例谈二轮复习中实验思路与归因类问题的解题方式

余秀
摘 要:高考综合改革背景下对学生语言表达能力的要求日益凸显,语言表达是生物科学素养的重要考查方式,探究型实验思路的书写与现象、结果的归因类题型是近年考查重点题型。掌握该题型的一般解题方式可以帮助学生高效解题,从而消除恐慌,树立信心,在考场上有更好的表现。
关键词:实验思路;实验归因;解题方式;语言表达
高中生物学课程的基本理念是提高学生的生物科学素养,这也是课程标准实施中的核心任务。那么,对学生生物学素养的考查就成了考试的必然。实验与探究能力是高考生物学考核的要求之一,它包括教材基础实验、验证性实验、探究性实验和实验修订与评价四个方面。从考试部考试中心颁布的《2018年普通高等学校招生全国统一考试大纲》具体要求中不难看出“对实验现象和结果进行分析、解释”,“对实验方案作出评价和修订”就是对语言表达能力的具体要求[ 1 ]。实验思路的书写,实验结果、现象原因的分析(归因)就是很重要的考查形式。下面笔者结合近几年高考生物探究试题,分析在高中生物二轮复习中实验思路与归因类题目的一般解法。
1 感悟高考
2017年全国Ⅰ卷29题在全国卷三套卷子中尤其抢眼,学生评价这是一道“小作文”。其实,这类题目在2016年Ⅰ卷32题已初现端倪,而且十年前甚至更早,这类探究题目更是比比皆是。实际上,课标中难度较高,区分度较大的题目,往往都是以探究为背景的,而类似于数学、物理等学科,用公式、定理等解题步骤一樣,利用规范的步骤,以大段的文字描述,呈现推理的过程。
比较近几年的试题,发现一个有趣的现象,2015—2017年三年全国Ⅰ卷均考到了噬菌体侵染细菌的实验,但是考察的角度和深度就大不相同。
2015年高考全国理综卷Ⅰ第1题,题干信息很短,没有过多信息要提炼获取,C选项考察T2噬菌体的核酸的组成,以选择题形式判断对错,只是对所学知识的回忆与再现,是对经典实验的指认,没有复杂情况,只考察了实验结论。
2016年高考全国理综卷Ⅰ第29题第3小题,已知含放射性同位素32P标记噬菌体DNA的两条链,在不含32P的培养基中侵染大肠杆菌,子代DNA全部参与组装成子代噬菌体,问在得到的N个子代噬菌体中含有放射性的比例为什么是2/N?该题考察了噬菌体侵染细菌这个实验的过程与方法,以归因的形式考察DNA半保留复制的原理,同时需要有较强的逻辑推理能力才会有较好的语言表述,难度较2015年全国Ⅰ卷第1题上升一大步。
2017年高考全国理综卷Ⅰ第29题,一共五句话。第一句告诉考生相应的知识与原理:病毒的划分可以依据其遗传物质的化学组成;第二句是本题的立意,旨在倡导关注科学技术与社会热点问题;第三句话是本题的目的——确定某病毒的类型;第四句和第五句给出两条线索:同位素标记的方法和病毒侵染细菌的材料,两条线索一起指向赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验,最后要求根据所给的信息设计实验思路来确定病毒的类型。本题借鉴经典实验进行知识迁移,应用赫尔希与蔡斯实验思路与方法进行解题。只有深刻理解经典实验,对其逻辑脉络非常清晰的学生,这道题才会有很好的表现。
以时间为线索将这三道题串起来,我们应该认识到对课文经典实验的深刻理解是将来考试的必然趋势,而深刻理解与文字表达相结合就是引导高中教学培养学生学科核心素养的方向。
2 探究类实验思路的书写
笔者利用2011全国大纲卷第31题第(3)小题对学生进行了测试。题目已知从某细菌生活在55~65℃的环境中,要求以实验思路的形式写出测定从该细菌体内提取的脂肪酶的催化作用的最适温度。
从学生的答案来看,学生答题时很混乱,把能想到的全写上去,这在有限的考试时间和答题空间肯定是不可取的。实验思路应该是有规律可循的。一般来说,实验思路是对实验过程的概括,内容包括自变量、处理对象、处理条件、因变量的检测指标、实验结果的分析等。简单来说,探究类实验思路答题的一般模板如下:
自变量的设定+因变量的检测+如何通过结果说明结论。
如同题中自变量的设定为“在包括55~65 ℃内的温度范围设置温度梯度”;因变量的检测为“分别测定酶活性”;如何通过结果得到结论描述为“峰值所对应的温度即为最适温度”。还进一步说明如果未得到峰值则扩大实验设定的温度范围,继续进行实验,直到出现峰值为止。
再如2016年福建省单科质检30题。给出健康和感染LSV的百合、测量仪器和2套体积相同的密闭装置的条件下,同样要求简要写出探究该病毒对其呼吸作用的影响的实验思路。套用上面的模板可得:自变量的设置为“LSV感染的百合和健康的百合”;因变量的检测为“(黑暗)测定装置中O2或CO2或有机物的含量”;如何通过结果得到结论为“计算并比较二者区别”;语句再进行组织则很快得出答案。
3 实验归因类解题方式
除了实验思路外,对实验结果和现象进行“解释”的归因类题型是考查学生语言表达能力具体的形式,也是最突出的。2011—2017年全国高考理综卷生物部分实验探究类试题对归因的考查频度很大(汇总见表1),是学生频频失分点。
2017年高考全国理综卷Ⅰ第30题告知CO2补偿点的定义,又已知CO2补偿点甲大于乙,在满足光照和其他适宜条件下,将甲、乙种植在同一密闭环境中,要求解释一段时间后两种植物的光合速率都降低的原因;以及改变甲的环境,使其处于没有O2但其他条件不变的情况下甲有氧呼吸强度增加的原因。
其中第一问中已知“同一密闭环境”“光照”属于两个事实,“两种植物的光合速率都降低”属于结果,要说明的原因便是事实与结果间的联系,如果把事实看做间接原因,那么这个原因便是直接原因[ 2 ]。在照光条件下,植物呼吸作用释放的二氧化碳的量小于光合作用吸收二氧化碳的量——间接原因;密闭环境中二氧化碳浓度降低——直接原因;光合作用速率降低——实验结果。同样的方法不难分析出第二问中事实(无O2、照光)与结果(有氧呼吸强度增加)之间的联系。照光培养条件下,甲能进行光合作用同时释放氧气,使该密闭小室中氧气浓度增加——间接原因;而O2作为原料参与有氧呼吸过程——直接原因;那么当O2浓度增大时,有氧呼吸速率会增加——实验结果。这类由外界环境因素变化导致的结果变化类的归因便可依据图1模型进行答题。
高中生物教学中应注重对经典实验的深度剖析,二轮复习中应注重对学生语言表达能力的训练,以及学生获取信息和分析信息的能力,以不断提高理性思维和科学探究能力。
参考文献:
[1]教育部考试中心.2018年普通高等学校招生全国统一考试大纲:理科[S].北京:.高等教育出版社,2017.
[2]潘冬.2011年-2016年全国理综卷实验与探究试题中的归因分析[J].中学生物教学,2017(1~2):122-124.
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