高中生物原因解釋類問題解題技巧及提升策略

陶舒

［摘 要］落實學科核心素養(yǎng)，體現(xiàn)學科育人價值是近年來高中生物學科的命題趨勢。在非選擇題中原因解釋類問題出現(xiàn)得越來越多，所占分值也越來越大，對學生的能力要求逐漸提高，對此類問題的解題技巧進行總結(jié)和提升，有助于提高學生的解題效率，培養(yǎng)學生的科學思維。文章總結(jié)了高中生物原因解釋類問題的解題技巧，并探討了提升解題技巧的策略。

［關(guān)鍵詞］高中生物；原因解釋類問題；解題技巧；提升策略

［中圖分類號］ ? ?G633.91 ? ? ? ?［文獻標識碼］ ? ?A ? ? ? ?［文章編號］ ? ?1674-6058（2022）23-0084-03

在一次期末的高中生物試卷講評過程中，筆者發(fā)現(xiàn)學生對原因解釋類問題存在很多疑惑，很多時候?qū)W生的答案似是而非，甚至答非所問。針對這些問題，筆者結(jié)合試卷講評課以及近幾年的高考題，總結(jié)了高中生物原因解釋類問題的解題技巧及提升策略。

一、原因解釋類問題的解題技巧

（一）逆向思維法

［例1］研究人員在調(diào)查某一沙地的植被演替時發(fā)現(xiàn)，隨著演替的進行，單位面積灌木群落合成的有機物比草本群落多，原因是 ________________________________________。

本題學生的答案多是“灌木群落的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)更復雜”，也就是說在遇到群落問題時，學生往往圍繞群落的相關(guān)考點進行分析，思維具有一定的局限性。對此，教師可利用逆向思維法引導學生分析問題，將問題與所學知識聯(lián)系起來，幫助學生找到問題與答案的連接點。即從“有機物多”開始逆向分析，設問：有機物多與植物的哪些生理過程有關(guān)？學生可以聯(lián)想到有機物含量與光合作用、呼吸作用有關(guān)，再分析影響光合作用的環(huán)境因素有光照強度、二氧化碳濃度、溫度等，最后結(jié)合灌木群落和草本群落的結(jié)構(gòu)特點即可得出答案：灌木群落的垂直結(jié)構(gòu)更復雜，對光能的利用率更高，光合作用更強。這個分析過程就是由“有機物多”逆推出“光合作用強”，再逆推出“光照強度”這個環(huán)境因素，最后找到“垂直結(jié)構(gòu)”，建立起了答案與問題之間的邏輯聯(lián)系，筆者稱這樣的解題方法為“逆向思維法”。本題分析過程如圖1所示。

（二）逐項排除法

［例2］圖2表示興奮通過神經(jīng)—骨骼肌接頭引起骨骼肌收縮的部分過程。突觸小泡釋放乙酰膽堿（ACh）作用于A（受體兼Na+通道），通道打開，Na+內(nèi)流，產(chǎn)生動作電位。興奮傳導到 B（另一受體）時，C（Ca2+通道）打開，肌質(zhì)網(wǎng)中Ca2+釋放，引起肌肉收縮。

研究小組去除培養(yǎng)液中全部的Ca2+，其他條件不變，然后對坐骨神經(jīng)施加一定的刺激，結(jié)果雖然神經(jīng)纖維產(chǎn)生動作電位，但是腓腸肌未收縮。對軸突末梢的研究發(fā)現(xiàn)，其膜上有Ca2+通道，突觸小體中也有一定數(shù)量的突觸小泡。據(jù)此推測Ca2+的作用是________________________________________。

此題對學生的能力要求較高，學生除要具備扎實的神經(jīng)系統(tǒng)興奮傳導的相關(guān)知識外，還要有較強的信息處理能力。解答此題時，由于題干所給信息量過大，學生不能從題干中提取有效的答題信息，因此無從下手。教學中，教師首先讓學生明確施加刺激引起肌肉收縮需要保證興奮傳導通路的完整，即神經(jīng)纖維能正常傳導，突觸處能正常傳遞；然后分析實驗現(xiàn)象：去除Ca2+施加一定刺激，神經(jīng)纖維產(chǎn)生動作電位，但腓腸肌不收縮（說明去除Ca2+不影響興奮在神經(jīng)纖維上的傳導，但是影響了突觸處的傳遞）；接著引導學生將解決問題的著眼點放在突觸上，突觸處的正常傳遞要考慮兩點：突觸前膜是否能正常釋放神經(jīng)遞質(zhì)，神經(jīng)遞質(zhì)是否能與突觸后膜上的受體正常結(jié)合；最后引導學生利用題干所給信息“膜上有Ca2+通道，突觸小體中也有一定數(shù)量的突觸小泡”推斷出：Ca2+的作用是促進突觸小泡與突觸前膜融合，釋放神經(jīng)遞質(zhì)。本題分析過程如圖3所示。

