核心素養下基于概念建構的生物學復習教學

陳柯杉　趙劍

［摘 要］圍繞“探索生長素類調節劑促進插條生根的最適濃度”探究實驗，通過實驗探究、模型建構、模型變式等活動，訓練學生的科學思維和科學探究能力，探討如何在農業生產中合理使用植物生長素類調節劑，深化學生對“生長素的生理作用及特點”這一重要概念的理解；結合煙葉的生產，聚焦頂端優勢原理，引導學生形成生命觀念，培養社會責任素養。

［關鍵詞］概念建構；核心素養；復習教學；生長素類調節劑

［中圖分類號］? ? G633.91? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）08-0079-04

生物高考是一種以重要概念為命題對象，聚焦關鍵能力，強化素養導向的考試［1］。因此，在高三生物學一輪復習中教師應重視學生對重要概念的建構、理解和應用，通過實驗探究與模型建構等活動提高學生的理解能力、探究能力、創新能力等，從而提升學生的生物學學科核心素養。

人教版高中生物學選擇性必修1第5章將“生長素的生理作用”與“探索生長素類調節劑促進插條生根的最適濃度”探究實驗分列在第1節和第3節。生長素的生理作用和生長素類調節劑在生產實踐中的應用是兩個密切相關的內容，在一輪復習中教師應將兩者有機結合進行復習，使學生真正理解相應概念的內涵和外延，同時引導學生進行實驗探究和模型建構，提升學生的科學探究能力和科學思維能力，發展學生的生物學學科核心素養。下面筆者以“生長素的生理作用與生長素類調節劑的應用”專題復習為例具體探討核心素養下基于概念建構的生物學復習教學策略。

一、復習教學

（一）創設情境，提出問題

教師創設真實情境：非洲紫羅蘭是常年開花的耐陰植物，具有觀賞性強、易成活的特點。為了促進非洲紫羅蘭葉片盡快生根，常使用生根粉。

教師多媒體出示生根粉的成分表，待學生閱讀后，提出問題：

（1）該生根粉中促進生根的主要成分是什么？

學生回答：是α?萘乙酸（NAA）。

基礎知識回顧：生長素及生長素類調節劑的特點。

生長素（IAA）在植物體內含量很少，提取困難，且易分解，在生產上較少直接應用。生長素類調節劑，如α?萘乙酸（NAA）和2，4?D等，是人工合成的化學物質，與生長素有相似的生理效應，由于原料來源廣泛、容易合成、效果穩定，在農林園藝生產上得到了廣泛的應用。

（2）如何確定生根粉促進非洲紫羅蘭葉片生根的最適濃度？

學生說出大致的研究思路。

設計意圖：從生產和生活實際入手，創設真實情境，并提出問題，引發學生思考，激發學生的求知欲，同時引出在正式實驗前進行預實驗的意義。

（二）實驗探究，圖表共建

1.評價方案，設計實驗

實驗方案：某小組為探究NAA促進非洲紫羅蘭葉片生根的最適濃度進行了如下預實驗：①隨機選5片非洲紫羅蘭葉片，編號A、B、C、D、E；②用浸泡法（可同時介紹沾蘸法）將5組非洲紫羅蘭葉片的下端分別浸泡在不同濃度梯度的NAA溶液中，處理數小時，扦插培養；③一段時間后，觀察五組非洲紫羅蘭葉片的生根情況，列表統計每組非洲紫羅蘭葉片的平均根長（見表1）。

提出問題：該實驗方案存在明顯的不足，如何修改？

教師針對預實驗的方案，引導學生根據實驗設計的原則進行評價：每組一片非洲紫羅蘭葉片，數量過少——違反平行重復性原則；非洲紫羅蘭葉片生長狀況及大小不一致——違反等量性原則；無清水對照組——違反對照性原則；沒有說明扦插的環境是否相同且適宜——違反單一變量原則。特別要指出的是，該預實驗中需要與清水組對照才能證明生長素類調節劑對植株生根是促進作用還是抑制作用。

