基于理性思維培養(yǎng)的生物實驗題的分析與解答

黃慧玲

摘? ? 要：浙江省生物選考卷中實驗題的解答，需要考生運用“研究關(guān)鍵詞，逆向思考，建構(gòu)模型”的策略，通過提升審題與表述、分析與推理、概括與遷移的能力來助推理性思維的培養(yǎng)，同時增強解題的信心。

關(guān)鍵詞：理性思維;實驗題;審題;模型

一、問題的提出

無論課改如何變化，生物實驗題依然是浙江高考必考的題型之一。然而，幾乎來自于2014年老高考試卷中“脊蛙”實驗題的翻版，2018年11月的浙江選考卷中以“蛙”為題材的實驗題仍然讓考生思維混亂、措手不及。時隔四年，“神蛙”再現(xiàn)，依然引起了極大反響。若說2014年的“脊蛙”實驗讓學(xué)生無所適從還能理解，那么，時隔四年，對于以“蛙”為題材的神經(jīng)調(diào)節(jié)實驗我們已經(jīng)不再陌生，為何當(dāng)此類實驗題再次出現(xiàn)在選考卷中，學(xué)生依然不能從容、正確地作答？筆者認(rèn)為原因主要來自兩方面。其一，學(xué)生在解答時缺乏對題目信息的有效獲取與分析，缺乏對教材相關(guān)知識的理解與整合，缺乏一定的語言組織與表述能力。其二，實驗題雖然年年考查，但其素材均來自教材中主干知識，并且新高考的實驗題考查越來越傾向于對歷年老高考實驗試題的改編，對此，也說明教師在對實驗類信息題進行分析時沒有充分聯(lián)系教材信息，讓學(xué)生明確信息的來源、試題的考查意圖，更缺乏對歷年高考試題的來源、要求、評分標(biāo)準(zhǔn)等的有效分析，并且對于學(xué)生在解答中的思維誤區(qū)也沒有進行及時有效的反思、引導(dǎo)與糾正。

那么針對以上問題，我們的實驗題復(fù)習(xí)該如何改進？在實驗題的解題方面又該做哪些引導(dǎo)？如何在復(fù)習(xí)中提升理性思維能力？

二、解決策略

（一）研究關(guān)鍵詞，提升審題與表述能力

審題能力是一種綜合能力，它不但包括閱讀、理解、分析、綜合等多種能力，而且還包含認(rèn)真仔細的態(tài)度等非智力因素。新高考對考生的審題能力要求越來越高，在試題命制中常會設(shè)置一些關(guān)鍵詞語、限制條件、隱含條件等，以考查學(xué)生能否通過閱讀，抓住題目所提供的相對較新的信息，并進一步與已學(xué)過的知識與技能結(jié)合、重組、轉(zhuǎn)換或遷移，用以分析和解決問題[1]。審題習(xí)慣與表述能力的培養(yǎng)是準(zhǔn)確解答實驗題、提高解題能力的前提，然而審題習(xí)慣的培養(yǎng)是生物學(xué)習(xí)中較難養(yǎng)成的，而表述能力則更是多數(shù)選考生物的偏理學(xué)生所欠缺的。21天可以促成習(xí)慣養(yǎng)成，我們的復(fù)習(xí)時間遠比21天要長得多，只要在復(fù)習(xí)中持之以恒地采取有效的教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生逐步養(yǎng)成良好的審題習(xí)慣，抓住關(guān)鍵詞進行分析、研究與表述，最終表述能力的提升是完全可以實現(xiàn)的。

那么，如何審題？筆者認(rèn)為可以帶著思考和敏感性去讀題，抓住關(guān)鍵詞進行研究，聯(lián)系教材所對應(yīng)的知識點，提前預(yù)測問題，建構(gòu)各關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系，為后續(xù)進行精準(zhǔn)表述找到明確的方向。

以下是筆者以2018年11月選考卷中的實驗題第（1）小題為例來研究關(guān)鍵詞的具體過程：尋—析—系—述。

題目? ?（1）關(guān)于反射弧分析的實驗及有關(guān)問題如下：為驗證脊蛙屈腿反射（屬于屈反射）的反射弧是完整的，實驗思路是用1%H2SO4溶液刺激蛙一側(cè)后肢的趾尖，出現(xiàn)屈腿，說明反射弧完整。驗證刺激感受器與產(chǎn)生屈腿不是同時發(fā)生的實驗思路是? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。刺激感受器與產(chǎn)生屈腿不是同時發(fā)生的主要原因有? ? ? ? ? ? 、? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。若某反射從刺激感受器到效應(yīng)器出現(xiàn)反應(yīng)的時間比屈腿反射的長，其主要原因是? ? ? ? ? ? ?。若用5% H2SO4溶液刺激蛙一側(cè)后肢的趾尖后，再用1% H2SO4溶液刺激該趾尖，沒有觀察到屈腿，其原因是? ? ? ? ? ? 。

