還原實驗再現模型

葉建偉+金衛杰

摘 要：運用模型方法處理生物學規律復習，可突破傳統復習模式中存在的瓶頸，提高復習課效率，使學生分析和解決問題的能力得到提升，進而提高生物學科素養。

關鍵詞：模型；實驗；復習課

生物學規律復習不是簡單的呈現和回憶，而是需要將知識升華為解決問題的能力，需要為學生提煉解決問題的新方法，讓學生能夠運用課中掌握的方法，獨立解決類似的問題，完成知識和能力的遷移。下面以浙科版必修3“生長素濃度對根和莖細胞生長的影響”的復習為例，介紹如何運用模型方法來更好地處理生物學規律復習。

一、生物學規律的復習

（一） 傳統復習模式特點及其不足

生物學規律的呈現方式有多種，這其中就包括生物學模型。傳統的復習往往是“呈現基本模型，回憶相關信息”。如“生長素濃度對根和莖細胞生長的影響”的復習，教師往往將能夠揭示植物激素作用規律的模型（圖1，即教材圖1-5）直接呈現給學生，然后讓學生回憶植物激素作用規律，如“低濃度的生長素促進生長，高濃度的生長素抑制生長”。

這種復習模式下，學生只知其然而不知其所以然，即只知道“是什么”，而不知道 “為什么”和“怎么樣”，如：曲線的走勢為什么是先上升后下降；曲線為什么會下降到橫坐標軸下方；什么濃度屬于“低濃度”，什么濃度又屬于“高濃度”；“促進生長”與“抑制生長”的真正含義是什么。

（二） 還原實驗 再現模型

模型往往是實驗結果呈現的一種形式，圖1以坐標曲線圖的形式來呈現生長素濃度對根和莖細胞生長的影響，筆者通過還原實驗，再現模型，讓信息明朗化、簡單化。

第一步：利用模型（圖1）所反映的實驗結果，分析自變量和因變量。橫坐標的含義為第一個自變量，即生長素的濃度；兩條曲線分別對應根和莖這兩種器官，為第二個自變量，即不同的器官。縱坐標的含義反映因變量，即為相應器官的生長情況。

第二步：在變量分析的基礎上，還原實驗過程（雙變量實驗先控制其中的一個變量，如先對生長素的濃度進行控制）。可以設置如下問題進行銜接：若要探究不同濃度生長素對去尖端幼苗生長情況的影響，自變量應如何控制？然后引導學生理出實驗思路：

①去尖端幼苗 + 所含生長素濃度為0g/L的瓊脂塊；

②去尖端幼苗 + 所含生長素濃度為10-6g/L的瓊脂塊；

③去尖端幼苗 + 所含生長素濃度為10-2g/L的瓊脂塊；

④去尖端幼苗 + 所含生長素濃度為1g/L的瓊脂塊；

⑤去尖端幼苗 + 所含生長素濃度為10g/L的瓊脂塊。

相同且適宜條件下，一段時間后，觀察并記錄去尖端幼苗的生長情況（通過去尖端幼苗的長度反映幼苗的生長情況，如圖2）。

第四步：從還原的實驗中尋找相應的對照組和實驗組，分析自變量對實驗對象因變量的影響，進而從本質上理解模型所蘊含的信息。比如：①②比較說明，去尖端幼苗對10-6g/L的生長素不敏感；①③比較說明，10-2g/L的生長素對去尖端幼苗具促進生長的作用；①⑤比較說明，10g/L的生長素對去尖端幼苗的生長有一定的抑制作用（①沒有添加生長素，幼苗的生長反而比⑤明顯）。如此，“曲線的走勢為什么是先上升后下降”“曲線為什么會下降到橫坐標軸下方”“低濃度的生長素促進生長，高濃度的生長素抑制生長”等問題也就迎刃而解了。

對于另一個自變量——不同的器官，僅需按照上述實驗思路進行實驗還原即可：把去尖端幼苗換成去尖端根尖，其余條件相同且適宜。

第五步：回歸教材，解讀模型（圖1），揭示生物學規律。根與莖對生長素有一定的敏感性，較莖而言，更低濃度的生長素就能對根起作用，即根的敏感性大于莖的敏感性。生長素對根與莖的作用均具有兩重性，即低濃度的生長素促進生長，高濃度的生長素抑制生長，較莖而言，抑制根生長的生長素濃度更低。

二、教學體會

通過“還原實驗 再現模型”，突破了傳統復習模式中存在的瓶頸。這種還原實驗，將多因子影響模型還原為多個單因子對照實驗的方法，能夠幫助學生準確解讀模型，揭示生物學規律，即不僅知道“是什么”，而且明白“為什么”和“怎么樣”。更加令人欣慰的是，在體驗到通過上述方法解讀模型帶來的成功后，學生嘗試自主解讀教材中的經典模型，如：要獲得教材中“圖2-7 動作電位傳導的示意圖”，需如何設置實驗（電極如何連接），同時將其想法與筆者交流，很自然地，在整個過程中學生搜集和處理信息、分析和解決實際問題的能力得到了提升，生物學科素養最終也得到了提高。

隨著新課改的推進，新課程的理念越來越深入人心，如何實現新課程目標已經迫在眉睫，由此，“優質輕負”已然成為課堂教學活動改革的必然趨勢，通過“還原實驗 再現模型”復習生物學規律可以幫助提高復習課效率，實現“優質輕負”。