模型方法在高中生物解題中的應(yīng)用

文件編號(hào)：1003—7586(2010)04—0051—02

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象所做的一種簡化的描述。它舍去了原型的一些次要的細(xì)節(jié)和非本質(zhì)的聯(lián)系，以簡化的和理想的形式再現(xiàn)原型的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)、功能和聯(lián)系。作為一種現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)識(shí)手段和思維方法，模型在解決生物學(xué)問題方面有著重要的作用。

生物學(xué)問題的命題過程，一般是擬題者先在頭腦中選擇的一個(gè)理想化的生物學(xué)模型，然后結(jié)合某些生物學(xué)事實(shí)，給出已知條件，并圍繞模型和事實(shí)進(jìn)行設(shè)問的過程。學(xué)生的解題過程則應(yīng)是與擬題相反的過程，首先要全面細(xì)致地收集題目所給出的相關(guān)信息，還原生物學(xué)模型，再根據(jù)題目中的已知信息合理推導(dǎo)，對(duì)相關(guān)設(shè)問作答的過程。

1 加強(qiáng)模型意識(shí)，準(zhǔn)確還原模型

仔細(xì)審題并準(zhǔn)確把握題目中的相關(guān)信息是解題的前提。審題的過程是全面把握相關(guān)信息的過程，更是分析綜合信息，準(zhǔn)確還原生物學(xué)模型的過程。

【例1】(2007年全國理綜I-30-Ⅱ)為了確定生長素類似物促進(jìn)扦插枝條生根的適宜濃度，某同學(xué)用兩種濃度的生長素類似物分別處理扦插枝條作為兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組，用蒸餾水處理作為對(duì)照組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三組扦插枝條生根無差異。參考該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)，在下一步實(shí)驗(yàn)中你應(yīng)該如何改進(jìn)，才能達(dá)到本實(shí)驗(yàn)的目的?請(qǐng)說明理論依據(jù)。

看到題目中的相關(guān)信息，應(yīng)該馬上聯(lián)想到生長素濃度及其促進(jìn)作用的數(shù)量模型，如圖1所示。

通過這一模型，不難發(fā)現(xiàn)相同濃度的生長素對(duì)扦插枝條生根具有相同的促進(jìn)作用，但對(duì)扦插枝條生根具有相同的促進(jìn)作用的生長素，其濃度不一定相同。

原實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)不同濃度的生長素類似物與對(duì)照組(蒸餾水)的作用效果沒有區(qū)別，說明它們基本上不表現(xiàn)為促進(jìn)(或抑制)作用。所以，原實(shí)驗(yàn)涉及的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組的生長素類似物的濃度有可能是A、B，也有可能是C、D(E)，還有可能是A、D(E)。要進(jìn)一步確定生長素類似物促進(jìn)扦插枝條生根的適宜濃度，就要依據(jù)假設(shè)分別實(shí)驗(yàn)。根據(jù)“數(shù)量模型”，若原實(shí)驗(yàn)組的生長素類似物的濃度為A、B，“適宜濃度”就應(yīng)比A、B都高，應(yīng)增加比A、B都高的一組濃度梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；若原實(shí)驗(yàn)組的生長素類似物的濃度為C、D(E)，“適宜濃度”就應(yīng)比C、D(E)都低，就應(yīng)增加比C、D(E)都低的一組濃度梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；若原實(shí)驗(yàn)組的生長素類似物的濃度為A、D(E)，“適宜濃度”就應(yīng)比A高，比D(E)低，就應(yīng)增加介于A、D(E)之間的一組濃度梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過準(zhǔn)確審題和對(duì)模型的準(zhǔn)確還原，題目答案水到渠成。

參考答案：在該同學(xué)使用的兩種濃度生長素類似物的基礎(chǔ)上，分別在低于低濃度和高于高濃度的范圍增加一系列的濃度梯度以及在兩濃度之間設(shè)置一組濃度梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：取消蒸餾水的對(duì)照組。原因是生長素在一定的濃度范圍可以促進(jìn)扦插生根，濃度過高或過低都不能起到促進(jìn)作用。

2 全面把握信息。靈活變通模型

模型具有具體化和抽象化的雙重含義。在運(yùn)用模型方法解題過程中，切忌草草讀題，生搬硬套，而應(yīng)仔細(xì)審題，在全面把握信息的基礎(chǔ)上對(duì)模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)剡x擇和合理地變通，再運(yùn)用相應(yīng)模型解題。

