還原實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)模型

葉建偉+金衛(wèi)杰

摘 要：運(yùn)用模型方法處理生物學(xué)規(guī)律復(fù)習(xí)，可突破傳統(tǒng)復(fù)習(xí)模式中存在的瓶頸，提高復(fù)習(xí)課效率，使學(xué)生分析和解決問題的能力得到提升，進(jìn)而提高生物學(xué)科素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：模型；實(shí)驗(yàn)；復(fù)習(xí)課

生物學(xué)規(guī)律復(fù)習(xí)不是簡(jiǎn)單的呈現(xiàn)和回憶，而是需要將知識(shí)升華為解決問題的能力，需要為學(xué)生提煉解決問題的新方法，讓學(xué)生能夠運(yùn)用課中掌握的方法，獨(dú)立解決類似的問題，完成知識(shí)和能力的遷移。下面以浙科版必修3“生長(zhǎng)素濃度對(duì)根和莖細(xì)胞生長(zhǎng)的影響”的復(fù)習(xí)為例，介紹如何運(yùn)用模型方法來更好地處理生物學(xué)規(guī)律復(fù)習(xí)。

一、生物學(xué)規(guī)律的復(fù)習(xí)

（一） 傳統(tǒng)復(fù)習(xí)模式特點(diǎn)及其不足

生物學(xué)規(guī)律的呈現(xiàn)方式有多種，這其中就包括生物學(xué)模型。傳統(tǒng)的復(fù)習(xí)往往是“呈現(xiàn)基本模型，回憶相關(guān)信息”。如“生長(zhǎng)素濃度對(duì)根和莖細(xì)胞生長(zhǎng)的影響”的復(fù)習(xí)，教師往往將能夠揭示植物激素作用規(guī)律的模型（圖1，即教材圖1-5）直接呈現(xiàn)給學(xué)生，然后讓學(xué)生回憶植物激素作用規(guī)律，如“低濃度的生長(zhǎng)素促進(jìn)生長(zhǎng)，高濃度的生長(zhǎng)素抑制生長(zhǎng)”。

這種復(fù)習(xí)模式下，學(xué)生只知其然而不知其所以然，即只知道“是什么”，而不知道 “為什么”和“怎么樣”，如：曲線的走勢(shì)為什么是先上升后下降；曲線為什么會(huì)下降到橫坐標(biāo)軸下方；什么濃度屬于“低濃度”，什么濃度又屬于“高濃度”；“促進(jìn)生長(zhǎng)”與“抑制生長(zhǎng)”的真正含義是什么。

（二） 還原實(shí)驗(yàn) 再現(xiàn)模型

模型往往是實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)的一種形式，圖1以坐標(biāo)曲線圖的形式來呈現(xiàn)生長(zhǎng)素濃度對(duì)根和莖細(xì)胞生長(zhǎng)的影響，筆者通過還原實(shí)驗(yàn)，再現(xiàn)模型，讓信息明朗化、簡(jiǎn)單化。

第一步：利用模型（圖1）所反映的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析自變量和因變量。橫坐標(biāo)的含義為第一個(gè)自變量，即生長(zhǎng)素的濃度；兩條曲線分別對(duì)應(yīng)根和莖這兩種器官，為第二個(gè)自變量，即不同的器官?？v坐標(biāo)的含義反映因變量，即為相應(yīng)器官的生長(zhǎng)情況。

第二步：在變量分析的基礎(chǔ)上，還原實(shí)驗(yàn)過程（雙變量實(shí)驗(yàn)先控制其中的一個(gè)變量，如先對(duì)生長(zhǎng)素的濃度進(jìn)行控制）?？梢栽O(shè)置如下問題進(jìn)行銜接：若要探究不同濃度生長(zhǎng)素對(duì)去尖端幼苗生長(zhǎng)情況的影響，自變量應(yīng)如何控制？然后引導(dǎo)學(xué)生理出實(shí)驗(yàn)思路：

