高考一輪復(fù)習(xí)：變量分析法在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題中的精準(zhǔn)突破

變量分析法在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題中的精準(zhǔn)突破近年的生物學(xué)高考中，對(duì)實(shí)驗(yàn)與探究能力的考查主要涉及實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)期結(jié)果和結(jié)論得出等維度，能夠真實(shí)反映出學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力所達(dá)到的水平。1．變量分析法

實(shí)驗(yàn)中的變量是指可被操縱的特定因素或條件，主要包括自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量三種。自變量也稱實(shí)驗(yàn)變量，是指實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)者所操縱的因素或條件。因變量也稱反應(yīng)變量，指實(shí)驗(yàn)中由實(shí)驗(yàn)變量所引起的變化結(jié)果。通常自變量是原因，因變量是結(jié)果，兩者之間具有必然的因果關(guān)系。無(wú)關(guān)變量是指除自變量外，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能還會(huì)存在的一些對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的因素。在解答實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題時(shí)，運(yùn)用變量分析法往往可以快而準(zhǔn)地解題。

2．用變量分析法精準(zhǔn)突破實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題2

.

1

基于限定條件的精準(zhǔn)突破例1、將生長(zhǎng)在水分正常土壤中的某植物通過(guò)減少澆水進(jìn)行干旱處理，

該植物根細(xì)胞中溶質(zhì)濃度增大，葉片中的脫落酸

(ABA

)含量增高，葉片氣孔開(kāi)度減小，有研究表明:干旱條件下氣孔開(kāi)度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。請(qǐng)以該種植物的ABA

缺失突變體(不能合成ABA

)植株為材料，

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這一結(jié)論。要求簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果。解題思路:從要驗(yàn)證的結(jié)論“干旱條件下氣孔開(kāi)

度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA

引起的”

可看出，該題既要驗(yàn)證氣孔開(kāi)度減小不是缺水引起的，又要驗(yàn)證是由ABA

引起的。因此，實(shí)驗(yàn)的自變量有缺水和ABA

;因變量為植株氣孔開(kāi)度。同時(shí)，題干中提示“請(qǐng)以該種植物的ABA

缺失突變體(不能合成

ABA

)植株為材料”。所以，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中不能涉及正常

植株作為對(duì)照?；谏鲜龇治?，可將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為兩組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)表1。依據(jù)上述分析，在解答本題時(shí)，首先基于題干要求的實(shí)驗(yàn)材料這個(gè)限定條件，選對(duì)實(shí)驗(yàn)材料,然后再根據(jù)所要驗(yàn)證的結(jié)論準(zhǔn)確確定自變量、認(rèn)清因變量的觀測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)解題的精準(zhǔn)突破。教材原型是人教版高中生物必修1的36頁(yè)中技能訓(xùn)練“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明某一種或某幾種無(wú)機(jī)鹽是這種植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的”。實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是先將植物置于缺某種無(wú)機(jī)鹽的完全培養(yǎng)液，出現(xiàn)某種癥狀后，再加入該種無(wú)機(jī)鹽，相應(yīng)癥狀消失，則可確定該無(wú)機(jī)鹽是這種植株生長(zhǎng)發(fā)育所必需的。2.2基于變量分析的精準(zhǔn)突破例2、氮元素是植物生長(zhǎng)的必需元素，合理施用氮肥可提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。農(nóng)作物吸收氮元素的主要形式有銨態(tài)氮（NH4+）和硝態(tài)氮（NO3-）。己知作物甲對(duì)同一種營(yíng)養(yǎng)液（以硝酸銨為唯一氮源）中NH4+和NO3-的吸收具有偏好性(NH4+和NO3-同時(shí)存在時(shí)，對(duì)一種離子的吸收量大于另一種）。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)這種偏好性進(jìn)行驗(yàn)證，要求簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)期結(jié)果和結(jié)論。解題思路:依據(jù)作物甲對(duì)硝酸銨中NH4+和NO3-的吸收具有偏好性，可作出判斷，本實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證作物甲對(duì)哪一種離子的吸收具有偏好性。因此，可確定自變量是作物甲對(duì)哪一種離子的吸收具有偏好性，進(jìn)而可推導(dǎo)出因變量為培養(yǎng)液中NH4+和NO3-的剩余量。通過(guò)比較NH4+和NO3-的剩余量，而得出作物甲NH4+和NO3-的吸收具有偏好性。教材原型為人教版高中生物必修1中資料分析—物質(zhì)跨膜運(yùn)輸特點(diǎn)。用相同培養(yǎng)液培養(yǎng)番茄和水稻，一段時(shí)間后，培養(yǎng)液中Ca2+和Mg2+為什么會(huì)增高？從變量分析法角度分析，自變量是植物的種類，因變量是植物對(duì)礦質(zhì)離子的吸收情況，通過(guò)檢測(cè)培養(yǎng)液中離子濃度來(lái)衡量。2.3抓住自變量的精準(zhǔn)突破例3、根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型，有些病毒對(duì)人類健康會(huì)造成很大危害，通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。假設(shè)在宿主細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換，請(qǐng)利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞等為材料,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以確定一種新病毒的類型，簡(jiǎn)要寫出（1)實(shí)驗(yàn)思路：（2)預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論即可。（要求:實(shí)驗(yàn)包含可相互印證的甲、乙兩個(gè)組）解題思路：依據(jù)題干信息“放射性同位素標(biāo)記”“假設(shè)在宿主細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換”，即可確定甲、乙兩組的自變量為放射性同位素標(biāo)記的異性堿基（一組標(biāo)記胸腺嘧啶，一組標(biāo)記尿嘧啶）。再根據(jù)“體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞”，并聯(lián)系教材T2噬菌體侵染大腸桿菌的相關(guān)知識(shí)，可確定因變量的觀測(cè)指標(biāo)為子代病毒的放射性情況。教材原型為人教版高中生物必修2中噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)。先分別用35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)，用32P標(biāo)記DNA，然后與細(xì)菌混合培養(yǎng)，最后檢測(cè)上清液和沉淀物中的放射性強(qiáng)度。通過(guò)上述分析，可以看出高考生物學(xué)試題對(duì)探究實(shí)驗(yàn)的考查是多角