生命科学学科论文交流：加强实验专题复习，提升学生实验探究和分析能力
生命科学是一门实验性科学。生命科学的概念、原理和规律大多数是通过实验推导和论证的。实验不仅是生命科学学科发展的基石，也是生命科学学习的重要途径。目前，高考虽然难以考查学生实际操作的情况，但是生命科学考试手册中要求上海高考生命科学试题中基于生命科学实验的原理、步骤、现象和基本方法的生命科学知识部分占20%-30%，基于生命科学知识和背景材料提出问题和假设、设计和完成探究方案、采集和组织实验数据、准确评价实验结果并得出结论的生命科学探究部分占10%-15%。由此可见实验相关内容在高考中占有很大的比重。因此认真研究近几年上海高考题，加强实验专题复习、提升学生实验探究和分析能力，对于高三生命科学备考相当重要。
一、加强教材基础实验的复习归纳，提升实验观察和分析基本实验现象的能力
教材基础实验，涉及生命科学探究的一些基本实验操作手段和技能，是实验探究的基础。所以对教材这些基础实验，教师要进行合理的归纳总结。对于这些实验，应该要求学生知道实验目的、原理、方法和过程，能观察和分析基本实验现象、也能正确分析实验中出现的问题，还要能够用合理的语言来表达实验结果。自2008年至2012年五年高考题中，关于显微镜的使用和测量实验考了3次，有机物成分的鉴定、质壁分离和复原、叶绿体色素的提取和分离实验各考了2次。如生物体中有机物的鉴定、细胞的有丝分裂观察、真核生物和原核生物的比较观察、脊髓反射观察、果蝇巨大染色体观察、酵母菌呼吸方式探究等实验各考了1次。这些教材实验，学生容易对实验试剂、现象等混淆。所以，对于这些实验的复习，我们可以适当进行归类，找到相互之间的联系和区别，利于学生记忆和掌握。
1、 常用试剂
常见染色液包括对DNA、染色体进行染色的碱性染料有苏木精、醋酸洋红、龙胆紫、甲基绿等，淀粉鉴定或者观察真核生物细胞核用碘液，还原性糖鉴定用班氏试剂，脂肪鉴定用苏丹Ⅲ溶液，蛋白质鉴定用双缩脲溶液，酵母菌呼吸方式探究用BTB溶液，伊红美蓝用于大肠杆菌的鉴定。
质壁分离及复原中常用试剂为30%蔗糖和清水，根尖有丝分裂观察实验用20%盐酸解离植物细胞，脊蛙实验用0.5%盐酸或硫酸刺激感受器，过氧化氢用于酶活性的探究，叶绿体色素提取时用无水酒精作溶剂、加入碳酸钙防止叶绿素被破坏、加石英砂增大摩擦使研磨更充分，叶绿体色素分离时用含有石油醚的混合层析液作溶剂。秋水仙素可用来诱导基因突变（S期）还可以用来诱导多倍体形成，硫酸二乙酯诱导基因突变，2,4-D溶液或者萘乙酸或者吲哚丁酸可用来诱导无籽果实形成，乙烯利用来诱导果实成熟。胰蛋白酶用于动物细胞解离，纤维素酶、果胶酶用于去除植物细胞壁，聚乙二醇、灭火病毒用于细胞融合作促融剂，牛肉膏、蛋白胨、琼脂用于微生物通用培养基的配制。
2、 常见实验材料
淀粉糊用于淀粉鉴定，植物油或者花生子叶由于脂肪鉴定，鸡蛋清用于蛋白质鉴定，葡萄糖溶液或者生梨用于还原性糖的鉴定，颤藻和水绵用于原核生物和真核生物的比较观察，菠菜叶用于色素提取和分离，燕麦胚芽鞘用于向光性研究，洋葱根尖用于细胞分裂和细胞分化观察，果蝇用于染色体观察等等。
3、 常见显色反应等相关实验现象
苏木精、醋酸洋红染色DNA后均为红色、龙胆紫和甲基绿染色DNA后分别为紫色和蓝绿色。碘液遇淀粉呈蓝（蓝紫）色、也会使水绵细胞核呈现棕黄色固定结构，班氏试剂鉴定还原性糖时呈现砖红（红黄）色，苏丹Ⅲ遇脂肪呈现橘红色，双缩脲遇蛋白质呈现紫（紫红）色，BTB溶液自身为蓝色遇到少量二氧化碳是呈绿色、遇到较多二氧化碳时呈现黄色，质壁分离试验中紫色大液泡逐渐变小、颜色逐渐变深，叶绿体色素层析分离的结果由上到下依次是橙黄色（胡萝卜素）、黄色（叶黄素）、蓝绿色（叶绿素a）、黄绿色（叶绿素b），大肠杆菌菌落呈有金属光泽的紫黑色。
4、 特殊试验操作
使用班氏试剂鉴定还原性糖需要加热，蛋白质鉴定加入NaOH后需摇匀方可加入硫酸铜，质壁分离试验中需要使用引流法，叶绿体色素分离要使用纸层析法，光合作用影响因素探究使用真空渗水法，细胞分裂和分化观察需要解离和压片，物种多样性调查需采用样方法或者标记重捕法，微生物实验需要灭菌等等。
二、寻找合适的主线，串联教材各种基础实验，提升知识的系统性。
