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例谈基于核心概念的高考实验题突破方法(陶佳卉)

来源: 发布时间:2018-12-07 09:19 浏览次数: 【字体:

 

例谈基于核心概念的高考实验题突破方法

      

摘  要 本文研究了核心概念与实验探究的内在联系,以2013年浙江理综生物高考实验题为例,阐述了一种运用核心概念的实验题解题模式,并据此提出了日常教学中的建议。

关键词  核心概念  实验探究  高考实验题  解题模式

 

   针对核心概念与实验教学的主题,笔者查阅了相关文献资料,发现中学生物教师主要研究的内容集中在围绕核心概念开展新课实验教学,如“例谈在初中生物学实验中建构核心概念[1]”,“在主动探究中建构生物学概念——以神经调节的基本方式一节为例[2]”,对于高考实验题中核心概念与实验探究的有机结合研究甚少。实验题是历年生物高考试题的难点,其对核心概念的考查主要聚焦于学生能否深入理解,灵活运用,因而指导学生如何结合核心概念突破高考实验题是一线教师需要思考的问题。本文研究了核心概念与实验探究的内在联系,由此设计了一种实验题解题模式,以期为一线中学教师提供思考。

1  核心概念与实验探究的内在联系
   核心概念是学科知识体系中主干部分的概念性知识,其包含对重要概念、原理、理论等的基本理解和解释,对其进行深入剖析和延伸拓展后,能够组织起与之相关的概念和大量的事实,进而建构成整个学科详尽的知识概念网。因而核心概念具有统领学科一般概念和事实的作用,可以揭示一般概念之间的联系,具有统整学科知识的功能,对生物学核心概念的掌握程度反映了一个人生物学素养的高低。

   评价一个学生生物学核心概念掌握的深度与广度,高考实验题为其主要形式。核心概念与实验探究能力是高考实验题中具有紧密内在联系的两部分,前者是考查重点,后者是考查难点。历年高考实验题往往围绕一个核心概念,以实验探究的形式来重点考查学生对其内涵和延伸知识的理解与应用。因而核心概念是培养学生实验探究能力的重要基础,也是高考实验题的设计中心与主线,要提升生物高考实验题的解题速度与正确率,离不开对高中生物学各个核心概念的牢固掌握。

2  围绕核心概念的高考实验题解题模型

   高考实验题具有主题多变,形式多样,内容广泛的特点,其考查点可以落脚于任何一个高中生物学知识及其延伸内容,其创设的实验情境可以截取某个高中甚至大学的实验研究片段,该题的不确定性是学生在备考与解题过程中的难点所在。那么如何把握实验题设计思路的内在规律,使其不确定性变得有模式可循,下面笔者提供了一类常见的实验题解题模型。

2.1  模型介绍  结合高考实验题的考查重难点,笔者设计了一个围绕核心概念为实验探究主线的解题模型,如图1所示,具体来说就是指导学生把握好以下几个环节:

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   第一步,考前准备:首先要建立好以核心概念为骨架的整个高中生物学概念知识网络。这包括能清晰地罗列出浙科版高中生物必修课本中所有核心概念,准确说出这些核心概念的内涵与外延及概念之间的关联。对照《考试说明》中各个概念知识的要求,特别是标为Ⅱ级,即理解应用级别的核心概念知识,必须对照课本将其所有讲到的内涵与外延写出来。

   第二步,明确概念:仔细审阅所给实验材料的研究目的,实验题中没有明确说明的,需要浏览整题后还原实验设计者初衷,提炼出实验目的。结合自己已具备的课本核心概念网络,准确定位到该题所考的核心概念。

   第三步,剖析概念:将明确好的核心概念有哪些内涵与外延进行迅速回顾,这些内容是核心概念的细化部分,是对核心概念的支撑性概念,它使学生更全面地了解此核心概念所涵盖的考点,即有些文献[3]中提到的次级概念。罗列出该核心概念所有相关次级概念后,结合实验情境明确是哪一条次级概念。

   第四步,提取变量:本环节是完成整个解题模型至关重要的一步,学生需要从具体定位的那条次级概念中提取出本实验题涉及的自变量与因变量,仔细思考实验者设计了几个自变量与因变量,对自变量实施的具体操作方法是什么,对于抽象的因变量可以转变成哪些可观察检测指标。

   第五步,转化呈现:一个实验题往往由实验目的,实验假设,实验步骤,实验结果,实验结论构成,这些部分都可以用从核心概念中提取的自变量与因变量来表达成相对固定的模式。如实验目的常可以表述成研究自变量对因变量的作用效果或影响等;实验步骤主要能写出实验处理分组,即自变量的设计,以及因变量的检测方案;实验结果的三种常见考查形式表格、数轴和文字都可以转化成自变量与因变量表示,如图2所示。

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   最后一步,回归深化:通过实验材料的探究,学生对核心概念有了更全面地了解,或在原有基础上补充了新的概念知识,从而归纳深化了原有核心概念,使其更加完善。

2.2  实例分析  为了便于大家理解并运用上述模型,笔者以2013年浙江理综生物高考实验题(第31题)为例,具体阐述解题过程。

例:某同学为研究甲状腺的功能,提出以下实验思路: 
①将若干只未成年小鼠分为2组; 
甲组:不切除甲状腺(假手术) 乙组:切除甲状腺 
②实验开始时和实验中每隔一段时间,分别测定每只小鼠的耗氧量和体长,并记录。 
③对测得的数据进行统计分析。 
(要求与说明:假手术指手术但不切除甲状腺;耗氧量用单位时间的氧气消耗量表示;实验持续时间合适;实验条件均适宜。) 
请回答: 
(1)实验目的是_________。 
(2)预测实验结果(在以下坐标系中用耗氧量和体长变化的示意曲线表示) 
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(3)分析与讨论 
①用耗氧量作为检测指标的依据是____________。 
②切除甲状腺后,小鼠体长变化的原因是__________。 
③上述分组时,还可增设丙组作为实验组,丙组:______________。 