在以概念圖的形式呈現(xiàn)知識之后，引導學生根據(jù)題意逐項分析、逐項排除，最終做出正確判斷。筆者稱這樣的解題方法為“逐項排除法”。

（三）分項解釋法

［例3］某沙地的優(yōu)勢種是耐風沙與干旱的灌木，而不是草本或喬木。一般這類灌木的根莖干重比大于喬木，請嘗試解釋其適應性較強的原因： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

這個問題初看并不難，學生很容易提取到“灌木根莖干重比大于喬木”這個有效信息，從而得出類似“根系發(fā)達，有利于吸收水分，表現(xiàn)出對干旱的適應性”這樣的答案，但是嚴格來說，此類答案只解釋了灌木沙地適應性的一方面，并不完整。題干表述的灌木沙地適應性的表現(xiàn)是“耐風沙與耐干旱”，對比灌木、草本與喬木的特點，就可分別對“耐風沙”和“耐干旱”做出解釋，即灌木樹冠低矮，具有很強的防風固沙的能力，且根系發(fā)達，能從土壤中吸取較多水分。

這樣的問題，需要學生有縝密、周全、清晰的思維模式。針對題干所提現(xiàn)象逐項解釋原因，以確?；卮鸬耐暾?，筆者稱這樣的解題方法為“分項解釋法”。

（四）對比分析法

這種方法主要用在實驗設計題的解答上。

［例4］漸凍癥（ALS）是一種慢性、進行性的神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，表現(xiàn)為進行性加重的骨骼肌無力、萎縮等。

（1）研究發(fā)現(xiàn)“漸凍癥”的病因之一是： 神經(jīng)元之間一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸過度堆積，引起突觸后膜通透性增強，導致神經(jīng)細胞漲破，神經(jīng)細胞漲破的原因是________________________________________。

（2）新發(fā)明的牛磺脫氧膽酸和苯丁酸鈉的復合制劑（AMX0035）能顯著減緩ALS的發(fā)展進程。請以小鼠離體神經(jīng)細胞、高濃度谷氨酸溶液、神經(jīng)細胞培養(yǎng)液、AMX0035溶液為材料設計甲、乙、丙3組實驗，驗證AMX0035能減少由谷氨酸積累而造成神經(jīng)細胞死亡的效果。

實驗思路：________________________________________。

結(jié)果預測：________________________________________。

第（2）小題令很多學生感到畏懼。從學生給出的答案中可以看出，學生未讀懂實驗原理，不清楚實驗材料的用途，從而導致錯答。本題題干中的關(guān)鍵信息有：（1）ALS的病因之一是谷氨酸過度積累導致神經(jīng)細胞漲破；（2）AMX0035能減緩由谷氨酸積累造成的ALS發(fā)展進程。因此，根據(jù)對照原則，實驗應包含一組正常培養(yǎng)神經(jīng)細胞的對照組，一組添加高濃度谷氨酸的對照組，還有一組就是驗證AMX0035溶液作用的實驗組。學生通過對比分析得出如下三組實驗的差異。

A組：離體神經(jīng)細胞+神經(jīng)細胞培養(yǎng)液

B組：離體神經(jīng)細胞+神經(jīng)細胞培養(yǎng)液+高濃度

谷氨酸

C組：離體神經(jīng)細胞+神經(jīng)細胞培養(yǎng)液+高濃度

谷氨酸+AMX0035溶液

通過這樣的分析，學生可以清楚地梳理出實驗中的無關(guān)變量和自變量，然后根據(jù)“選材、分組、編號”“描述變量控制”“觀測指標”實驗設計三部曲來組織語言回答實驗思路。

上述解題方法能夠訓練學生的歸納與概括、演繹與推理的能力，是培養(yǎng)學生生物學學科核心素養(yǎng)的一條有效途徑，筆者稱之為“對比分析法”。

（五）承前啟后法

［例5］用一段由放射性同位素標記的DNA片段可以確定基因在染色體上的位置。某研究人員使用放射性同位素32P標記的脫氧腺苷三磷酸（dATP，dA-Pα～Pβ～Pγ）等材料制備了DNA片段甲（單鏈），對W基因在染色體上的位置進行了研究，實驗流程的示意圖如圖4所示。

回答下列問題：

（1）該研究人員在制備32P標記的DNA片段甲時，所用dATP的α位磷酸基團中的磷必須是32P，原因是 ? ? ?________________________________________。

（2）該研究人員以細胞為材料制備了染色體樣品，在混合操作之前去除了樣品中的RNA分子，去除RNA分子的目的是________________________________________。

