摘要：本文圍繞高考試題中實驗情境的命題特點與趨勢，以“神經(jīng)調節(jié)與體液調節(jié)的關系”專題為例，提出應立足教材內容考查實驗基礎知識，融入真實科研實驗情境考查實驗設計，以及依托情境閱讀闡述實驗研究的原理與結論的專題備考策略，以幫助學生攻克實驗情境試題得分率低的短板。

關鍵詞：實驗情境；高考；實驗變量；專題復習；情境閱讀

文章編號：1003-7586（2024）02-0093-04 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

實驗是生物學科特色教學模塊之一，其可幫助學生深入認識與理解生物學的知識與規(guī)律。新高考生物試題在實驗題型中注重科學思維與科學探究素養(yǎng)下的高階能力的考查，試題情境新穎靈活，呈現(xiàn)方式和設問方式多樣化。結合近幾年的備考經(jīng)驗反饋，學生在生物學實驗情境試題中普遍得分率較低。在一輪復習后，學生已能獨立建立以章節(jié)為單元的知識構架，但在面對復雜的實驗情境試題時，仍缺乏知識遷移、綜合應用的問題解決能力。因此，在二輪復習中教師應基于高考評價體系及學生核心素養(yǎng)發(fā)展的需求，有計劃地制訂和實施跨章節(jié)的實驗情境專題復習，本文以“神經(jīng)調節(jié)與體液調節(jié)的關系”專題為例，幫助學生掌握與應用實驗情境的答題策略。

1高考試題命題分析

科學思維能力已成為當前高考試題考查的重要指標，而情境化的命題則是其評價的重要載體之一。本模塊一直是高考命題中的寵兒，筆者在搜集近三年有關“神經(jīng)調節(jié)與體液調節(jié)”專題的高考題中發(fā)現(xiàn)，以實驗情境作為考查載體的試題高頻出現(xiàn)，如2023年廣東卷第19題設計實驗探究重癥肌無力的致病機理、2022年山東卷第23題研究迷走神經(jīng)調節(jié)機體活動的機制、2022年全國乙卷第30題探索家兔甲狀腺激素的合成和調節(jié)機制等等。這類試題的考點側重考查學生實驗設計的思路、實驗操作、對實驗現(xiàn)象與結果的分析。此外，還有試題以實驗情境為鋪墊進一步考查學生模型建構的科學思維能力。

生物學是一門依托實驗探究來認識生命現(xiàn)象與規(guī)律的學科，《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）中學業(yè)質量標準的水平3-3指出，學生要能夠針對特定情境提出可探究的生物學問題或生物工程需求，基于給定的條件，設計并實施探究實驗方案或工程實踐方案，運用多種方法如實記錄和分析實驗結果。由此可見，生物學實驗技能已作為培養(yǎng)學生生物核心素養(yǎng)中的一項硬性能力指標。因此，教師在本專題的復習中應融合當前高考命題趨勢，以多樣化的實驗情境作為訓練載體，以任務式教學推動課堂的進程，實現(xiàn)學生必備知識的復習與關鍵能力的培養(yǎng)。

2基于實驗情境命韙的專題復習課堂構建

2.1專題知識的歸整

“神經(jīng)調節(jié)”與“體液調節(jié)”為人教版（2020修訂版）選擇性必修1第2、3章的內容，這兩章包含了動物與人體的神經(jīng)調節(jié)、體液調節(jié)兩大板塊知識，課時內容跨度較大，涵蓋豐富的生物學概念與生命規(guī)律的知識，同時存在很多對復雜的生命現(xiàn)象的原理或本質的探討與分析?！墩n程標準》要求教師在教學過程中，引導學生在學習動物和人通過神經(jīng)調節(jié)與體液調節(jié)的機制來維持生物體的穩(wěn)態(tài)的過程中，逐步形成結構與功能觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀的生命觀念。二輪復習中，學生需要對已掌握的知識重構且建立不同章節(jié)之間的內在聯(lián)系。然而一方面考慮到二輪復習時間相對緊湊，另一方面階段性的調研考試較為頻繁，難以做到面面俱到，因此筆者選擇本模塊知識的重難點以及高考中的高頻考點一一“神經(jīng)調節(jié)與體液調節(jié)的關系”，設計實驗情境命題的知識框架（見圖1）。