1.尋。解釋所謂關(guān)鍵詞的含義，讓學(xué)生閱讀該小題，找出自己所認(rèn)為的關(guān)鍵詞，教師組織學(xué)生進行討論，并針對關(guān)鍵詞進行篩選，最后確定為：反射弧、感受器、屈腿、趾尖、1%H2SO4、5%H2SO4、時間。

2.析。讓學(xué)生結(jié)合書本所對應(yīng)的知識對關(guān)鍵詞進行分析與思考：反射弧包括哪些部分？產(chǎn)生屈腿反射的條件是什么？1%H2SO4和感受器、趾尖之間有什么關(guān)系？1%H2SO4和5%H2SO4有什么不同？各會產(chǎn)生怎樣的結(jié)果？該屈腿反射中涉及的時間問題指什么？哪些地方會消耗時間？

3.系。結(jié)合書本相關(guān)知識，將這些關(guān)鍵詞聯(lián)系起來，并建構(gòu)出關(guān)系模型（圖1）。

圖1? ?反射弧結(jié)構(gòu)模型

4.述。借鑒題中相關(guān)模式，運用關(guān)鍵詞進行答案的表述。

教師在強調(diào)關(guān)鍵詞的分析時，更要有意識地強調(diào)關(guān)鍵詞在表述中的運用，現(xiàn)在的高考針對實驗題中文字量較大的答案，均采用踩點給分，那么答到這個所謂的“點”，就是提高得分的關(guān)鍵，而抓住關(guān)鍵詞進行表述顯然更能靠近這個“點”。同時，也要引導(dǎo)學(xué)生盡量借鑒題中給出的文字信息，即所謂“能抄則抄”。若能巧妙地借鑒已有的信息，則表述可以更嚴(yán)謹(jǐn)，準(zhǔn)確率自然更高。例如：

第一空的答案完全可以借鑒題目信息中的模式：實驗思路是用1%H2SO4溶液刺激蛙一側(cè)后肢的趾尖，出現(xiàn)屈腿，說明反射弧完整。再聯(lián)系關(guān)鍵詞：時間。則第一空的答案為：用l%H2SO4溶液刺激該蛙一側(cè)后肢的趾尖，測定刺激感受器開始到出現(xiàn)屈腿的時間，有時間差，說明不是同時發(fā)生的。

第二、三空的答案實際在研究關(guān)鍵詞中我們已經(jīng)有了思路：即反射弧中傳導(dǎo)與傳遞以及神經(jīng)元數(shù)量的多少造成的時間消耗，那么在表述時就要將關(guān)鍵詞凸顯出來。當(dāng)然剛開始，學(xué)生在表述上會存在多種多樣的問題，這時教師可以讓學(xué)生大膽地說出自己的觀點，并針對學(xué)生不同表述，組織分析與討論，讓其他同學(xué)來判定該不該給分，為什么？最后歸納出第二空的答案為：興奮通過突觸的傳遞需要時間、興奮在神經(jīng)元上的傳導(dǎo)需要時間;第三空的答案為：組成該反射弧的神經(jīng)元級數(shù)比屈腿反射的多。第四空的問題雖難度不大，但依然要強調(diào)關(guān)鍵詞：感受器。因此第四空的答案為：感受器受損。

筆者認(rèn)為，在表述上雖然我們強調(diào)關(guān)鍵詞的運用，但我們的表述也不能一味拘泥于標(biāo)準(zhǔn)答案，只要合理的答案都應(yīng)給予肯定，學(xué)生也需要適當(dāng)?shù)墓膭睿m時的肯定，努力讓每一位學(xué)生都敢于表述，堅定信心。經(jīng)過反復(fù)訓(xùn)練，反復(fù)糾正，學(xué)生的表述能力定會在復(fù)習(xí)中逐步提升。

（二）逆向思考，提升分析與推理能力

人們總是習(xí)慣于沿著事物發(fā)展的正方向去思考問題并尋求解決辦法。然而，對于某些問題，尤其是一些難分析的問題，反方向思考，從求解回到已知條件，或許會使問題簡單化。所謂逆向思考，就是從一個事情的反面或者另一個角度來思考。逆向思考不僅能將復(fù)雜的問題簡單化，更有助于學(xué)生多角度地分析問題，提高思維的靈活性和廣泛性，提升其分析與推理能力[2]。

