巧建模型，突破因果關(guān)系語言表達(dá)
——以“光合作用和細(xì)胞呼吸”復(fù)習(xí)為例

廣東

高考生物試題中對因果關(guān)系的考查是對生命現(xiàn)象思考深度的延伸，具有重要意義。這種考查角度有利于區(qū)分學(xué)生的綜合能力水平，改善目前學(xué)生語言表達(dá)與文字書寫能力整體薄弱的狀況，同時體現(xiàn)了國家提倡基于核心素養(yǎng)下的教學(xué)和人才梯度選拔方式。

1.核心素養(yǎng)導(dǎo)向的因果關(guān)系語言表達(dá)在高考試卷中的考查情況

2018年3套高考生物全國卷要求回答“原因”“依據(jù)”等考查專業(yè)語言表達(dá)能力的試題共有12道，占18道非選擇題的2/3。通過分析近3年高考生物全國卷可知（詳情見表1），高考生物卷對因果關(guān)系語言表達(dá)考查所占分值比例大，重視考查學(xué)生對專業(yè)語言的應(yīng)用，對學(xué)生語言表達(dá)能力要求高；與國家教育部推崇的教學(xué)要求一致，充分發(fā)揮了高考“立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”的核心功能；體現(xiàn)了高考積極正確的育人導(dǎo)向，實現(xiàn)了注重試題區(qū)分度的目標(biāo)，滿足了高校梯度選才的現(xiàn)實需求，積極引導(dǎo)了中學(xué)教學(xué)，助力素質(zhì)教育良性發(fā)展。

表1 近3年全國卷Ⅰ生物試題中因果關(guān)系語言表達(dá)考情分析_

2.因果關(guān)系語言表達(dá)凸顯生物學(xué)核心素養(yǎng)的考查，落實黨的教育方針

生物學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任四個方面，是學(xué)生在高中生物學(xué)課程學(xué)習(xí)過程中逐漸發(fā)展所形成的必備品格、關(guān)鍵能力和價值觀念。落實學(xué)科核心素養(yǎng)，是高中生物學(xué)課程教學(xué)的根本任務(wù)。高考生物試題對語言表達(dá)能力的考查，就是對核心素養(yǎng)考查的一種重要形式，通過考查學(xué)生語言表達(dá)能力來增強學(xué)生對結(jié)構(gòu)與功能觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)與能量觀等生命觀念的理解和用科學(xué)的思維去解決生活實際問題的能力。高考生物試題重視對因果關(guān)系語言表達(dá)應(yīng)用能力的考查，在無形之中要求教師必需以學(xué)生所具備的核心素養(yǎng)為中心進(jìn)行教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生用生命觀念認(rèn)識生命世界、解釋生命現(xiàn)象和辨別迷信與偽科學(xué)的能力；培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生對生命科學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)探究的熱情；增強學(xué)生宣傳健康生活、關(guān)愛生命和保護(hù)環(huán)境等社會責(zé)任感，從而真正落實黨的教育方針，體現(xiàn)立德樹人的國家意志。

3.巧建模型，培養(yǎng)學(xué)生突破因果關(guān)系語言表達(dá)能力

因果關(guān)系語言表達(dá)凸顯了高考中人才選拔的重要性，近幾年高考生物試題明顯增大了這方面的考查比重。作者通過親身閱卷深深體會到因果關(guān)系語言表達(dá)是學(xué)生的弱項和得分的難點，這主要體現(xiàn)在學(xué)生語言表達(dá)缺乏邏輯、混亂和語言表述不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)确矫?。為解決上述問題，筆者在2017年參加高考閱卷期間，提出了“巧建模型，突破學(xué)生因果關(guān)系語言表達(dá)能力”的設(shè)想。在后來的教學(xué)過程中，筆者將這個想法應(yīng)用于“因果關(guān)系語言表達(dá)能力突破”專題教學(xué)中，效果相當(dāng)明顯。2018年的9月，筆者在惠州市名師示范課上進(jìn)行了現(xiàn)場教學(xué)和示范，收到的反饋效果顯著，師生均受益匪淺。

3.1 巧建模型

由表1可知，高考生物試題熱衷于考查光合作用、細(xì)胞呼吸的因果關(guān)系，因此從光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系來構(gòu)建模型，突破因果關(guān)系語言表達(dá)具有代表性。如何指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建“光合作用與細(xì)胞呼吸關(guān)系”的模型呢？筆者采用了以問題探究為中心，學(xué)習(xí)小組圍繞問題探究開展建模的活動。