2.2實驗情境命題的創(chuàng)設

實驗情境命題是指以教材中的知識、經(jīng)典實驗或者真實的科研驗證性及探究性實驗過程作為試題命制的背景，整合高中教材中的基礎知識，通過創(chuàng)設具有邏輯性的設問以達到考查學生必備知識的要求，同時借助實驗的整體設計與結果的探究來訓練與提升學生的科學思維能力。實驗情境試題的命制與常規(guī)情境的試題不同，實驗情境的試題綜合性強，對學生的能力和思維要求較高，除了考查學生相應板塊的生物學基礎知識外，還要求學生具備生物實驗探究素養(yǎng)，即能圍繞實驗的目的和原理，明確實驗變量的設置及實驗具體的操作步驟，又能夠對實驗的結果與結論進行一致性作答，在一定程度上能夠達到高階思維的訓練與高層次的學業(yè)要求。筆者通過分析近三年高考題中本專題的實驗情境設置特點發(fā)現(xiàn)，試題側重于考查學生實驗分組與變量設置的策略、實驗步驟的完善、實驗思路的設計以及實驗結果與結論的分析討論，因此試題的命制可圍繞著這些設置實驗情境。

2.2.1立足教材內容，考查實驗基礎知識

二輪復習不再是教師直接對教材的知識進行陳述性地講解，而是需要教師站在一個更高的角度，幫助學生建立教材知識與考卷試題中知識應用之間的聯(lián)系。教師在開啟專題復習課時，以問題情境導人，當人體周圍環(huán)境的溫度發(fā)生變化，機體會做出什么調整呢？利用下方的情境試題復習體溫調節(jié)的原理和過程，以實驗情境提升學生獲取信息、分析與書寫實驗探究目的、實驗變量（即自變量、因變量、無關變量）、實驗步驟與結論的能力。

（2022年湖南卷）當內外環(huán)境變化使體溫波動時，皮膚及機體內部的溫度感受器將信息傳入體溫調節(jié)中樞，通過產熱和散熱反應，維持體溫相對穩(wěn)定?；卮鹣铝袉栴}。

（1）炎熱環(huán)境下，機體通過體溫調節(jié)增加散熱。寫出皮膚增加散熱的兩種方式____。

（2）機體產熱和散熱達到平衡時的溫度即體溫調定點，生理狀態(tài)下人體調定點為37℃。病原體感染后，機體體溫升高并穩(wěn)定在38.5℃時，與正常狀態(tài)相比，調定點______（填“上移”“下移”或“不變”），機體產熱______。

（3）若下丘腦體溫調節(jié)中樞損毀，機體體溫不能維持穩(wěn)定。已知藥物A作用于下丘腦體溫調節(jié)中樞調控體溫?，F(xiàn)獲得A的結構類似物M，為探究M是否也具有解熱作用并通過影響下丘腦體溫調節(jié)中樞調控體溫，將A、M分別用生理鹽水溶解后，用發(fā)熱家兔模型進行了以下實驗，其中甲組作為對照組，請完善實驗方案并寫出實驗結論。

