基于理性思维培养的生物实验题的分析与解答

黄慧玲

摘    要：浙江省生物选考卷中实验题的解答，需要考生运用“研究关键词，逆向思考，建构模型”的策略，通过提升审题与表述、分析与推理、概括与迁移的能力来助推理性思维的培养，同时增强解题的信心。

关键词：理性思维;实验题;审题;模型

一、问题的提出

无论课改如何变化，生物实验题依然是浙江高考必考的题型之一。然而，几乎来自于2014年老高考试卷中“脊蛙”实验题的翻版，2018年11月的浙江选考卷中以“蛙”为题材的实验题仍然让考生思维混乱、措手不及。时隔四年，“神蛙”再现，依然引起了极大反响。若说2014年的“脊蛙”实验让学生无所适从还能理解，那么，时隔四年，对于以“蛙”为题材的神经调节实验我们已经不再陌生，为何当此类实验题再次出现在选考卷中，学生依然不能从容、正确地作答？笔者认为原因主要来自两方面。其一，学生在解答时缺乏对题目信息的有效获取与分析，缺乏对教材相关知识的理解与整合，缺乏一定的语言组织与表述能力。其二，实验题虽然年年考查，但其素材均来自教材中主干知识，并且新高考的实验题考查越来越倾向于对历年老高考实验试题的改編，对此，也说明教师在对实验类信息题进行分析时没有充分联系教材信息，让学生明确信息的来源、试题的考查意图，更缺乏对历年高考试题的来源、要求、评分标准等的有效分析，并且对于学生在解答中的思维误区也没有进行及时有效的反思、引导与纠正。

那么针对以上问题，我们的实验题复习该如何改进？在实验题的解题方面又该做哪些引导？如何在复习中提升理性思维能力？

二、解决策略

（一）研究关键词，提升审题与表述能力

审题能力是一种综合能力，它不但包括阅读、理解、分析、综合等多种能力，而且还包含认真仔细的态度等非智力因素。新高考对考生的审题能力要求越来越高，在试题命制中常会设置一些关键词语、限制条件、隐含条件等，以考查学生能否通过阅读，抓住题目所提供的相对较新的信息，并进一步与已学过的知识与技能结合、重组、转换或迁移，用以分析和解决问题[1]。审题习惯与表述能力的培养是准确解答实验题、提高解题能力的前提，然而审题习惯的培养是生物学习中较难养成的，而表述能力则更是多数选考生物的偏理学生所欠缺的。21天可以促成习惯养成，我们的复习时间远比21天要长得多，只要在复习中持之以恒地采取有效的教学手段，引导学生逐步养成良好的审题习惯，抓住关键词进行分析、研究与表述，最终表述能力的提升是完全可以实现的。

那么，如何审题？笔者认为可以带着思考和敏感性去读题，抓住关键词进行研究，联系教材所对应的知识点，提前预测问题，建构各关键词之间的联系，为后续进行精准表述找到明确的方向。

以下是笔者以2018年11月选考卷中的实验题第（1）小题为例来研究关键词的具体过程：寻—析—系—述。

题目   （1）关于反射弧分析的实验及有关问题如下：为验证脊蛙屈腿反射（属于屈反射）的反射弧是完整的，实验思路是用1%H2SO4溶液刺激蛙一侧后肢的趾尖，出现屈腿，说明反射弧完整。验证刺激感受器与产生屈腿不是同时发生的实验思路是                                    。刺激感受器与产生屈腿不是同时发生的主要原因有            、                           。若某反射从刺激感受器到效应器出现反应的时间比屈腿反射的长，其主要原因是             。若用5% H2SO4溶液刺激蛙一侧后肢的趾尖后，再用1% H2SO4溶液刺激该趾尖，没有观察到屈腿，其原因是            。

1.寻。解释所谓关键词的含义，让学生阅读该小题，找出自己所认为的关键词，教师组织学生进行讨论，并针对关键词进行筛选，最后确定为：反射弧、感受器、屈腿、趾尖、1%H2SO4、5%H2SO4、时间。

2.析。让学生结合书本所对应的知识对关键词进行分析与思考：反射弧包括哪些部分？产生屈腿反射的条件是什么？1%H2SO4和感受器、趾尖之间有什么关系？1%H2SO4和5%H2SO4有什么不同？各会产生怎样的结果？该屈腿反射中涉及的时间问题指什么？哪些地方会消耗时间？

