实验设计题中变量分析法精准突破

1、本文格式为Word版，下载可任意编辑实验设计题中变量分析法精准突破 试验设计题中变量分析法的精准突破 一般高中生物学课程标准（2021 年版）提诞生命观念、科学思维、科学探究、.责任生物学学科核心素养，将试验与探究力量的培育提升到一个新高度。近年的生物学高考中，对试验与探究力量的考查主要涉及试验思路、预期结果和结论得出等维度，能够真实反映出同学分析问题和解决问题力量所达到的水平。笔者结合生物学考试大纲"试验和探究力量'详细要求，总结出用变量分析法对试验设计题进行精准突破。 1 变量分析法 试验中的变量是指可被操纵的特定因素或条件，主要包括自变量、因变量和无关变量三种。自变量也

2、称试验变量，是指试验中试验者所操纵的因素或条件。因变量也称反应变量，指试验中由试验变量所引起的变化结果。通常自变量是缘由，因变量是结果，两者之间具有必定的因果关系。无关变量是指除自变量外，试验过程中可能还会存在的一些对试验结果造成影响的因素。在解答试验设计题时，运用变量分析法往往可以快而准地解题。下面结合近年全国卷理综生物学试题中部分试验设计题进行分析举隅。 2 用变量分析法精准突破试验设计题 2.1 基于限定条件的精准突破 【例 1】（2021全国理综卷 I29 节选）将生长在水分正常土壤中的某植物通过削减浇水进行干旱处理，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

3、孔开度减小，回答下列问题。（3）有讨论表明：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，设计试验来验证这一结论。要求简要写出试验思路和预期结果。解题思路：从要验证的结论"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'可看出，该题既要验证气孔开度减小不是缺水引起的，又要验证是由 ABA 引起的。因此，试验的自变量有缺水和 ABA；因变量为植株气孔开度。同时，题干中提示"请以该种植物的 ABA 缺失突变体（不能合成 ABA）植株为材料'。所以，试验设计

4、中不能涉及正常植株作为对比。基于上述分析，可将试验设计为两组对比试验，见表 1。依据上述分析，在解答本题时，首先基于题干要求的试验材料这个限定条件，选对试验材料，然后再依据所要验证的结论精确确定自变量、认清因变量的观测，从而实现解题的精准突破。教材原型是人教版高中生物必修 1 的 36 页中技能训练。设计试验，证明某一种或某几种无机盐是这种植物生长发育所必 需的。试验的设计思路是先将植物置于缺某种无机盐的完全培育液，消失某种症状后，再加入该种无机盐，相应症状消逝，则可确定该无机盐是这种植株生长发育所必需的。 2.2 基于变量分析的精准突破 【例 2】（2021全国理综卷29 节选）氮元素是植物

5、生长的必需元素，合理施用氮肥可提高农作物的产量。回答下列问题。（2）农作物汲取氮元素的主要形式有铵态氮（NH4+）和硝态氮（NO3-）。已知作物甲对同一种养分液（以硝酸铵为唯一氮源）中 NH4+和 NO3-的汲取具有偏好性（NH4+和 NO3-同时存在时，对一种离子的汲取量大于另一种）。请设计试验对这种偏好性进行验证，要求简要写出试验思路、预期结果和结论。解题思路：依据作物甲对硝酸铵中 NH4+和 NO3-的汲取具有偏好性，可作出推断，本试验的目的是验证作物甲对哪一种离子的汲取具有偏好性。因此，可确定自变量是作物甲对哪一种离子的汲取具有偏好性，进而可推导出因变量为培育液中NH4+和NO3-的剩

6、余量。通过比较NH4+和NO3-的剩余量，而得出作物甲 NH4+和 NO3-的汲取具有偏好性。教材原型为人教版高中生物必修 1 的 63 页中资料分析物质跨膜运输的特点。用相同的培育液培育番茄和水稻，一段时间后，培育液中 Ca2+和 Mg2+为什么会增高？从变量分析法角度分析，自变量是植物的种类，因变量是植物对矿质离子的汲取状况，通过检测培育液中离子浓度来衡量。 2.3 抓住自变量的精准突破 【例 3】（2021全国理综卷 I29）依据遗传物质的化学组成，可将病毒分为 RNA 病毒和 DNA 病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒消失后需要确定该病毒的类型。假设在宿主

7、细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培育的宿主细胞等为材料，设计试验以确定一种新病毒的类型，简要写出（1）试验思路，（2）预期试验结果及结论即可。（要求：试验包含可相互印证的甲、乙两个组）解题思路：依据题干信息"放射性同位素标记'"假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换'，即可确定甲、乙两组的自变量为放射性同位素标记的差异性碱基（一组标记胸腺嘧啶，一组标记尿嘧啶）。再依据"体外培育的宿主细胞'，并联系教材 T2 噬菌体侵染大肠杆菌的相关学问，可确定因变量的观测指标为子代病毒的放射性状况。教材原型为人教版高中生物必修 2 的 4445 页中噬菌体侵染细菌的试验。先分别用 35S 标记噬菌体的蛋白质，用 32P 标记 DNA，然后与细菌混合培育，最终检测上清液和沉淀物中的放射性强度。 3 反思 通过上述分析，可以看出高考生物学试题对探究试验的考查是多角度、多维度的。试验设计的考查都不离开试验变量的分析。老师以试验变量分析为