活動一：構(gòu)建“光合作用與細(xì)胞呼吸關(guān)系”模型

探究1：利用14CO2探究在暗反應(yīng)過程中，14C轉(zhuǎn)移途徑。（請用→ 等符號表示）

探究2：探究含有14C的糖類物質(zhì)進(jìn)行有氧呼吸時，14C轉(zhuǎn)移途徑。（請用→ 等符號表示）

探究3：探究含有14C的糖類物質(zhì)進(jìn)行無氧呼吸時，14C轉(zhuǎn)移途徑。（請用→ 等符號表示）

探究4：將光反應(yīng)階段與暗反應(yīng)階段聯(lián)系在一起的物質(zhì)是什么。

探究5：水的光解與有氧呼吸的第三階段存在怎樣的聯(lián)系。（請用→ 等符號表示）

探究6：結(jié)合探究1、4，請完成圖1填空。（填物質(zhì)）

探究7：在圖1的基礎(chǔ)上結(jié)合探究2、3、5、6進(jìn)一步構(gòu)建光合作用與細(xì)胞呼吸關(guān)系模型。

圖1 光合作用過程模型

通過師生相互合作探究，筆者對學(xué)生所構(gòu)建的光合作用與細(xì)胞呼吸關(guān)系模型進(jìn)行優(yōu)化，最后構(gòu)建了“光合作用與細(xì)胞呼吸關(guān)系模型”（如圖2）。

圖2 光合作用與細(xì)胞呼吸關(guān)系模型

活動二：結(jié)合圖1光合作用過程模型，請準(zhǔn)確、完整地回答內(nèi)外因子對光合作用的影響

探究8：（1）請解析為什么二氧化碳濃度增加，光合作用強度會增加。

（2）請解析為什么光照強度增加，光合作用強度會增加。

（3）小組成員之間采取“你問我答”的方式完成若其他因子改變，對光合作用有什么影響。

學(xué)生通過分析圖1光合作用過程模型可總結(jié)出（1）二氧化碳的濃度增加，二氧化碳固定生成的C3化合物增加，進(jìn)而導(dǎo)致C3化合物還原生成的有機物增加，故光合作用強度增加；（2）光照強度增加，光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP增加，進(jìn)而導(dǎo)致C3化合物還原生成的有機物增加，故光合作用強度增加。

活動三：構(gòu)建“因果關(guān)系語言表達(dá)分析模型”和“因果關(guān)系語言表達(dá)模型”

探究9：（1）總結(jié)和分析探究8的過程，分析自變量與因變量之間存在的邏輯關(guān)系，構(gòu)建“因果關(guān)系語言表達(dá)分析模型”。

（2）請在該“因果關(guān)系語言表達(dá)分析模型”的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究構(gòu)建因果關(guān)系語言表達(dá)的通用模型，即“因果關(guān)系語言表達(dá)模型”。

學(xué)生通過探究8活動過程，總結(jié)自變量與因變量存在的邏輯關(guān)系，其實就是厘清自變量與因變量之間存在某些生理過程的聯(lián)系。要精準(zhǔn)、完整地回答好因果關(guān)系語言表達(dá)，必須要從對自變量改變（條件改變）的分析入手，自變量改變必然會導(dǎo)致直接相關(guān)的生理過程改變，生理過程改變與之對應(yīng)的結(jié)果也必然改變，根據(jù)這個原則，筆者構(gòu)建了“因果關(guān)系語言表達(dá)分析模型”（如圖3）。學(xué)生根據(jù)“因果關(guān)系語言表達(dá)分析模型”結(jié)合平時的練習(xí)題進(jìn)一步探究總結(jié)：自變量改變會在題干中出現(xiàn)，自變量與因變量之間闡述的邏輯關(guān)系即本質(zhì)。學(xué)生根據(jù)這一特點構(gòu)建了“因果關(guān)系語言表達(dá)模型”（如圖4）。

圖3 因果關(guān)系語言表達(dá)分析模型

圖4 因果關(guān)系語言表達(dá)模型

“因果關(guān)系語言表達(dá)分析模型”是從本質(zhì)上闡述自變量與因變量之間嚴(yán)整的邏輯關(guān)系的模型，它有利于指導(dǎo)學(xué)生分析因果關(guān)系問題。具體操作是學(xué)生最先從自變量或條件改變?nèi)胧郑宰兞炕驐l件改變會影響對應(yīng)的生理過程的改變，進(jìn)而引起對應(yīng)的結(jié)果變化，對應(yīng)的結(jié)果變化又引起相關(guān)的生理變化，直到最后引起因變量或最終結(jié)果的變化?！耙蚬P(guān)系語言表達(dá)模型”是建立在“因果關(guān)系語言表達(dá)分析模型”基礎(chǔ)上的一種能精準(zhǔn)、完整地回答因果關(guān)系語言表達(dá)的模型。根據(jù)高考評分相關(guān)細(xì)節(jié)來看，“因果關(guān)系語言表達(dá)模型”能全面概括所有的得分點，學(xué)生可從題干給出的信息入手，完整、精準(zhǔn)地闡述自變量與因變量的邏輯關(guān)系（即本質(zhì)），最后得出結(jié)論。