以下是筆者以2018年11月選考卷中的實驗題第（2）小題為例，引導(dǎo)學(xué)生采用逆向思考，分析解決問題的過程：審題思考—逆向分析—精準(zhǔn)表述。

題目? ?（2）神經(jīng)細胞和肌肉細胞的細胞內(nèi)Na+ 濃度均低于細胞外，K+濃度均高于細胞外，但這兩種細胞內(nèi)的Na+ 濃度不同，K+ 濃度也不同。實驗證明蛙下肢的一條肌肉直接與該肌肉相連的神經(jīng)接觸，引起該肌肉收縮，其主要原因是? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。若取上述一段神經(jīng)，用某種藥物處理阻斷了Na+ 通道，然后刺激該神經(jīng)，其動作電位將? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

1.審題思考。學(xué)生具備了一定的審題能力，顯然容易找到關(guān)鍵詞：神經(jīng)細胞、肌肉細胞、Na+、K+、肌肉收縮。然而在研究關(guān)鍵詞過程中很難建構(gòu)它們之間的整體聯(lián)系，這也給最后的表述帶來了難度。這時要適時引導(dǎo)學(xué)生進行逆向分析。

2.逆向分析。首先肌肉在什么情況下會收縮？（動作電位傳播到肌纖維內(nèi)部）那么動作電位產(chǎn)生的條件是什么？（電位差：Na+ 濃度差，Na+ 內(nèi)流）Na+ 濃度差哪里來？（神經(jīng)細胞與肌肉細胞相接觸）

3.精準(zhǔn)表述。結(jié)合分析的內(nèi)容，抓住關(guān)鍵詞進行精準(zhǔn)表述，則第一空的答案可表述為：神經(jīng)細胞與肌肉細胞表面存在電位差，兩者相接觸造成神經(jīng)上Na+ 內(nèi)流，產(chǎn)生動作電位，傳到肌肉，引起肌肉收縮。而第一空的標(biāo)準(zhǔn)答案則表述為：神經(jīng)和肌肉是兩種不同的組織，存在電位差。雖然標(biāo)準(zhǔn)答案的表述更簡潔，但在理解與分析上，筆者認(rèn)為之前歸納的答案更能讓學(xué)生接受，因此筆者還是選擇將之前的答案呈現(xiàn)給學(xué)生。第二空的問題難度不大，通過簡單的引導(dǎo)可直接給出答案：無法產(chǎn)生。

常規(guī)的問題可以采用循規(guī)蹈矩的常規(guī)思考，但針對某些特殊問題或偏難問題，適時采用逆向思考，不僅有助于減少思維定式，有助于學(xué)生養(yǎng)成多角度認(rèn)識事物的習(xí)慣，全面地認(rèn)識事物內(nèi)部與外部之間、某事物同他事物之間多種多樣的聯(lián)系，更有助于提升分析與推理能力，對思維能力的提升有著十分重要的意義。

（三）建構(gòu)模型，提升概括與遷移能力

模型方法是人們認(rèn)識自然界的一種重要方法，也是思維發(fā)展的重要方式。模型的建構(gòu)對于培養(yǎng)學(xué)生概括與遷移能力以及后續(xù)類似問題的解答速度都有很大的提升[3]。而且，通過建構(gòu)模型還能使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇痤}習(xí)慣。

實驗題中的結(jié)果呈現(xiàn)幾乎是每年必考的內(nèi)容之一，而其呈現(xiàn)方式主要包括文字、曲線、柱形圖、表格等，在介紹此類問題時，教師若能引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)出統(tǒng)一的模型，并嘗試各模型間的相互轉(zhuǎn)換，讓學(xué)生對模型有更深刻的認(rèn)識，則再遇到類似問題時，解決起來才能得心應(yīng)手。以下是筆者以2018年11月選考卷中的實驗題第（3）小題為例開展模型建構(gòu)的過程：審題—分析—遷移。

題目? ?（3）將蛙坐骨神經(jīng)纖維置于生理溶液中，測得其靜息膜電位為-70mV，若在一定范圍內(nèi)增加溶液中的K+ 濃度，并測量膜電位變化。預(yù)測實驗結(jié)果（以坐標(biāo)曲線圖形式表示實驗結(jié)果）。

1. 審題。找出關(guān)鍵詞：靜息電位、增加、溶液中、K+ 濃度、膜電位、曲線圖。

2. 分析。（1）靜息電位產(chǎn)生的原因是什么？（K+ 外流）其靜息電位大小取決于什么？（通道蛋白數(shù)與內(nèi)外K+濃度差，且濃度差越大，靜息電位絕對值越大）