設計意圖：通過對預實驗方案的評價，培養學生的科學思維和科學探究素養。

2.結果分析，表圖轉換

提供改進實驗方案后生物興趣小組所記錄的實驗數據（見表2），實驗數據中NAA濃度及平均根長均來源于人教版高中生物學選擇性必修1教師用書P240—241。

將表2中的實驗數據轉換成柱形圖。讓一名學生在黑板上繪制柱形圖（見圖1），其他學生在學案上繪制柱形圖。

分析柱形圖可直觀地看出，在10-8～10-6 mg/mL柱狀虛線之間存在促進生根的最適濃度，因此正式實驗時應選擇在10-8～10-6 mg/mL之間的縮小濃度梯度進行。

強調：正式實驗不需要存在空白對照組，各實驗組間為相互對照（對比實驗）。

將柱形圖轉換成坐標曲線圖（見圖2），學生間互評。

教師引導學生識“標”（橫坐標和縱坐標）、明“點”、析“線”，對照曲線圖，描述NAA對促進植物生根的作用。

圖2清晰地表示出NAA低促高抑的特點。具體的變化趨勢是：AB段隨著生長素濃度增加，促進作用增強；BC段隨著生長素濃度增加，促進作用在減弱；CD段隨著生長素濃度增加，抑制作用增強。

設計意圖：利用真實的實驗數據，通過圖表轉換，引導學生建構生長素的生理作用坐標曲線，領悟曲線圖的點、線及變化趨勢，培養學生分析、處理與表達信息的能力。

（三）模型建構，深化理解

出示題目：圖3為生長素濃度與所起作用的關系曲線，請回答下列問題：

（1）若某幼苗已表示出向光性，測得其向光面的生長素濃度為圖3中m，則其背光面生長素濃度范圍為? ? ? ? ? ? ? ?。

（2）若水平放置的幼苗表現出根的向地性、莖的背地性，測得莖的近地側濃度為2m，則莖的遠地側濃度? ? ? ? ? ? ?；如測得根的遠地側濃度為m，則根的近地側濃度? ? ? ? ? ? ? 。

（3）如圖為表現出頂端優勢的植物，測得頂芽的生長素濃度為m，則緊挨其下的側芽處的生長素濃度? ? ? ? ? ? ?。

教師引導學生建構模型，并從生長素的濃度、植物細胞的成熟情況和器官的不同種類總結生長素的作用特點：一般情況下，生長素在濃度較低時促進生長，在濃度較高時抑制生長。

設計意圖：讓學生通過模型建構，了解莖的向光性、莖的背地生長、根的向地性和頂端優勢產生的原因，深化學生對植物生長素作用特點的理解。

（四）模型變式，遷移應用

1.模型變式

為了檢測學生對生長素的作用特點的掌握程度，教師設計下列兩個模型（如圖4和圖5）及變式：

變式1.（生長素濃度與植物不同器官生長反應的關系）①對同一器官（根或芽或莖）而言，生長素的作用與濃度有什么關系？②如圖4中A、A1、B1三點對應的生長素濃度對植物的根、芽、莖的作用分別是什么？由此，你可以得出什么結論？③三種器官所對應的生長素最適濃度分別為多少？敏感度的順序如何？

該變式先從相同的角度即都有“低促高抑”的作用，鞏固學生對生長素的作用特點的掌握；再從差異的角度：“同一器官不同濃度、同一濃度不同器官，促進植物的根、芽、莖生長的最適濃度依次升高”，說明不同植物及同一植物的不同器官對生長素的敏感度是不同的。

變式2.（生長素濃度與不同植物生長反應的關系）比較兩種植物對生長素敏感度大小的關系，并思考在農業生產上有何應用。

不同種類的植物對生長素的敏感度不同，如雙子葉植物比單子葉植物敏感。在農業生產上，較高濃度的生長素類調節劑可作為除草劑，除去單子葉農田中的雙子葉雜草，同時還可以促進單子葉農作物的生長。