3.系。结合书本相关知识，将这些关键词联系起来，并建构出关系模型（图1）。

图1   反射弧结构模型

4.述。借鉴题中相关模式，运用关键词进行答案的表述。

教师在强调关键词的分析时，更要有意识地强调关键词在表述中的运用，现在的高考针对实验题中文字量较大的答案，均采用踩点给分，那么答到这个所谓的“点”，就是提高得分的关键，而抓住关键词进行表述显然更能靠近这个“点”。同时，也要引导学生尽量借鉴题中给出的文字信息，即所谓“能抄则抄”。若能巧妙地借鉴已有的信息，则表述可以更严谨，准确率自然更高。例如：

第一空的答案完全可以借鉴题目信息中的模式：实验思路是用1%H2SO4溶液刺激蛙一侧后肢的趾尖，出现屈腿，说明反射弧完整。再联系关键词：时间。则第一空的答案为：用l%H2SO4溶液刺激该蛙一侧后肢的趾尖，测定刺激感受器开始到出现屈腿的时间，有时间差，说明不是同时发生的。

第二、三空的答案实际在研究关键词中我们已经有了思路：即反射弧中传导与传递以及神经元数量的多少造成的时间消耗，那么在表述时就要将关键词凸显出来。当然刚开始，学生在表述上会存在多种多样的问题，这时教师可以让学生大胆地说出自己的观点，并针对学生不同表述，组织分析与讨论，让其他同学来判定该不该给分，为什么？最后归纳出第二空的答案为：兴奋通过突触的传递需要时间、兴奋在神经元上的传导需要时间;第三空的答案为：组成该反射弧的神经元级数比屈腿反射的多。第四空的问题虽难度不大，但依然要强调关键词：感受器。因此第四空的答案为：感受器受损。

笔者认为，在表述上虽然我们强调关键词的运用，但我们的表述也不能一味拘泥于标准答案，只要合理的答案都应给予肯定，学生也需要适当的鼓励，适时的肯定，努力让每一位学生都敢于表述，坚定信心。经过反复训练，反复纠正，学生的表述能力定会在复习中逐步提升。

（二）逆向思考，提升分析与推理能力

人们总是习惯于沿着事物发展的正方向去思考问题并寻求解决办法。然而，对于某些问题，尤其是一些难分析的问题，反方向思考，从求解回到已知条件，或许会使问题简单化。所謂逆向思考，就是从一个事情的反面或者另一个角度来思考。逆向思考不仅能将复杂的问题简单化，更有助于学生多角度地分析问题，提高思维的灵活性和广泛性，提升其分析与推理能力[2]。

以下是笔者以2018年11月选考卷中的实验题第（2）小题为例，引导学生采用逆向思考，分析解决问题的过程：审题思考—逆向分析—精准表述。

题目   （2）神经细胞和肌肉细胞的细胞内Na+ 浓度均低于细胞外，K+浓度均高于细胞外，但这两种细胞内的Na+ 浓度不同，K+ 浓度也不同。实验证明蛙下肢的一条肌肉直接与该肌肉相连的神经接触，引起该肌肉收缩，其主要原因是                                。若取上述一段神经，用某种药物处理阻断了Na+ 通道，然后刺激该神经，其动作电位将                        。

1.审题思考。学生具备了一定的审题能力，显然容易找到关键词：神经细胞、肌肉细胞、Na+、K+、肌肉收缩。然而在研究关键词过程中很难建构它们之间的整体联系，这也给最后的表述带来了难度。这时要适时引导学生进行逆向分析。

2.逆向分析。首先肌肉在什么情况下会收缩？（动作电位传播到肌纤维内部）那么动作电位产生的条件是什么？（电位差：Na+ 浓度差，Na+ 内流）Na+ 浓度差哪里来？（神经细胞与肌肉细胞相接触）

3.精准表述。结合分析的内容，抓住关键词进行精准表述，则第一空的答案可表述为：神经细胞与肌肉细胞表面存在电位差，两者相接触造成神经上Na+ 内流，产生动作电位，传到肌肉，引起肌肉收缩。而第一空的标准答案则表述为：神经和肌肉是两种不同的组织，存在电位差。虽然标准答案的表述更简洁，但在理解与分析上，笔者认为之前归纳的答案更能让学生接受，因此笔者还是选择将之前的答案呈现给学生。第二空的问题难度不大，通过简单的引导可直接给出答案：无法产生。

常规的问题可以采用循规蹈矩的常规思考，但针对某些特殊问题或偏难问题，适时采用逆向思考，不仅有助于减少思维定式，有助于学生养成多角度认识事物的习惯，全面地认识事物内部与外部之间、某事物同他事物之间多种多样的联系，更有助于提升分析与推理能力，对思维能力的提升有着十分重要的意义。