3.2 巧用模型解高考生物試卷中的因果關(guān)系問題，提高學(xué)生因果關(guān)系語言表達(dá)能力

【例1】（2017年，全國卷Ⅰ，第30題節(jié)選）植物的CO2補償點是指由于CO2的限制，光合速率與呼吸速率相等時環(huán)境中的CO2濃度。已知甲種植物的CO2補償點大于乙種植物的。回答下列問題：

（2）若將甲種植物密閉在無O2，但其他條件適宜的小室中，照光培養(yǎng)一段時間后，發(fā)現(xiàn)植物的有氧呼吸增加，原因是_______________________________________________________________________________________ 。

【分析】根據(jù)題干和“因果關(guān)系語言表達(dá)分析模型”，學(xué)生可得出結(jié)論：自變量是照光培養(yǎng)一段時間，因變量是有氧呼吸增加。結(jié)合“光合作用與細(xì)胞呼吸關(guān)系模型”“因果關(guān)系語言表達(dá)分析模型”進(jìn)一步分析并構(gòu)建“植物在光照下有氧呼吸增強的因果關(guān)系模型”（如圖5），然后用“因果關(guān)系語言表達(dá)模型”組織語言回答，即照光培養(yǎng)一段時間后（題干），光反應(yīng)過程釋放的氧氣增多，氧氣參與有氧呼吸第一、二階段產(chǎn)生［H］的反應(yīng)增加（本質(zhì)），有氧呼吸第三階段增強，有氧呼吸強度增加（結(jié)論）；最后與官方高考答案（甲種植物在光下光合作用釋放的O2使密閉小室中O2增加，而O2與有機物分解產(chǎn)生的NADH發(fā)生作用形成水是有氧呼吸的一個環(huán)節(jié)，所以當(dāng)O2增多時，有氧呼吸會增加）進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，利用上述模型組織因果關(guān)系語言表達(dá)，與高考參考答案基本一致。

圖5 植物在光照下有氧呼吸增強的因果關(guān)系模型

【例2】（2018年，全國卷Ⅰ，第30題節(jié)選）甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強度的變化趨勢如圖6所示。

圖6

回答下列問題：

（2）甲、乙兩種植物單獨種植時，如果種植密度過大，那么凈光合速率下降幅度較大的植物是_________ ，判斷的依據(jù)是________________________________________________________________________________________ 。

【分析】種植密度過大說明光照強度降低。根據(jù)題干信息可知，光照強度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大，結(jié)合“因果關(guān)系語言表達(dá)模型”組織語言進(jìn)行回答，光照強度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大（題干），種植密度過大，植株接受的光照強度減弱，導(dǎo)致甲植物凈光合速率下降幅度比乙大（本質(zhì)），所以凈光合速率下降幅度較大的植物是甲（結(jié)論）；最后與官方高考答案（甲 光照強度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大，種植密度過大，植株接受的光照強度減弱，導(dǎo)致甲植物凈光合速率下降幅度比乙大）進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，利用上述模型組織因果關(guān)系語言表達(dá)與高考參考答案基本一致。

3.3 巧用模型培養(yǎng)學(xué)生因果關(guān)系語言表達(dá)能力的教學(xué)活動效果分析

為了驗證實際效果，筆者在2018年9月對我校2019屆1、2、10、11、13、14、15、16、18班共528人（記為實驗組）進(jìn)行“巧建模型突破因果關(guān)系語言表達(dá)能力”教學(xué)活動；對我校2019屆3、4、5、6、7、8、9、12、17班共536人（記為對照組）進(jìn)行“非巧建模型突破因果關(guān)系語言表達(dá)能力”教學(xué)活動。以我校2019屆考生2018年8月30日月考理綜試卷第31題與2018年9月26日月考理綜試卷第30題（兩題均考查學(xué)生的光合作用因果關(guān)系語言表達(dá)的能力，且各自分值均為6分）得分為例，來分析和比較實驗組與對照組的增分情況。

實驗組班級分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下（見表2）：

表2

對照組班級分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下（見表3）：

表3

經(jīng)過分析表明，實驗組班級和對照組班級人均增分率分別為111.50%和27.88%，實驗組班級增分效果明顯，其增分率是對照組班級的4倍，這說明巧建模型并加以充分利用的教學(xué)活動有助于增強學(xué)生的因果關(guān)系語言表達(dá)能力。

4.小結(jié)

通過開展對“光合作用過程模型”“因果關(guān)系語言描述分析模型”“因果關(guān)系語言表達(dá)模型”的構(gòu)建，探究和巧用模型解答高考生物試卷中的因果關(guān)系問題的教學(xué)活動，學(xué)生既鍛煉了合作探究的能力，又提升了因果關(guān)系語言表達(dá)能力。這種方式有利于開發(fā)學(xué)生的邏輯思維，同樣有利于基于核心素養(yǎng)下的高中生物學(xué)教學(xué)，能體現(xiàn)“立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”的核心功能和積極正確的育人導(dǎo)向。