生命科学研究建立在实验基础之上，而实验需要特定的模式生物。若以合适的模式生物为主线，我们就可以将很多实验串连在一起，既有利于提升教材知识的系统性，也更有利于学生的掌握。例如04、05上海高考题就是分别以洋葱和小麦作为主线，综合考察学生对教材各个基础实验的掌握状况。
以小麦为材料，我们可以串联教材所关联的很多实验，如对小麦发芽的种子研磨液用于有机物尤其是还原性糖的鉴定，将研磨液与适量3%过氧化氢溶液混合可以鉴定其是否还有过氧化氢酶，利用小麦叶片进行叶绿体色素的提取与分离实验，利用小麦幼根可以做植物细胞的有丝分裂或者细胞分化的实验，利用小麦的根毛区细胞可以进行质壁分离实验，用小麦幼苗可以做植物向光性实验。在后面几组试验中，涉及到用显微镜观察实验现象，那么我们又可以将显微镜的使用和观察细胞时要注意的各种问题穿插进来。还可以利用小麦植物进行光合作用影响因素的实验探究，利用小麦种子可以进行酸雨对植物种子萌发的影响探究、或者生长素对生根和促进胚根伸出生长的影响探究等等。
利用大肠杆菌可以将原核生物和真核生物的比较观察、微生物菌落观察，甚至可以将基因工程、发酵工程等内容相串联。我们还可以以果蝇为材料进行细胞分裂、唾液腺巨大染色体观察、伴性遗传等试验。
学生在学习过程中很容易将知识点混淆，这样的模式生物为主线的复习方式，既能够帮助学生找到相关知识点之间的区别和联系，也能够帮助学生提升知识的系统性，更能够提高学生综合分析并运用知识解决实际问题的能力。
三、梳理实验探究的基本步骤和要点，提高设计实验和分析实验能力
初中科学和高中生命科学都强调科学探究的基本步骤：提出疑问→做出假设→设计实验→数据（结果）分析→得出结论（证明假设成立或者不成立并得到新的疑问。。。。。。）。
(一) 实验课题或者和假设
假设是针对疑问或者实验课题而言的。假设可以正面假设也可以反面假设。例如探究甲状腺激素对蝌蚪的发育是否有促进作用，实验的假设可以是“甲状腺激素对蝌蚪的发育有促进作用”，也可以是“甲状腺激素对蝌蚪的发育没有促进作用”。再如，弗莱明在用培养过青霉菌的培养基培养细菌时，发现其他细菌不能存活。由此我们可以提出疑问是“为什么培养过青霉菌的培养基培养细菌，细菌就会死亡呢？是不是青霉菌产生了某种物质导致细菌死亡?”对此，假设可以为“青霉菌产生了某种物质导致细菌死亡”，也可以为“青霉菌没有产生了某种物质导致细菌死亡”。
（二）实验设计的应对策略
1、分析实验原理，理解它与实验设计的联系
实验原理是实验设计的依据和根本。每一个生物实验材料的选择、实验装置的确定、实验步骤的安排和实验方法的设计、实验现象和实验结果的预期都是与实验原理息息相关的。
2、认真研究实验课题，充分运用题干中的试剂和器材
仔细审题挖掘题目已知条件所隐含的意义，确定该实验课题的实验变量和反应变量，明确实验目的，理解实验原理，充分利用所给器材和试剂，构思实验变量的控制方法和实验结果的判别指标。通常情况下，题目中所指定的任何一种器材、试剂，都应在实验的相关步骤中出现，避免遗漏或自行增加某种器材或试剂。
3、确定反应自变量、控制无关变量，遵循实验设计基本原则
对变量的控制至始至终要遵循的原则是科学性原则、对照性原则、等量性原则、单因子变量原则等等，这是生物实验设计的灵魂。生物实验设计中，反应变量的确定非常重要，因为任何一个科学实验的结论都是从反应变量所表现出的数量、质量、浓度、速度或其他状态的事实中推导、分析出来的。设计实验时，要遵循单一变量因子原则，应该根据实验目的和实验原理来确定对实验结果有影响或有直接关系的反应变量即自变量，观察其对实验结果即因变量的影响。同时，对其他无关变量或非研究变量应进行控制，即控制无关变量，以防止这些无关变量对实验结果造成影响。如探究二氧化碳浓度对光合作用速率的影响实验，通过不同浓度的NaHCO3溶液来设置自变量，但是温度，光照强度、光照时间、植物种类、植物器官如叶片的大小、叶龄等这些影响光合作用的因子都要保证相同且适宜。
4、确定实验结果检测指标
实验设计探究，终归会有实验结果，即因变量。实验结果检测指标的确定是较重要的环节。根据实验给出的实验器材、试剂找到一个合理的能和实验结果相联系的检测指标，结果可以是颜色变化、检测值的升高或降低等等。例如，观察植物细胞的质壁分离和复原实验的检测指标为质壁分离状态，可以通过液泡体积、颜色变化，原生质层与细胞壁是否分离等观察。