（三）建构模型，提升概括与迁移能力

模型方法是人们认识自然界的一种重要方法，也是思维发展的重要方式。模型的建构对于培养学生概括与迁移能力以及后续类似问题的解答速度都有很大的提升[3]。而且，通过建构模型还能使学生养成严谨的答题习惯。

实验题中的结果呈现几乎是每年必考的内容之一，而其呈现方式主要包括文字、曲线、柱形图、表格等，在介绍此类问题时，教师若能引导学生建构出统一的模型，并尝试各模型间的相互转换，让学生对模型有更深刻的认识，则再遇到类似问题时，解决起来才能得心应手。以下是笔者以2018年11月选考卷中的实验题第（3）小题为例开展模型建构的过程：审题—分析—迁移。

题目   （3）将蛙坐骨神经纤维置于生理溶液中，测得其静息膜电位为-70mV，若在一定范围内增加溶液中的K+ 浓度，并测量膜电位变化。预测实验结果（以坐标曲线图形式表示实验结果）。

1. 审题。找出关键词：静息电位、增加、溶液中、K+ 浓度、膜电位、曲线图。

2. 分析。（1）静息电位产生的原因是什么？（K+ 外流）其静息电位大小取决于什么？（通道蛋白数与内外K+浓度差，且浓度差越大，静息电位绝对值越大）

（2）正常情况下，K+浓度在细胞内外分布情况如何？（细胞内浓度高于膜外）

（3）在一定范围内增加溶液中K+浓度，内外K+浓度差怎么变化？（差值变小）

（4）内外K+浓度差变小，静息电位绝对值怎么变化？（变小）

（5）曲线图中的横、纵坐标一般各指什么？曲线的起点在哪里？趋势如何体现？该曲线代表什么内容？如何表示曲线的名称？（由问题引导学生画出膜电位与溶液钾离子溶度关系图，如图2）

图2   膜电位与溶液K+浓度关系

（6）结合横、纵坐标的要求，一般的单自变量坐标图模型可以如何体现？（引导学生建构出图3）若因变量有两个，则双因变量坐标图模型可以如何体现？（引导学生建构出图4）

图3   单纵坐标图         图4   双纵坐标图

（7）若是将曲线图改为用柱形图呈现实验结果，则图形上有哪些共性与差异？

3. 迁移。曲线图与柱形图可采用同一模型来呈现不同的内容，而表格则与前两者有很大差异，那么如何用表格来呈现实验结果呢？笔者以问题串形式逐步引导学生建构出相关的表格模型。

（1）首先表格要具备哪些要素？若该题中要求用表格来呈现实验结果（至少用于记录3项实验数据），则表格如何体现？（根据学生回答建构出表1模型）

（2）若要将具体实验结果填入表中，则在原有表格上要增加什么内容？（引导学生建构出表2）

（3）若实验中的自变量有两个，则在表1的基础上可以做哪些修改与补充？（引导学生建构出表3）

表1   单自变量对因变量的影响

[自变量 A B C …… 因变量 ]

表2   單自变量对因变量影响的结果记录

[自变量 A B C …… 因变量 a b c ]

表3   双自变量对因变量的影响

[ 自变量A 自变量B …… 因变量1 因变量2 …… ]

知识迁移是在学生已经具有的知识经验和认知结构基础上进行的，因此通过转换问题的情境将问题进行类化，这是实现知识迁移的关键。实验题的分析与解答过程不仅需要学生通过概括实现模型建构，更要能对各类模型运用自如，这也要求教师在平时的教学中要多给学生锻炼的机会，充分借助学生自主的逻辑思维，进行理性思考和深度的学习，在掌握知识的同时学会运用知识的方法。

三、思考与总结

新课改背景下的高中生物课堂已经迎来了空前的变革，课堂教学的转型是否成功，不仅与教师个人职业生涯息息相关，也将影响整个生物学教学事业，甚至关系到国家生物技术的发展。如何在课堂教学中有效提升学生的理性思维能力，这对生物教师的专业素养、教学思想、教学方法等都有很高的要求。生物学科素养的提升需要教师有更多的思考，不断地钻研教材，不断地学习、探讨、交流与总结教学方法，不断地进行自我提升，同时也要站在学生的角度多一些思考与感悟，从而找到更多、更有效的交流方式与方法，让我们的课堂变得生动、高效、有深度。只有这样才能实现真正的有效教学、高效课堂，在减轻学生学业负担的同时实现师生教与学的双赢。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：4.

[2]庞四喜.基于理性思维的高中生物课堂教学[J].中学生物教学，2017（1/2）：32-34.

[3]王澜.核心素养下物理建模在高中生物学教学中的应用[J].中学生物教学，2018（10）：14-17.