行的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)處理前的原有狀況為對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)處理后的變化情況作為實(shí)驗(yàn)組，形成實(shí)驗(yàn)前后對(duì)照的實(shí)驗(yàn)，即為自身對(duì)照。由于不再設(shè)置其它對(duì)照組，最大限度降低無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，對(duì)比實(shí)驗(yàn)前后的現(xiàn)象和結(jié)果得出結(jié)論。例如，在觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)中，同一組織細(xì)胞起始正常狀態(tài)→失水狀態(tài)→吸水狀態(tài)形成兩次自身對(duì)照。

　　1.3 條件對(duì)照

　　實(shí)驗(yàn)分組后，給一組實(shí)驗(yàn)對(duì)象施以對(duì)照意義的實(shí)驗(yàn)處理，而非給定的實(shí)驗(yàn)變量處理，與實(shí)驗(yàn)組形成處理?xiàng)l件上的對(duì)照，更好地映襯實(shí)驗(yàn)組的結(jié)果，從而驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性。如驗(yàn)證酶的高效性實(shí)驗(yàn)中，用一定量的H2O2酶液處理作為實(shí)驗(yàn)組，用等量的Fe3+溶液處理作為處理?xiàng)l件對(duì)照，對(duì)比結(jié)果驗(yàn)證酶具有高效性。

　　1.4 相互對(duì)照

　　實(shí)驗(yàn)分組后，除空白對(duì)照外，不單獨(dú)設(shè)置對(duì)照組，每一組均作為實(shí)驗(yàn)組，實(shí)驗(yàn)組彼此構(gòu)成相互對(duì)照，每一組既是實(shí)驗(yàn)組也是其它實(shí)驗(yàn)組的對(duì)照組。相互對(duì)照一般用于處理結(jié)果未知的探究性實(shí)驗(yàn)，如探究生長(zhǎng)素類(lèi)似物促進(jìn)插條生根的最適濃度實(shí)驗(yàn)中，預(yù)先設(shè)置不同梯度濃度的生長(zhǎng)素類(lèi)似物溶液，處理插條的每一梯度濃度的溶液均作為實(shí)驗(yàn)組，彼此之間形成相互對(duì)照，對(duì)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(biāo)準(zhǔn)對(duì)照

　　生物生理、生化指標(biāo)都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)范圍，或親子代遺傳都存在特定規(guī)律，將測(cè)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)值相對(duì)比，以確定測(cè)試對(duì)象是否正常或符合相關(guān)遺傳規(guī)律，此種對(duì)照即為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照。如醫(yī)院化驗(yàn)報(bào)告單中的標(biāo)準(zhǔn)參考范圍為某項(xiàng)生化指標(biāo)測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照，再如遺傳實(shí)驗(yàn)中的兩對(duì)相對(duì)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(biāo)準(zhǔn)參照。

　　2 高考實(shí)驗(yàn)題的對(duì)照考查實(shí)例分析

　　【例1】 (2017·全國(guó)新課標(biāo)Ⅲ·29)利用一定方法使細(xì)胞群體處于細(xì)胞周期的同一階段，稱(chēng)為細(xì)胞周期同步化。以下是能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)物細(xì)胞周期同步化的三種方法。回答下列問(wèn)題：

　　(1) DNA合成阻斷法：在細(xì)胞處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的培養(yǎng)液中添加適量的DNA合成可逆抑制劑，處于

　　期的細(xì)胞不受影響而繼續(xù)細(xì)胞周期的運(yùn)轉(zhuǎn)，最終細(xì)胞會(huì)停滯在細(xì)胞周期的_______ 期，以達(dá)到細(xì)胞周期同步化的目的。

　　(2) 秋水仙素阻斷法：在細(xì)胞處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的培養(yǎng)液中添加適量的秋水仙素，秋水仙素能夠抑制_______ ，使細(xì)胞周期被阻斷，即可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞周期同步化。經(jīng)秋水仙素處理的細(xì)胞 _______(填“會(huì)”或“不會(huì)”)被阻斷在間期。

　　(3) 血清饑餓法：培養(yǎng)液中缺少血清可以使細(xì)胞周期停滯在間期，以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞周期同步化，分裂間期的特點(diǎn)是完成 _______ (答出1點(diǎn)即可)。