但是，在确定检测指标时一定要注意其合理性。例如，探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用实验如果我们将检测指标为底物有无水解而直接检测淀粉或者蔗糖是否分解，这样会给我们带来麻烦。因为蔗糖我们无法直接检测其是否分解，如果我们用碘液检测淀粉，会出现淀粉已经部分水解而溶液中还残留的淀粉遇到碘液呈现蓝色，这样我们会误以为淀粉没有分解。当然，如果清楚淀粉和蔗糖都是非还原性糖，而淀粉分解产生的麦芽糖或者蔗糖分解产生的果糖和葡萄糖都是还原性糖，我们可以通过对产物进行鉴定，即加班氏试剂，水浴加热观察有无出现砖红色沉淀。
实验结果检测有定性检测和定量检测之分，这也是实验设计时必须关注的问题，否则也会影响结果的判断。例如要设计实验证明二氧化碳是光合作用的必需原料，这属于定性检测，无需测量光合作用速率，只需检测是否淀粉生成即可，但是实验前必须将植物饥饿处理以消耗植物体内原有的淀粉，最后用碘液染色观察是否有蓝色出现即可。如果要设计实验证明二氧化碳浓度对光合作用速率的影响，这就属于定量检测，不可以用碘液，因为淀粉生成的量即使较少也会遇到碘液呈现蓝色，我们可以通过封闭容器相连的液滴移动速率、气泡产生速率、真空渗水法中叶圆片上浮速率、植物干重变化速率等来加以检测。
5、正确书写实验步骤
实验设计题可能在步骤书写上通常有3种考查方式，要么全程设计，要么对实验步骤进行补充，还有可能要求对实验步骤进行改错。大多数实验考题中都要求学生写出实验步骤，这是学生束手无策失分较多的地方。其实步骤书写有规律可循，若按照下列书写模式，能够使实验步骤书写更有条理，思路更清晰。
第一步：选材并分组。选材应保持条件相同（遵循等量原则，如日龄相同、体重相近、生长发育健康状况相近的雄性成年大白鼠）；设立实验组和对照组，包括研究对象、器皿等分组要编号。
第二步：不同处理。分别对实验组和对照组施加单一变量。
第三步：相同处理。除实验变量外，对实验组和对照组的培养、饲养等条件应要相同，即控制无关变量。在描述时可以描述成“将实验组和对照组放在温度、光照（具体实验要根据控制变量所涉及因素进行变化）等条件相同且适宜的环境中培养相同时间（可以换成具体时间）
第四步：观察并记录实验结果。需要根据实验要求描述上作出具体变化，如探究甲状腺激素对蝌蚪发育是否有促进作用可以描述成“观察并记录各组蝌蚪发育成蛙所需的时间”。
四、加强实验结果分析处理训练，提高解题的准确性
生命科学实验有探究性实验和验证性实验之分。结果预测和分析得出结论时一定要弄清题目的目的是“验证性的”还是“探究性的”，再根据所学知识和原理，分析得出应有的或者可能的实验结果和推断出相应的结论。如果题干中出现“验证……”、“证明……”等字眼，则说明这是“验证型”实验，结果和结论都是唯一的。若题干中出现“探究……”等字眼，则说明这是“探究型” 实验，此时一般有几个不同结果及相应的几个不同结论，大多有三种结果相匹配的结论：“变量促进结果；变量抑制结果；变量对结果无影响”或者“全肯定；全否定；一肯定一否定”等等。
但是解题中一定要注意，有时即使是探究性实验，但是实验结果已经以表格或者其他具体数据呈现出来，这时实验结论可能就是唯一的。
例1. (2009年上海41题)为证实两种体色的桦尺蛾因环境不同而数量比例不同，进行了如下探究。实验结果：如表1。根据表内数据绘制A、B两地区不同体色蛾回收率的柱形图。
绘制柱形图时，首先要确定横坐标为不同地区，纵坐标为不同体色蛾的回收率，而非浅色蛾或者深色蛾释放和回收数量的简单罗列。换句话说结果应该只有4个回收率数据而非8个蛾个体数量数。本题表面上是一个探究性实验，但是结果却是以表格形式呈现且已经出现具体数据，所以结论是唯一的。
其它如上海08年微生物纤维素酶活性探究表格填充，10年土壤中固氮菌实验探究填表和设计表格处理结果、11年柳条鱼食性探究之结果要求画出直方图呈现并分析得出结论等等。尤其是11年考题画图和结果分析一定要与实验假设相对性，否则得分会大大下降。这些都是值得反复训练以提高学生解题的准确性的。
总之，实验是生命科学探究之本。我们高三一线加试一定要自己多加以研究，总结规律。加强学生实验专题复习，提升学生的实验探究和分析能力。这样也能逐渐培养学生学习生命科学的兴趣，更有利于学生高考成绩的提高。
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