（2）正常情況下，K+濃度在細胞內(nèi)外分布情況如何？（細胞內(nèi)濃度高于膜外）

（3）在一定范圍內(nèi)增加溶液中K+濃度，內(nèi)外K+濃度差怎么變化？（差值變?。?/p>

（4）內(nèi)外K+濃度差變小，靜息電位絕對值怎么變化？（變?。?/p>

（5）曲線圖中的橫、縱坐標(biāo)一般各指什么？曲線的起點在哪里？趨勢如何體現(xiàn)？該曲線代表什么內(nèi)容？如何表示曲線的名稱？（由問題引導(dǎo)學(xué)生畫出膜電位與溶液鉀離子溶度關(guān)系圖，如圖2）

圖2? ?膜電位與溶液K+濃度關(guān)系

（6）結(jié)合橫、縱坐標(biāo)的要求，一般的單自變量坐標(biāo)圖模型可以如何體現(xiàn)？（引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)出圖3）若因變量有兩個，則雙因變量坐標(biāo)圖模型可以如何體現(xiàn)？（引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)出圖4）

圖3? ?單縱坐標(biāo)圖? ? ? ? ?圖4? ?雙縱坐標(biāo)圖

（7）若是將曲線圖改為用柱形圖呈現(xiàn)實驗結(jié)果，則圖形上有哪些共性與差異？

3. 遷移。曲線圖與柱形圖可采用同一模型來呈現(xiàn)不同的內(nèi)容，而表格則與前兩者有很大差異，那么如何用表格來呈現(xiàn)實驗結(jié)果呢？筆者以問題串形式逐步引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)出相關(guān)的表格模型。

（1）首先表格要具備哪些要素？若該題中要求用表格來呈現(xiàn)實驗結(jié)果（至少用于記錄3項實驗數(shù)據(jù)），則表格如何體現(xiàn)？（根據(jù)學(xué)生回答建構(gòu)出表1模型）

（2）若要將具體實驗結(jié)果填入表中，則在原有表格上要增加什么內(nèi)容？（引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)出表2）

（3）若實驗中的自變量有兩個，則在表1的基礎(chǔ)上可以做哪些修改與補充？（引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)出表3）

表1? ?單自變量對因變量的影響

[自變量 A B C …… 因變量 ]

表2? ?單自變量對因變量影響的結(jié)果記錄

[自變量 A B C …… 因變量 a b c ]

表3? ?雙自變量對因變量的影響

[ 自變量A 自變量B …… 因變量1 因變量2 …… ]

知識遷移是在學(xué)生已經(jīng)具有的知識經(jīng)驗和認(rèn)知結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進行的，因此通過轉(zhuǎn)換問題的情境將問題進行類化，這是實現(xiàn)知識遷移的關(guān)鍵。實驗題的分析與解答過程不僅需要學(xué)生通過概括實現(xiàn)模型建構(gòu)，更要能對各類模型運用自如，這也要求教師在平時的教學(xué)中要多給學(xué)生鍛煉的機會，充分借助學(xué)生自主的邏輯思維，進行理性思考和深度的學(xué)習(xí)，在掌握知識的同時學(xué)會運用知識的方法。

三、思考與總結(jié)

新課改背景下的高中生物課堂已經(jīng)迎來了空前的變革，課堂教學(xué)的轉(zhuǎn)型是否成功，不僅與教師個人職業(yè)生涯息息相關(guān)，也將影響整個生物學(xué)教學(xué)事業(yè)，甚至關(guān)系到國家生物技術(shù)的發(fā)展。如何在課堂教學(xué)中有效提升學(xué)生的理性思維能力，這對生物教師的專業(yè)素養(yǎng)、教學(xué)思想、教學(xué)方法等都有很高的要求。生物學(xué)科素養(yǎng)的提升需要教師有更多的思考，不斷地鉆研教材，不斷地學(xué)習(xí)、探討、交流與總結(jié)教學(xué)方法，不斷地進行自我提升，同時也要站在學(xué)生的角度多一些思考與感悟，從而找到更多、更有效的交流方式與方法，讓我們的課堂變得生動、高效、有深度。只有這樣才能實現(xiàn)真正的有效教學(xué)、高效課堂，在減輕學(xué)生學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)的同時實現(xiàn)師生教與學(xué)的雙贏。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：4.

[2]龐四喜.基于理性思維的高中生物課堂教學(xué)[J].中學(xué)生物教學(xué)，2017（1/2）：32-34.

[3]王瀾.核心素養(yǎng)下物理建模在高中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)生物教學(xué)，2018（10）：14-17.