浏览试题后,首先确定该实验题考查的核心概念是甲状腺的功能,随后回顾课本中有关甲状腺功能的内涵与外延,即次级概念:①甲状腺激素的主要作用是促进物质代谢与能量转换(即新陈代谢),促进生长发育;②甲状腺激素的重要作用是促进骨骼成熟;③甲状腺激素也是中枢神经系统发育不可缺少的;④甲状腺激素必须在关键时期(主要幼年期)得到才能保证其功能发挥。结合本题信息提供的检测因变量:耗氧量和体长,可以确定主要考查了次级概念①甲状腺激素的主要作用是促进物质代谢与能量转换(即新陈代谢),促进生长发育。

从上述剖析得到的次级概念中,我们提取出自变量是有无甲状腺,因变量是新陈代谢与生长发育。结合高中课本对甲状腺功能描述时主要由其合成和分泌的甲状腺激素来体现,故自变量也就是甲状腺激素的有无。因此在实验分组设计中初设了甲乙两组,不切除甲状腺(假手术)与切除甲状腺,在分析与讨论③又问到了增设丙组:切除甲状腺、给予甲状腺激素,这就考查了学生剖析核心概念甲状腺功能后能否提取出正确的自变量,了解其具体实施方法。分析与讨论①②主要围绕抽象因变量新陈代谢、生长发育与实际可测因变量指标耗氧量、体长之间的关系来提问,考查了学生在一个具体实验情境下转化抽象因变量成为可测指标的能力。

最后,结合提取到的自变量与因变量,我们就可以将实验目的表述成研究甲状腺激素(自变量)对小鼠新陈代谢和生长发育(因变量)的影响。实验结果本题选用了数轴曲线图的形式来考查,结合题中已给的数轴,横坐标是天数,说明实验者想了解整个实验过程中,因变量耗氧量与体长的变化趋势,所以选用自变量用图标来代表的模式,由于因变量有两个,所以设置成两个纵坐标的三维坐标图,即数轴图形模型4。对于ABCD曲线的趋势变化判定其实仍是围绕核心概念甲状腺激素能促进新陈代谢与生长发育来考查的,所以缺乏甲状腺激素的乙组,其小鼠生长发育停滞(即D曲线),耗氧量减少(B曲线),最终实验结果呈现及对应的模型如图3所示。

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纵观整个实验题,我们发现其考查的中心就是学生能否用学过的实验研究思想深入而全面地理解核心概念甲状腺功能,这就是高考实验题重点考查的方向,对创设实验情景中核心概念的理解能力。

3   教学建议  

3.1  将教材核心概念的理解能力作为实验探究的重要教学目标  要想熟练地运用上述解题模型解决高考实验题,教师必须在日常课堂教学中重视核心概念教学,培养学生通过实验探究来建构、理解核心概念的思维习惯。对于一些简练的核心概念教师还应指导学生学会剖析它们,再进行实验设计,动手操作,建构起对核心概念的深层次理解。

   浙科版高中生物教材中有丰富的实验素材,可以帮助教师加强学生对核心概念的理解。例如在《酶》这节中,如何通过实验探究来突破“酶有专一性”这个核心概念,可以让学生尝试着剖析其具体含义:一种酶只能催化一种底物或少数几种相似底物的反应。这样就会比较容易提取到自变量是不同种类的底物。随后开始引导学生进行实验设计,思考因变量检测方案,最终得出结论,回归概念。在平时教学中教师还应培养学生多角度剖析核心概念,来丰富延伸已有的内容。如完成上述步骤后教师还可以进一步让学生思考是否可以从其他角度来剖析酶专一性,学生思考后马上会提出,一种底物只能被一种酶催化的概念延伸,接下来就可以进行新角度的实验探究。具体过程如图4所示。

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   从上面的实例可以看出剖析核心概念,加强对其理解可以促进学生进行有效探究,帮助学生形成探究能力,构建知识网络。因此,学生对核心概念的理解应该成为实验探究的重要教学目标。

3.2  将新情境中核心概念的捕获能力作为实验教学的重要突破方向  高考实验题与平时课堂实验探究的一个重要差异就是其具有不确定性:前者依托核心概念创设了一个新的实验情境,后者的材料信息学生通过浏览教材在实验探究之前就熟悉。所以学生会觉得平时的实验探究建构核心概念很容易,而面对高考实验题时抓不住主线。要提升学生在面对新实验情境时建构核心概念的能力,除了常采用实验探究的教学方法外,还需要多创设新情境,寻找与核心概念内涵与外延相关的各类实验素材,指导学生学会各种捕获核心概念的方法。特别是对于没有直接表述实验研究目的材料,学生可以根据上文提到的实验结果呈现模型去得到自变量与因变量,也可以根据实验步骤中的分组设计与结果检测指标得到自变量与因变量,然后提炼出隐含的核心概念,还原实验设计的整个过程。  

 

主要参考文献

[1]张桂梅.2015.例谈在初中生物学实验中建构核心概念.生物学教学,40 (1) :49—50.

[2]杨守菊张杰芳.2015.在主动探究中建构生物学概念——以神经调节的基本方式一节为例.生物学通报.50(2):38-41.

[3]王铭志,陈秉初,周阳.2011.基于核心概念的生物学探究实验研究.中学生物学,27(1):10—11.

 

另附信息:本文研究内容列入2015年浙江省重点教研课题《高中生物应用“探究活动”进行“核心概念”教学的研究》。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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