③由甲、乙、丙三組實驗結果，得出結論：_________________。

④由甲、乙、丙、丁四組實驗結果，得出結論：___________________________。

設計意圖 體溫調節(jié)是教材中闡述神經(jīng)調節(jié)與體液調節(jié)關系的一個重要例子。第（1）問是對教材基礎知識的考查，要求學生具有扎實的體溫調節(jié)原理知識，能寫出機體散熱的途徑。第（2）問以體溫調定點作為體溫調節(jié)的補充知識，要求學生根據(jù)題干信息對機體處于特殊狀態(tài)時的體溫調節(jié)進行推理判斷，運用生物學知識分析與解釋簡單情境中的生命現(xiàn)象，對可能出現(xiàn)的結果或發(fā)展趨勢做出解釋或預測，屬于生物學核心素養(yǎng)科學思維的考查。第（3）周圍繞體溫調節(jié)的作用機制創(chuàng)設實驗情境，即“探究M是否也具有解熱作用并通過影響下丘腦體溫調節(jié)中樞調控體溫”，此實驗要細分為兩個探究問題：一是探究M是否也具有解熱作用；二是探究M是否通過影響下丘腦體溫調節(jié)中樞調控體溫。因此，在復習過程中指導學生緊扣實驗目的對實驗三大變量（即自變量、因變量及無關變量）進行剖析，準確設置分組；若題干已給實驗步驟有多個變量，在遵守單一變量原則的基礎上通過增加或減少實驗變量，構建多組實驗（見圖2），并依據(jù)不同組別實驗結果的關聯(lián)性對實驗結論進行有效的總結。

2.2.2融入真實科研實驗情境，考查實驗設計

實驗設計題型一直以來都是生物學高考試題中多項能力考查的載體，如理解能力、信息獲取能力、實驗與探究能力以及綜合運用能力等，非常契合當前以關鍵能力為導向的考查要求。高考題中實驗設計的題型多以探究性實驗和驗證性實驗作為題材，無論是何種類型，實驗選材、變量的設定、操作步驟等環(huán)節(jié)的設計都要圍繞實驗目的這個核心來展開；同時，大量的真實科研實驗情境不斷滲透到高考試題中，因此，教師要引導學生有效獲取實驗情境的核心信息，完成實驗的設計，也可通過以教材中的經(jīng)典實驗設置變式，要求學生寫出實驗思路的方式進行訓練。教師創(chuàng)設情境，食用辣椒后有什么現(xiàn)象？機體如何進行調節(jié)？調節(jié)的過程有哪些？接著，借助2021年諾貝爾生理學獎的成果——人類感知溫度和觸覺受體的發(fā)現(xiàn)，以辣椒素型瞬時受體電位蛋白（TRPV1）的作用機制作為真實的科研實驗情境為例，訓練學生科學思維的同時提升解決試題問題的能力。

辣椒素是紅辣椒的活性成分，對人類和其他哺乳動物都有刺激性并可使皮膚產生灼燒感?？蒲泄ぷ髡哐芯堪l(fā)現(xiàn)：辣椒索型瞬時受體電位蛋白（TRPVl）是一種非選擇性陽離子通道，激活后促進細胞外Ca2+、Na+內流，進而介導一些基本的生理功能，如神經(jīng)遞質釋放、肌肉細胞收縮等。TRPV1不僅對辣椒素有反應，高溫同樣能激活它。當處于溫度在43℃以上的外界環(huán)境時，TRPV1就會打開，最終產生痛覺。回答下列問題。

（1） TRPV1主要分布在_______（器官）表面。人在吃辣椒時，排汗增多，這個調節(jié)的反射弧為_______（用具體名稱和箭頭表示）。

（2）辣椒素與TRPV1結合后，下丘腦通過交感神經(jīng)引起腎上腺素分泌增多，這一過程屬于________調節(jié)。吃過辣椒的兒童會拒絕辛辣食物，這屬于_________反射，其意義是____。

（3）吃辣椒后，有些人面部發(fā)紅是皮膚造成的，同時TRPV1所在的細胞產生興奮，通過傳入神經(jīng)傳到_________，產生熱覺。

（4）研究發(fā)現(xiàn)，辣椒素能促進家兔產生胰島素。為研究食用辣椒素是否只通過TRPV1發(fā)揮作用。請使用下列實驗條件簡要寫出實驗設計思路并預期實驗結果。實驗條件：生理狀態(tài)（含空腹血糖濃度）相同的健康家兔若干只，普通飼料，辣椒素，4-叔丁基環(huán)己醇（TRPV1抑制劑，不影響血糖濃度），胰島素定量檢測儀。