在生產上，不同種類的植物生長調節劑施用的對象不同，同一種類的植物生長調節劑在使用的過程中，施用濃度、施用時間、施用部位以及施用時植物的生理狀態和氣候等條件，都會影響施用效果，進而影響作物的產量和產品的品質，還可能給人類的健康和環境帶來不利影響。因此，在我國，植物生長調節劑屬于農藥管理范圍，其生產、銷售和使用都有明確規定。

設計意圖：使學生理解植物或器官對生長素的敏感度是相對的，不同植物、不同器官或者不同成熟狀態下對生長素的敏感度是不同的；結合生長素類調節劑的應用，分析植物生長素類調節劑在應用過程中存在的問題，強化學生的社會責任感。

2.遷移應用

［小組合作探究］

（1）將植物橫放后根和莖分別表現出向地性和背地性，結合選擇性必修1第108頁的“淀粉—平衡石假說”建構概念圖，解釋植物的根表現出向地性和莖表現出背地性的原因。學生通過小組合作探究與交流展示，以及互評，最終形成概念圖（如圖6）。

（2）科學家在研究小麥胚芽鞘的向光生長時，發現生長素分布不均也能引起根的背光生長現象，現測得圖7中A、B、C、D四處與圖8中生長素濃度的對應關系，請解釋根背光生長的原因。

由于單側光照的原因，生長素由向光側運輸到背光側，使A、B、C、D四處生長素的濃度關系為：[A

設計意圖：采用小組合作的方式探究根表現出向地性、莖表現出背地性、根表現出背光性與莖表現出向光性的原因，調動學生參與學習的積極性，培養學生的知識獲取和遷移應用能力。通過深入思考植物向光性、向地性的意義，使學生樹立生命觀念。

（五）聚焦生產，落實責任

（1）煙草屬于雙子葉植物，煙草的生長周期分為育苗期、現蕾期、品質形成期、成熟期。如何利用所學知識，采取可行的措施，來獲得較高質量、較大產量的煙葉呢？

（2）2022年煙草行業工商利稅總額為14 413億元，每天高達近40億，全國超3.5億煙民為國家和地方財政增收、經濟發展作出的貢獻是巨大的。但我國每包香煙上都標注“吸煙有害健康” ，學校也經常做禁煙教育。你如何看待這個問題？我們自身又可以做些什么呢？

設計意圖：設置兩個聚焦生產的問題引發學生思考，讓學生能將所學知識應用到實踐生產中，提升學生的知識應用能力和解決問題能力，培養學生的社會責任素養。

二、教學反思

《中國高考評價體系》通過明確“核心價值、學科素養、關鍵能力、必備知識”四層考查內容，要求學生儲備基礎性、通用性知識，能在不同情境下利用所學知識和技能處理復雜任務，具有學科觀念和實踐、創新精神，并在此過程中逐步形成正確價值觀［2］。本專題的復習教學緊扣此要求，通過創設真實情境引入問題，以生長素的生理作用特點為主線，引導學生探討生長素類調節劑促進生根的最適濃度。通過實驗方案評價和實驗設計，鞏固學生對實驗設計的基本原則和方法的理解與運用，提升學生的科學探究能力。在課程教學設計上，以學生為中心，利用真實的實驗數據，讓學生通過圖表轉換建構生長素的生理作用曲線圖，訓練學生的圖表轉換能力，培養學生分析、處理、表達信息的能力；注重核心概念建構及生物學原理的應用，發展學生的科學思維。復習教學過程中，教師引導學生關注生命現象和生產實踐，將理論與實際相聯系，培養學生的社會責任素養。如果能在課余時間讓學生開展相關實驗探究活動，就可以讓學生更深層次地理解生長素的作用特點。通過師生合作、生生合作可以提高復習效率，進一步拓展復習的深度。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 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.

［2］? 教育部考試中心.中國高考評價體系［M］.北京：人民教育出版社，2019.

（責任編輯 黃春香）