例談基于核心概念的高考實(shí)驗(yàn)題解題方法

陶佳卉 沈初見

(浙江省紹興市第一中學(xué) 312000)

核心概念與實(shí)驗(yàn)探究能力是高考實(shí)驗(yàn)題中具有緊密內(nèi)在聯(lián)系的兩部分。前者是考查重點(diǎn)；后者是考查難點(diǎn)。歷年高考實(shí)驗(yàn)題往往圍繞一個(gè)核心概念，以實(shí)驗(yàn)探究的形式來重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)其內(nèi)涵和延伸知識(shí)的理解與應(yīng)用。因而核心概念是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的重要基礎(chǔ)，也是高考實(shí)驗(yàn)題的設(shè)計(jì)中心與主線，要提升生物學(xué)高考實(shí)驗(yàn)題的解題速度與正確率，離不開對(duì)高中生物學(xué)各個(gè)核心概念的牢固掌握。

高考實(shí)驗(yàn)題具有主題多變、形式多樣、內(nèi)容廣泛的特點(diǎn)，其考查點(diǎn)可以落腳于任何一個(gè)高中生物學(xué)知識(shí)及其延伸內(nèi)容，其創(chuàng)設(shè)的實(shí)驗(yàn)情境可以截取某個(gè)高中甚至大學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究片段。該類試題的不確定性成為學(xué)生在備考與解題過程中的難點(diǎn)所在。如何把握實(shí)驗(yàn)題設(shè)計(jì)思路的內(nèi)在規(guī)律，使其不確定性變得有模式可循，本文提供一類常見的實(shí)驗(yàn)題解題方法如下。

1 解題思路及需把握的幾個(gè)環(huán)節(jié)

結(jié)合高考實(shí)驗(yàn)題的考查重難點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)圍繞核心概念為實(shí)驗(yàn)探究主線的思路，具體來說就是指導(dǎo)學(xué)生把握好以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。

(1)考前準(zhǔn)備 首先要建立好以核心概念為骨架的整個(gè)高中生物學(xué)概念知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。這包括能清晰地羅列出高中生物學(xué)必修教材中所有核心概念，準(zhǔn)確說出這些核心概念的內(nèi)涵與外延及概念之間的關(guān)聯(lián)。對(duì)照《考試說明》中各個(gè)概念知識(shí)的要求，特別是標(biāo)為Ⅱ級(jí)，即理解應(yīng)用級(jí)別的核心概念知識(shí)，必須對(duì)照教材將其所有講到的內(nèi)涵與外延寫出來。

(2)明確概念 仔細(xì)審閱所給實(shí)驗(yàn)材料的研究目的，實(shí)驗(yàn)題中沒有明確說明的，需要瀏覽整題后還原實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者初衷，提煉出實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹＝Y(jié)合自己已具備的教材核心概念網(wǎng)絡(luò)，準(zhǔn)確定位到該題所考的核心概念。

(3)剖析概念 將明確好的核心概念有哪些內(nèi)涵與外延進(jìn)行迅速回顧，這些內(nèi)容是核心概念的細(xì)化部分，是對(duì)核心概念的支撐性概念，它使學(xué)生更全面地了解此核心概念所涵蓋的考點(diǎn)，即有些文獻(xiàn)中提到的次級(jí)概念。羅列出該核心概念所有相關(guān)次級(jí)概念后，結(jié)合實(shí)驗(yàn)情境明確是哪一條次級(jí)概念。

(4)提取變量 本環(huán)節(jié)是完成整個(gè)解題模型至關(guān)重要的一步，學(xué)生需要從具體定位的那條次級(jí)概念中提取出本實(shí)驗(yàn)題涉及的自變量與因變量，仔細(xì)思考實(shí)驗(yàn)者設(shè)計(jì)了幾個(gè)自變量與因變量，對(duì)自變量實(shí)施的具體操作方法是什么，對(duì)于抽象的因變量可以轉(zhuǎn)變成哪些可觀察檢測指標(biāo)。

(5)轉(zhuǎn)化呈現(xiàn) 一個(gè)實(shí)驗(yàn)題往往由實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)假設(shè)、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)論構(gòu)成，這些部分都可以用從核心概念中提取的自變量與因變量來表達(dá)成相對(duì)固定的模式。如實(shí)驗(yàn)?zāi)康某？梢员硎龀裳芯孔宰兞繉?duì)因變量的作用效果或影響等；實(shí)驗(yàn)步驟主要能寫出實(shí)驗(yàn)處理分組，即自變量的設(shè)計(jì)，以及因變量的檢測方案；實(shí)驗(yàn)結(jié)果的三種常見考查形式表格、數(shù)軸和文字都可以轉(zhuǎn)化成自變量與因變量表示。

