例談基于核心概念的高考實驗題解題方法

陶佳卉 沈初見

(浙江省紹興市第一中學 312000)

核心概念與實驗探究能力是高考實驗題中具有緊密內在聯系的兩部分。前者是考查重點；后者是考查難點。歷年高考實驗題往往圍繞一個核心概念，以實驗探究的形式來重點考查學生對其內涵和延伸知識的理解與應用。因而核心概念是培養學生實驗探究能力的重要基礎，也是高考實驗題的設計中心與主線，要提升生物學高考實驗題的解題速度與正確率，離不開對高中生物學各個核心概念的牢固掌握。

高考實驗題具有主題多變、形式多樣、內容廣泛的特點，其考查點可以落腳于任何一個高中生物學知識及其延伸內容，其創設的實驗情境可以截取某個高中甚至大學的實驗研究片段。該類試題的不確定性成為學生在備考與解題過程中的難點所在。如何把握實驗題設計思路的內在規律，使其不確定性變得有模式可循，本文提供一類常見的實驗題解題方法如下。

1 解題思路及需把握的幾個環節

結合高考實驗題的考查重難點，設計了一個圍繞核心概念為實驗探究主線的思路，具體來說就是指導學生把握好以下幾個環節。

(1)考前準備 首先要建立好以核心概念為骨架的整個高中生物學概念知識網絡。這包括能清晰地羅列出高中生物學必修教材中所有核心概念，準確說出這些核心概念的內涵與外延及概念之間的關聯。對照《考試說明》中各個概念知識的要求，特別是標為Ⅱ級，即理解應用級別的核心概念知識，必須對照教材將其所有講到的內涵與外延寫出來。

(2)明確概念 仔細審閱所給實驗材料的研究目的，實驗題中沒有明確說明的，需要瀏覽整題后還原實驗設計者初衷，提煉出實驗目的。結合自己已具備的教材核心概念網絡，準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涵與外延進行迅速回顧，這些內容是核心概念的細化部分，是對核心概念的支撐性概念，它使學生更全面地了解此核心概念所涵蓋的考點，即有些文獻中提到的次級概念。羅列出該核心概念所有相關次級概念后，結合實驗情境明確是哪一條次級概念。

(4)提取變量 本環節是完成整個解題模型至關重要的一步，學生需要從具體定位的那條次級概念中提取出本實驗題涉及的自變量與因變量，仔細思考實驗者設計了幾個自變量與因變量，對自變量實施的具體操作方法是什么，對于抽象的因變量可以轉變成哪些可觀察檢測指標。

(5)轉化呈現 一個實驗題往往由實驗目的、實驗假設、實驗步驟、實驗結果、實驗結論構成，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成相對固定的模式。如實驗目的常可以表述成研究自變量對因變量的作用效果或影響等；實驗步驟主要能寫出實驗處理分組，即自變量的設計，以及因變量的檢測方案；實驗結果的三種常見考查形式表格、數軸和文字都可以轉化成自變量與因變量表示。

(6)回歸深化 通過實驗材料的探究，學生對核心概念有了更全面的了解，或在原有基礎上補充了新的概念知識，從而歸納深化了的原有核心概念，使其更加完善。

2 實例分析

以2013年浙江理綜生物學高考實驗題(第31題)為例，具體闡述解題過程。

某同學為研究甲狀腺的功能，提出以下實驗思路：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)，乙組切除甲狀腺；②實驗開始時和實驗中每隔一段時間，分別測定每只小鼠的耗氧量和體長，并記錄；③對測得的數據進行統計分析。

請回答：

(1)實驗目的是________。

(2)預測實驗結果(在以下坐標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的依據是________；②切除甲狀腺后，小鼠體長變化的原因是________；③上述分組時，還可增設丙組作為實驗組，丙組：________。

瀏覽試題后，首先確定該實驗題考查的核心概念是甲狀腺的功能，隨后回顧教材中有關甲狀腺功能的內涵與外延，即次級概念：①甲狀腺激素的主要作用是促進物質代謝與能量轉換(即新陳代謝)，促進生長發育；②甲狀腺激素的重要作用是促進骨骼成熟；③甲狀腺激素也是中樞神經系統發育不可缺少的；④甲狀腺激素必須在關鍵時期(主要幼年期)得到才能保證其功能發揮。結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概念①甲狀腺激素的主要作用是促進物質代謝與能量轉換(即新陳代謝)，促進生長發育。

從上述剖析得到的次級概念中，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育。結合教材對甲狀腺功能描述時主要由其合成和分泌的甲狀腺激素來體現，故自變量也就是甲狀腺激素的有無。因此，在實驗分組設計中初設了甲乙兩組，不切除甲狀腺(假手術)與切除甲狀腺，在分析與討論③又問到了增設丙組：切除甲狀腺、給予甲狀腺激素，以考查學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、生長發育與實際可測因變量指標耗氧量、體長之間的關系來提問，考查學生在一個具體實驗情境下轉化抽象因變量成為可測指標的能力。

最后，結合提取到的自變量與因變量，就可以將實驗目的表述成研究甲狀腺激素(自變量)對小鼠新陳代謝和生長發育(因變量)的影響。實驗結果選用了數軸曲線圖的形式來考查，結合題中已給的數軸，橫坐標是天數。說明實驗者想了解整個實驗過程中，因變量耗氧量與體長的變化趨勢。由于因變量有兩個，故設置成兩個縱坐標的三維坐標圖。對于ABCD曲線的趨勢變化判定其實仍是圍繞核心概念甲狀腺激素能促進新陳代謝與生長發育來考查的，所以缺乏甲狀腺激素的乙組，其小鼠生長發育停滯(即D曲線)，耗氧量減少(B曲線)，最終實驗結果呈現及對應的模型如圖1所示。

圖1 實驗結果呈現及對應的模型

縱觀整個實驗題，可以發現其考查的中心知識點就是學生能否用學過的實驗研究思想深入而全面地理解核心概念——甲狀腺功能，這就是高考實驗題重點考查的方向之一，對創設實驗情景中核心概念的理解能力。