例析生物学探究性实验题的解题思路

李盛丰

(广东省东莞高级中学 东莞 523128)

以“假说—演绎”法为主线的探究性实验题，是近年来生物学高考的热门题型，常见的情况是需要设置对照实验的探究性实验题和经典遗传学探究性实验题。学生解答此类试题的情况通常不太理想，其根源在于学生对“假说—演绎”法核心思想的理解不够透彻，对实验的假说、预期结果及结论之间的关系不甚明了。经过多年的教学实践，笔者将探究性实验题的分析思路与答题思路归纳如图1。

图1 探究性实验题分析与答题思路图

1 认真审题，依据实验目的和实验原理提出假说

假说是依据已有的科学理论和科学事实，经过分析与综合、具体与抽象、归纳与演绎等思维活动，对所研究的对象设想出的一种或几种可能性的答案或解释。正确的假说不仅能够解释已有的实验现象，而且能准确预测实验结果。假说正确与否，有赖于后续的实验验证： 如果实验结果支持假说，则假说成立；反之，假说不成立。正确回答探究性实验题，首先必须在认真审题的基础上，依据实验目的和实验原理提出合理的假说，这是解决问题的基础。

例1 (2017年新课标全国Ⅲ卷32)已知某种昆虫的有眼(A)与无眼(a)、正常刚毛(B)与小刚毛(b)和正常翅(E)与斑翅(e)这3对相对性状各受1对等位基因控制。现有3个纯合品系： ①aaBBEE、②AAbbEE和③AABBee。假定不发生染色体变异和染色体交换，回答下列问题： 若A/a、B/b、E/e这3对等位基因都位于常染色体上，请以上述品系为材料，设计实验来确定这3对等位基因是否分别位于3对染色体上(要求： 写出实验思路、预期实验结果和得出结论)。

简析： 本题的目的为探究A/a、B/b和E/e这3对等位基因是否分别位于3对染色体上，结合题中所提供材料，依据基因的自由组合定律，如果A/a、B/b位于2对染色体上，可让F1代双杂合子AaBb自交，后代4种表现型的比例应为9∶3∶3∶1。据此，可提出如下3个假说： ①A/a、B/b在2对染色体上；②A/a、E/e在2对染色体上；③B/b、E/e在2对染色体上。

2 依据假说，演绎推测预期实验结果

预期实验结果是在实验之前依据假说、结合实验思路进行演绎推理，对实验产生的所有可能结果进行的预测，其表现形式是实验现象或测量数据。探究性实验的预期结果不唯一，需分情况讨论。预期结果的推测应与所依据的假说相对应。因此，预期结果不外乎两类： 支持假说的预期结果和不支持假说的预期结果。

例2 (2017年新课标全国Ⅰ卷29)(10分)根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，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主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，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出： ①实验思路；②预期实验结果及结论即可(要求： 实验包含可相互印证的甲、乙2个组)。

简析： 本题的目的为探究某未知病毒的遗传物质为DNA还是RNA，要求使用放射性同位素标记法进行探究。本题的实验原理为： 病毒复制时所需要的氨基酸、核苷酸等原料均来源于宿主细胞。可提出如下2点假说： ①该病毒的遗传物质为DNA；②该病毒的遗传物质为RNA。依据DNA与RNA碱基组成的差异： DNA含T不含U，RNA含U不含T。结合试题要求，可设计实验思路为： 将宿主细胞分为甲、乙两组，甲组细胞置于含放射性同位素标记的T的培养基中培养，乙组细胞置于含放射性同位素标记的U的培养基中培养。然后，分别向甲、乙两组细胞中接种等量的未知病毒。一段时间后，检测子代病毒的放射性。依据假说及实验思路，可进行演绎推理： ①如果该病毒的遗传物质为DNA，则该病毒的遗传物质含有碱基T而不含碱基U。因为甲组宿主细胞内有放射性标记的T而没有放射性标记的U，则在甲组宿主细胞内复制的子代病毒的遗传物质中含有放射性碱基T。而在乙组细胞内复制的子代病毒的遗传物质不含放射性碱基T，则甲组子代病毒能被检测出放射性，而乙组子代病毒不能检测出放射性。②如果该病毒的遗传物质为RNA，则该病毒的遗传物质含有碱基U而不含碱基T，因为乙组宿主细胞内有放射性标记的碱基U而没有放射性标记的碱基T，则在乙组宿主细胞内复制的子代病毒的遗传物质含有放射性碱基U。而在甲组细胞内复制的子代病毒的遗传物质不含放射性碱基U，则乙组子代病毒能被检测出放射性，而甲组子代病毒不能检测出放射性。

3 依据预期实验结果，得出预期结论

预期实验结果为实验过程中或实验结束时可能发生的实验现象，或可能测量到的实验数据。实验的预期结果不同于实验结果： 实验结果一定要等到实验结束时才能得到，而预期结果则是依据假说、实验原理以及实验思路，在实验前对可能出现的实验结果进行的预测。依据预期结果得出的结论，是预期结论；而依据实验结果得出的结论，才为实验结论。实验结果可能与预期结果一致，也可能与预期结果不一致： 若实验结果与预期结果一致，则说明相应的假说成立，可得出相应的结论；否则，假说不成立，得出与假说不一致的结论。

例1可依据3点假说，结合自由组合定律，可设计实验思路如下： 选择①×②、②×③、①×③三个杂交组合分别得F1和F2。据此可进行如下演绎推理： 如果A/a、B/b在两对染色体上，则杂交组合①×②所得F2应出现4种表现型，其比例为9∶3∶3∶1；同理，如果B/b、E/e和A/a、E/e也分别在两对染色体上，则杂交组合②×③、①×③的F2也应出现4种比例为9∶3∶3∶1的表现型。据此，可将预期结果及结论表述为： 如果3组杂交组合的F2均出现比例为9∶3∶3∶1的4种表现型，则说明A/a、B/b、E/e这3对基因分别位于3对染色体上；否则，A/a、B/b、E/e这3对基因不分别位于3对染色体上。

预期结论的得出要依据假说以及预期实验结果。在例2中，预期结果及预期结论可表述为： 如果甲组子代能检测到放射性而乙组不能，则说明该病毒的遗传物质为DNA；如果乙组子代病毒能检测到放射性而甲组不能，则说明该病毒的遗传物质为RNA。