【例2】(2005年天津理綜4)成年女性排卵的前1天，血漿中雌激素、促性腺激素濃度相互調(diào)節(jié)，二者均逐漸增加。血漿中血糖、胰高血糖素濃度互相調(diào)節(jié)，二者均保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。下列敘述正確的是(

)

①雌激素濃度上升引起促性腺激素分泌減少

②雌激素濃度上升引起促性腺激素分泌增加

③血糖濃度上升引起胰高血糖素分泌減少

④血糖濃度上升引起胰高血糖素分泌增加

A ①③

B ②④

C ②③

D ①④

讀完試題，很容易聯(lián)想的“甲狀腺激素的反饋調(diào)節(jié)”和“血糖濃度的激素調(diào)節(jié)”這兩個(gè)具體模型，但這兩個(gè)模型顯然都是“負(fù)反饋”調(diào)節(jié)模型。如果生搬硬套這兩個(gè)模型，必然走入思維誤區(qū)而選擇答案A。仔細(xì)考量題目中的信息，“血漿中雌激素、促性腺激素濃度相互調(diào)節(jié)，二者均逐漸增加”，這里雌激素和促性腺激素濃度的相互調(diào)節(jié)顯然不是負(fù)反饋，而是正反饋；“血漿中血糖、胰高血糖素濃度互相調(diào)節(jié)，二者均保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)”，這里的血糖和胰高血糖素濃度的相互調(diào)節(jié)是負(fù)反饋。根據(jù)具體信息，通過還原模型，變通模型，不難選出正確答案C。

3 突破思維定勢(shì)，合理創(chuàng)建模型

模型是思維的依據(jù)，但有時(shí)也可能成為解決新問題的障礙。這時(shí)候，就需要上升思考的層次來解決問題，既要運(yùn)用原有模型中核心原理，又要擺脫已有模型中細(xì)枝末節(jié)的束縛，走出原有模型，創(chuàng)建新的模型，解決當(dāng)前問題。

【例3】(2003年全國理綜)小麥品種是純合體，生產(chǎn)上用種子繁殖，現(xiàn)要選育矮稈(aa)、抗病(BB)的小麥新品種；馬鈴薯品種是雜合體(有一對(duì)基因雜合即可稱為雜合體)，生產(chǎn)上通常用塊莖繁殖，現(xiàn)要選育黃肉(Yy)、抗病(Rr)的馬鈴薯新品種。請(qǐng)分別設(shè)計(jì)小麥品種間雜交育種程序，以及馬鈴薯品種間雜交育種程序。要求用遺傳圖解表示并加以簡要說明(寫出包括親本在內(nèi)的前3代即可)。

看到雜交育種，應(yīng)馬上聯(lián)想到小麥、水稻等作物的雜交育種模型：選取具有相關(guān)優(yōu)良性狀的純合親本雜交得F₁，由F₁自交得F₂，然后讓F₂繼續(xù)自交，選取具有優(yōu)良性狀的純合體。于是題目中小麥的雜交育種的遺傳圖解便油然而生。但在解答馬鈴薯品種間雜交育種程序時(shí)卻遇到了障礙：本題提供的親本馬鈴薯是雜合體，要求選育的馬鈴薯新品種也是雜合體，顯然這個(gè)雜交育種過程與預(yù)設(shè)的模型不相符。但通過進(jìn)一步審題會(huì)發(fā)現(xiàn)，小麥?zhǔn)怯梅N子繁殖，而馬鈴薯是用塊莖繁殖，它們雜交育種的起點(diǎn)和結(jié)果顯然不同。不過，既然都是雜交育種，其基本原理都是基因重組。這樣馬鈴薯雜交育種過程和小麥的相比，既有所不同，又有所相同，應(yīng)比小麥的簡單，只要獲得具有優(yōu)良性狀的馬鈴薯雜合體就足矣。于是，舊的育種模型被突破，新的育種模型被建立，解題思路得以貫通。

常說，解題要過三關(guān)：審題關(guān)、思考關(guān)、表達(dá)關(guān)。“思考關(guān)”要思考什么?思考的是隱藏在題目背后的生物學(xué)模型和根據(jù)模型制定的相應(yīng)解題計(jì)劃。在解題過程中，學(xué)生如果能夠順利地完成模型的還原、變通和創(chuàng)建，思考就會(huì)更縝密，表達(dá)就會(huì)更清晰，解題就會(huì)更快捷。