(6)回歸深化 通過實(shí)驗(yàn)材料的探究，學(xué)生對(duì)核心概念有了更全面的了解，或在原有基礎(chǔ)上補(bǔ)充了新的概念知識(shí)，從而歸納深化了的原有核心概念，使其更加完善。

2 實(shí)例分析

以2013年浙江理綜生物學(xué)高考實(shí)驗(yàn)題(第31題)為例，具體闡述解題過程。

某同學(xué)為研究甲狀腺的功能，提出以下實(shí)驗(yàn)思路：①將若干只未成年小鼠分為2組，其中甲組不切除甲狀腺(假手術(shù))，乙組切除甲狀腺；②實(shí)驗(yàn)開始時(shí)和實(shí)驗(yàn)中每隔一段時(shí)間，分別測定每只小鼠的耗氧量和體長，并記錄；③對(duì)測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

請(qǐng)回答：

(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖莀_______。

(2)預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果(在以下坐標(biāo)系中用耗氧量和體長變化的示意曲線表示)。

(3)分析與討論 ①用耗氧量作為檢測指標(biāo)的依據(jù)是________；②切除甲狀腺后，小鼠體長變化的原因是________；③上述分組時(shí)，還可增設(shè)丙組作為實(shí)驗(yàn)組，丙組：________。

瀏覽試題后，首先確定該實(shí)驗(yàn)題考查的核心概念是甲狀腺的功能，隨后回顧教材中有關(guān)甲狀腺功能的內(nèi)涵與外延，即次級(jí)概念：①甲狀腺激素的主要作用是促進(jìn)物質(zhì)代謝與能量轉(zhuǎn)換(即新陳代謝)，促進(jìn)生長發(fā)育；②甲狀腺激素的重要作用是促進(jìn)骨骼成熟；③甲狀腺激素也是中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育不可缺少的；④甲狀腺激素必須在關(guān)鍵時(shí)期(主要幼年期)得到才能保證其功能發(fā)揮。結(jié)合本題信息提供的檢測因變量：耗氧量和體長，可以確定主要考查了次級(jí)概念①甲狀腺激素的主要作用是促進(jìn)物質(zhì)代謝與能量轉(zhuǎn)換(即新陳代謝)，促進(jìn)生長發(fā)育。

從上述剖析得到的次級(jí)概念中，可以提取出自變量是有無甲狀腺，因變量是新陳代謝與生長發(fā)育。結(jié)合教材對(duì)甲狀腺功能描述時(shí)主要由其合成和分泌的甲狀腺激素來體現(xiàn)，故自變量也就是甲狀腺激素的有無。因此，在實(shí)驗(yàn)分組設(shè)計(jì)中初設(shè)了甲乙兩組，不切除甲狀腺(假手術(shù))與切除甲狀腺，在分析與討論③又問到了增設(shè)丙組：切除甲狀腺、給予甲狀腺激素，以考查學(xué)生剖析核心概念甲狀腺功能后能否提取出正確的自變量，了解其具體實(shí)施方法。分析與討論①②主要圍繞抽象因變量新陳代謝、生長發(fā)育與實(shí)際可測因變量指標(biāo)耗氧量、體長之間的關(guān)系來提問，考查學(xué)生在一個(gè)具體實(shí)驗(yàn)情境下轉(zhuǎn)化抽象因變量成為可測指標(biāo)的能力。

最后，結(jié)合提取到的自變量與因變量，就可以將實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋硎龀裳芯考谞钕偌に?自變量)對(duì)小鼠新陳代謝和生長發(fā)育(因變量)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果選用了數(shù)軸曲線圖的形式來考查，結(jié)合題中已給的數(shù)軸，橫坐標(biāo)是天數(shù)。說明實(shí)驗(yàn)者想了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，因變量耗氧量與體長的變化趨勢。由于因變量有兩個(gè)，故設(shè)置成兩個(gè)縱坐標(biāo)的三維坐標(biāo)圖。對(duì)于ABCD曲線的趨勢變化判定其實(shí)仍是圍繞核心概念甲狀腺激素能促進(jìn)新陳代謝與生長發(fā)育來考查的，所以缺乏甲狀腺激素的乙組，其小鼠生長發(fā)育停滯(即D曲線)，耗氧量減少(B曲線)，最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)及對(duì)應(yīng)的模型如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)及對(duì)應(yīng)的模型

縱觀整個(gè)實(shí)驗(yàn)題，可以發(fā)現(xiàn)其考查的中心知識(shí)點(diǎn)就是學(xué)生能否用學(xué)過的實(shí)驗(yàn)研究思想深入而全面地理解核心概念——甲狀腺功能，這就是高考實(shí)驗(yàn)題重點(diǎn)考查的方向之一，對(duì)創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情景中核心概念的理解能力。