　　分析：本題實(shí)驗(yàn)以細(xì)胞周期同步化作為實(shí)驗(yàn)相同結(jié)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(shí)驗(yàn)組，也是其他兩種實(shí)驗(yàn)處理方法的對(duì)照組，以相互對(duì)照設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的形式考查相關(guān)知識(shí)，屬于單一的相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)考查題型。

　　參考答案：

　　(1) 分裂 間(或S)

　　(2) 紡錘體形成 不會(huì)

　　(3) DNA DNA復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，為分裂期準(zhǔn)備物質(zhì)

　　【例2】 (2017·全國(guó)新課標(biāo)Ⅲ·30)干旱可促進(jìn)植物體內(nèi)脫落酸(ABA)的合成，取正常水分條件下生長(zhǎng)的某種植物的野生型和ABA缺失突變幼苗，進(jìn)行適度干旱處理，測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)莖葉和根的生長(zhǎng)量，結(jié)果如圖1所示：

　　回答下列問(wèn)題：

　　(1) 綜合分析上圖可知，干旱條件下，ABA對(duì)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(cè)植物葉片的蒸騰速率會(huì) _______，以對(duì)環(huán)境的變化作出反應(yīng)。

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

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

　　分析：實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較野生型和ABA缺失突變幼苗在干旱條件下相同時(shí)間內(nèi)莖葉和根的生長(zhǎng)量，探究在干旱條件下ABA對(duì)植物幼苗的作用影響。兩種類(lèi)型幼苗的莖葉和根在干旱條件的生長(zhǎng)狀況都是未知的，兩組均為干旱處理的實(shí)驗(yàn)組，彼此構(gòu)成相互對(duì)照。第(2)小題中，對(duì)于同一突變體幼苗而言，ABA施加前后形成自身對(duì)照，從而比較蒸騰速率的變化。本題以相互對(duì)照和自身對(duì)照設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的形式考查相關(guān)知識(shí)，屬于多種對(duì)照相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)考查題型。

　　參考答案：

　　(1) 促進(jìn)根的生長(zhǎng)，抑制莖葉的生長(zhǎng)

　　(2) 降低

　　(3) 根冠、萎蔫葉片

　　(4) 水是根細(xì)胞的重要組成成分，水參與根細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng)

　　【例3】 (2017·全國(guó)新課標(biāo)Ⅲ·31)為研究胰島素的生理作用，某同學(xué)將禁食一段時(shí)間的實(shí)驗(yàn)小鼠隨機(jī)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(shí)間后，B、C、D三組出現(xiàn)反應(yīng)遲鈍、嗜睡等癥狀，而A組未出現(xiàn)這些癥狀。回答下列問(wèn)題：

　　(1) B、C、D三組出現(xiàn)上述癥狀的原因是

　　。

　　(2) B、C、D三組出現(xiàn)上述癥狀后進(jìn)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。那么C組注射的激素是 _______ ，D組注射的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是 _______ 。

　　(3) 第二次注射后，C、D兩組的癥狀得到緩解，緩解的機(jī)理分別是 。

　　分析：本題將禁食一段時(shí)間的實(shí)驗(yàn)小鼠隨機(jī)分成4組，A組腹腔注射生理鹽水作為空白對(duì)照組，B、C、D三組均腹腔注射等量胰島素溶液作為實(shí)驗(yàn)組。A組與B、C、D組之間構(gòu)成空白對(duì)照，B、C、D三組彼此之間構(gòu)成相互對(duì)照。B、C、D三組出現(xiàn)上述癥狀后進(jìn)行第二次注射，B組腹腔注射生理鹽水作為空白對(duì)照組，C、D兩組又作為實(shí)驗(yàn)組，C、D兩組為緩解癥狀而注射不同物質(zhì)又形成條件對(duì)照。此外，B、C、D三組中的每一組在兩次注射前后又構(gòu)成自身對(duì)照。實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較四組小鼠出現(xiàn)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(duì)照形式在本題實(shí)驗(yàn)中均有體現(xiàn)，屬于多種對(duì)照相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)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(jìn)糖原分解和非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)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(guó)新課標(biāo)Ⅲ·32)性狀各受一對(duì)等位基因控制。現(xiàn)有三個(gè)純合品系：① aaBBEE、② AAbbEE和③ AABBee。假定不發(fā)生染色體變異和染色體交換，回答下列問(wèn)題：

　　(1) 若A/a、B/b、E/e這三對(duì)等位基因都位于常染色體上，請(qǐng)以上述品系為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定這三對(duì)等位基因是否分別位于三對(duì)染色體上。(要求：寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出結(jié)論)