①去尖端幼苗 + 所含生長(zhǎng)素濃度為0g/L的瓊脂塊；

②去尖端幼苗 + 所含生長(zhǎng)素濃度為10-6g/L的瓊脂塊；

③去尖端幼苗 + 所含生長(zhǎng)素濃度為10-2g/L的瓊脂塊；

④去尖端幼苗 + 所含生長(zhǎng)素濃度為1g/L的瓊脂塊；

⑤去尖端幼苗 + 所含生長(zhǎng)素濃度為10g/L的瓊脂塊。

相同且適宜條件下，一段時(shí)間后，觀察并記錄去尖端幼苗的生長(zhǎng)情況（通過去尖端幼苗的長(zhǎng)度反映幼苗的生長(zhǎng)情況，如圖2）。

第四步：從還原的實(shí)驗(yàn)中尋找相應(yīng)的對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，分析自變量對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象因變量的影響，進(jìn)而從本質(zhì)上理解模型所蘊(yùn)含的信息。比如：①②比較說明，去尖端幼苗對(duì)10-6g/L的生長(zhǎng)素不敏感；①③比較說明，10-2g/L的生長(zhǎng)素對(duì)去尖端幼苗具促進(jìn)生長(zhǎng)的作用；①⑤比較說明，10g/L的生長(zhǎng)素對(duì)去尖端幼苗的生長(zhǎng)有一定的抑制作用（①?zèng)]有添加生長(zhǎng)素，幼苗的生長(zhǎng)反而比⑤明顯）。如此，“曲線的走勢(shì)為什么是先上升后下降”“曲線為什么會(huì)下降到橫坐標(biāo)軸下方”“低濃度的生長(zhǎng)素促進(jìn)生長(zhǎng)，高濃度的生長(zhǎng)素抑制生長(zhǎng)”等問題也就迎刃而解了。

對(duì)于另一個(gè)自變量——不同的器官，僅需按照上述實(shí)驗(yàn)思路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)還原即可：把去尖端幼苗換成去尖端根尖，其余條件相同且適宜。

第五步：回歸教材，解讀模型（圖1），揭示生物學(xué)規(guī)律。根與莖對(duì)生長(zhǎng)素有一定的敏感性，較莖而言，更低濃度的生長(zhǎng)素就能對(duì)根起作用，即根的敏感性大于莖的敏感性。生長(zhǎng)素對(duì)根與莖的作用均具有兩重性，即低濃度的生長(zhǎng)素促進(jìn)生長(zhǎng)，高濃度的生長(zhǎng)素抑制生長(zhǎng)，較莖而言，抑制根生長(zhǎng)的生長(zhǎng)素濃度更低。

二、教學(xué)體會(huì)

通過“還原實(shí)驗(yàn) 再現(xiàn)模型”，突破了傳統(tǒng)復(fù)習(xí)模式中存在的瓶頸。這種還原實(shí)驗(yàn)，將多因子影響模型還原為多個(gè)單因子對(duì)照實(shí)驗(yàn)的方法，能夠幫助學(xué)生準(zhǔn)確解讀模型，揭示生物學(xué)規(guī)律，即不僅知道“是什么”，而且明白“為什么”和“怎么樣”。更加令人欣慰的是，在體驗(yàn)到通過上述方法解讀模型帶來的成功后，學(xué)生嘗試自主解讀教材中的經(jīng)典模型，如：要獲得教材中“圖2-7 動(dòng)作電位傳導(dǎo)的示意圖”，需如何設(shè)置實(shí)驗(yàn)（電極如何連接），同時(shí)將其想法與筆者交流，很自然地，在整個(gè)過程中學(xué)生搜集和處理信息、分析和解決實(shí)際問題的能力得到了提升，生物學(xué)科素養(yǎng)最終也得到了提高。

隨著新課改的推進(jìn)，新課程的理念越來越深入人心，如何實(shí)現(xiàn)新課程目標(biāo)已經(jīng)迫在眉睫，由此，“優(yōu)質(zhì)輕負(fù)”已然成為課堂教學(xué)活動(dòng)改革的必然趨勢(shì)，通過“還原實(shí)驗(yàn) 再現(xiàn)模型”復(fù)習(xí)生物學(xué)規(guī)律可以幫助提高復(fù)習(xí)課效率，實(shí)現(xiàn)“優(yōu)質(zhì)輕負(fù)”。