（3）為了使片段甲能夠通過堿基互補配對與染色體樣品中的W基因結(jié)合，需要通過某種處理使樣品中的染色體DNA________________________________________。

（4）該研究人員在完成上述實驗的基礎上，又對動物細胞內(nèi)某基因的mRNA進行了檢測，在實驗過程中用某種酶去除了樣品中的DNA，這種酶是____________________________________________________。

本題創(chuàng)設利用放射性同位素標記技術(shù)研究基因定位的問題情境，要求學生根據(jù)實驗流程示意圖分析各步驟的操作目的及所依據(jù)的原理，對學生知識的遷移和應用能力要求較高，有一定難度。第（2）小題要求學生解釋去除樣品中RNA分子的目的，若學生未完整閱讀整道題，只關(guān)注題干和第（1）、第（2）小題的話，就會感到茫然，但如果繼續(xù)往下讀題，就會發(fā)現(xiàn)第（3）小題給了提示，即本題涉及的基因定位原理是堿基互補配對原則，主要技術(shù)手段是DNA分子雜交技術(shù)，故而可得出去除樣品中RNA分子的目的：防止制備的單鏈[DNA]片段甲與單鏈的[RNA]堿基互補配對，影響實驗。

像這樣利用題干前后信息綜合審題的解題方法，筆者稱之為“承前啟后法”。

二、提升解題技巧的策略

（一）夯實基礎知識，構(gòu)建學科知識框架

在沒有扎實基礎知識的基礎上談解題技巧提升都是空中樓閣。教師在日常教學中要注意基礎知識、基本原理的檢查和落實，注重學生的思維訓練，減少填鴨式教學，多采用問題驅(qū)動式教學。我校提倡小組合作學習模式。在這樣的學習模式下，學生自主思考、合作探究以及展示，能有效提高學生的問題分析能力、語言表達能力，提升學生的學科核心素養(yǎng)以及應試能力。單元教學結(jié)束后，教師應引導學生利用思維導圖或概念圖構(gòu)建單元知識框架，通過這樣的方式，可逐漸提高學生的知識應用和遷移能力，使學生在遇到問題時能靈活應用所學知識解決問題。

（二）提升審題能力，獲取有效答題信息

從上述實例和分析中不難看出，培養(yǎng)學生的審題能力非常重要。培養(yǎng)學生的審題能力也是發(fā)展學生生物學學科核心素養(yǎng)的重要一環(huán)。教師應引導學生從復雜的問題情境中摒棄干擾信息，提取有效信息。在習題訓練中，筆者要求學生做好以下幾點：（1）勾畫關(guān)鍵詞，簡單記錄后尋找關(guān)鍵詞之間的邏輯關(guān)系；（2）在遇到較復雜的生物學原理或?qū)嶒炦^程時，嘗試簡明扼要地將原理或?qū)嶒炦^程梳理成流程圖，使復雜問題簡單化；（3）當找不到答題方向時，要認真審題，仔細閱讀題干，明確答題角度。

（三）關(guān)注教學評價，注重大概念教學

近幾年，開放性試題逐漸在高考中出現(xiàn)，其特點是沒有標準答案，要求學生答出幾點即可或合理即可。很多學生認為這類題是最難的，這說明教師過于關(guān)注事實性知識的教學，基于大概念的整體教學構(gòu)思不足，從而使學生出現(xiàn)了能力的欠缺。在生物學教學中，大概念雖然數(shù)量少卻是整個學科體系的核心，大概念下又有次位概念和重要概念。學生應通過具體的知識學習，將事實性知識概括為概括性知識，再上升為更為抽象的大概念。在深度學習的基礎上，當事實性知識被遺忘之后，觀念性的東西則被持久地保留下來，這種持久性的東西具有更廣的應用范圍。實施大概念教學，可使學生逐漸學會多角度思考問題，發(fā)展推理能力和知識遷移與應用能力，提升學科核心素養(yǎng)。

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》中明確提出“本課程應重視以評價促進學生的學習和發(fā)展，重視評價的診斷作用、激勵作用和促進作用”“試題素材應貼近學生生活實際，以真實問題情境組織命題，應注重學生綜合運用所學知識和技能解決問題的能力”。在未來的各類能力測試中，對學生學科核心素養(yǎng)的考查會體現(xiàn)得越來越明顯，評價要求也會越來越高，掌握一定的解題方法與技巧有助于學生提升問題解決能力，提高解題效率，培養(yǎng)學習信心。

［ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻 ? ］

［1］ ?鄧純臻，隆平.重視基礎，聚焦知識的遷移與大概念的考查：2021年高考全國卷簡析與教學建議［J］.生物學教學，2022（1）：67-69.

［2］ ?中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準：2017年版2020年修訂［M］.北京：人民教育出版社，2020.

（責任編輯 黃春香）