　　_______。

　　(2) 假設(shè)A/a、B/b這兩對(duì)等位基因都位X染色體上，請(qǐng)以上述品系為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)這一假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證。(要求：寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出結(jié)論) _______ 。

　　分析：第(1)小題以符合基因自由組合定律的兩對(duì)相對(duì)性狀雜交或自交子代性狀分離比9∶3∶3∶1為標(biāo)準(zhǔn)參照，所給定的三個(gè)純合品系彼此僅有一對(duì)基因的差別，讓三種純合品系兩兩雜交，均出現(xiàn)雙雜合的F1。讓F1自交或雌雄個(gè)體雜交得F2，以F2是否出現(xiàn)9∶3∶3∶1的性狀分離比進(jìn)行染色體位置的判定。第(2)小題需設(shè)計(jì)相互對(duì)照的正反交實(shí)驗(yàn)區(qū)分伴性遺傳和常染色體遺傳，根據(jù)正反交結(jié)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(guò)設(shè)計(jì)遺傳雜交實(shí)驗(yàn)判斷基因在染色體上的位置，屬于應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照和相互對(duì)照設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證考查題型。

　　參考答案：

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

　　(2) 選擇①×②雜交組合進(jìn)行正反交，觀察F1中雄性個(gè)體的表現(xiàn)型。若正交得到F1中雄性個(gè)體與反交得到的F1中雄性個(gè)體有眼/無(wú)眼、正常剛毛/小剛毛這兩對(duì)相對(duì)性狀的表現(xiàn)均不同，則證明這兩對(duì)等位基因都位于X染色體上

　　3 對(duì)照實(shí)驗(yàn)分析策略

　　3.1 對(duì)照類(lèi)型的辨析和判定

　　對(duì)于一般對(duì)照實(shí)驗(yàn)而言，未經(jīng)實(shí)驗(yàn)因素處理而保持原有狀態(tài)的對(duì)象作為對(duì)照組，接受人為改變的實(shí)驗(yàn)因素處理的對(duì)照作為實(shí)驗(yàn)組。但對(duì)于具體的對(duì)照實(shí)驗(yàn)而言，對(duì)照實(shí)驗(yàn)因不同設(shè)計(jì)需要會(huì)呈現(xiàn)不同對(duì)照類(lèi)型，需要進(jìn)行對(duì)照類(lèi)型的辨析和判定，總結(jié)見(jiàn)表1。

　　3.2 對(duì)照實(shí)驗(yàn)分析的一般過(guò)程

　　對(duì)照實(shí)驗(yàn)分析一般過(guò)程如下：實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮矸治?rarr;對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組的確定→對(duì)照類(lèi)型的判定→對(duì)照作用分析→對(duì)比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果→分析差異產(chǎn)生的原因→得出結(jié)論。由此可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)對(duì)照分析是分析一個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本入手點(diǎn)，也是分析解答高考實(shí)驗(yàn)題的基本方法和思路。

　　4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與備考建議

　　對(duì)照作為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則之一，也是高考實(shí)驗(yàn)命題設(shè)計(jì)遵循的基本原則之一。在新課實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對(duì)照原則和對(duì)照類(lèi)型作實(shí)例介紹和講解，讓學(xué)生明確對(duì)照原則和對(duì)照類(lèi)型后對(duì)教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方案探討，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行修正和改進(jìn)，以此培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力。在復(fù)習(xí)備考中，教師可以把實(shí)驗(yàn)部分以專(zhuān)題形式進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)習(xí)，將教材實(shí)驗(yàn)和高考實(shí)驗(yàn)題作為分析實(shí)例，參照對(duì)照實(shí)驗(yàn)分析策略構(gòu)建實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法體系，形成實(shí)用的實(shí)驗(yàn)題分析和解答技巧。

　　推薦閱讀：《新高考》省級(jí)教育論文刊發(fā)

　　《新高考》秉承新課程理念，著眼于以“人文的關(guān)懷、科學(xué)的方法、文化的魅力、前瞻的視角”，來(lái)幫助學(xué)生培養(yǎng)興趣，增進(jìn)理解，感悟大道，提高實(shí)效，從而減輕高中生的學(xué)業(yè)和考試壓力，在取得理想成績(jī)的同時(shí)為長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展打好基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育與應(yīng)試教育的最佳組合。