設計意圖本題以“辣椒素”為背景，考查學生神經(jīng)體液調節(jié)的相關知識，難點在于根據(jù)題干信息設計實驗探究食用辣椒素是否只通過TRPV1發(fā)揮作用并分析實際驗結果。第（1）至第（3）問要求學生具有一定的生物學信息觀念，能有效運用信息觀念分析和解釋簡單情境中的生命現(xiàn)象，能夠基于題干中提到的不同生命現(xiàn)象，運用歸納的科學思維表述生物學規(guī)律，并且能夠準確地利用文字闡述生命現(xiàn)象的原理和過程，屬于生物學核心素養(yǎng)生命觀念的考查。第（4）問要求學生基于科研情境設計可實施性的探究性實驗方案，在解決此類試題時教師可以幫助學生構建此類題型的答題流程模式圖，如圖3所示，引導學生明確實驗的性質和目的，嚴格設計對照實驗，科學設計實驗組別的變量設置及結果的觀察。在預測實驗結果與結論時，指導學生借助探究性實驗的結論答題模式“若……，則……”進行分類闡述，強化學生實驗設計的文字表達能力。

2.2.3依托情境閱讀，闡述實驗研究的原理與結論

高考評價體系中的關鍵能力包括知識獲取能力、實踐操作能力和思維認知能力，這三大能力的關鍵仍然是閱讀力、思考力和表達力。這就要求學生能夠有效閱讀和獲取文本信息，通過思維的加工嚴謹、準確地表達相關的生物學原理，因此教師可借助情境閱讀訓練以提升學生的信息獲取、問題解決的能力。情境閱讀是一種高階的學習技能，其有兩層遞進的內涵，即閱讀已創(chuàng)設好的情境內容，并能將情境內容內化為閱讀者自身的知識，達到、超越情境中涉及的層次。在以科研實驗創(chuàng)設情境的試題中情境通常以文段和多種圖表呈現(xiàn)，針對此類情境，教師可以引導學生通過“泛讀－精讀－解讀”的模式，從泛讀圈域關鍵詞逐漸過渡到能梳理情境中與教材關聯(lián)的知識，最后整合知識解決實驗情境中闡明原理或結論性的問題。

如可選用2021年北京卷第18題進行專題訓練。試題以血糖調節(jié)為整體情境，融入對當前醫(yī)學新研發(fā)的“智能”胰島素lA的作用機制的研究，將人體血糖調節(jié)知識作為情境支架，要求學生通過情境閱讀沿著設問逐步理清“智能”胰島素lA、GT與胰島素受體之間的關系后，獲取、整合圖表情境中的有效信息對實驗結論進行科學的闡述，進而推理出IA調控血糖的機制并繪制其作用機制的概念模型。本試題的情境閱讀訓練，一方面有利于增強學生的閱讀與書面表達的能力，另一方面可提升學生的科學建模思維，契合生物學核心素養(yǎng)中科學思維的考查。

3專題備考策略啟示

3.1緊跟課標與高考試題導向，強化學生實驗基本技能的訓練

在日常教學中，教師需密切關注課標的要求及高考的命題趨勢，熟悉高考試題的考查與設問方式。教師在設置實驗情境專題時，不僅要重視專題內容要素，在知識內容的呈現(xiàn)上還要做到詳略得當、重難點明晰。同時，教師在專題復習中需滲透實驗教學的思想，重視教材中的經(jīng)典實驗的講解與變式訓練。

3.2重視教材主干知識的實驗應用

學生在解決實際問題中所需的必備知識，正是培養(yǎng)學生綜合實驗能力的基礎所在。因此，教師需回歸教材中經(jīng)典實驗所涉及的主干知識，提煉出相關實驗的科學研究方法與實驗設計思路，引導學生搭建不同章節(jié)知識的聯(lián)系，幫助學生建立“實驗情境解決問題關聯(lián)知識”的試題分析與解題思路。

3.3關注科研前沿與社會熱點，積攢實驗新情境素材

生物學科是一門不斷向前邁進、不斷更新人類認知的學科。在實驗情境專題備考過程中，教師可以有選擇性地從科技與醫(yī)學、生命與健康、環(huán)境與資源等科研成果或社會性議題中挖掘實驗新情境，依托專題知識的邏輯性自主命制試題，為學生搭建創(chuàng)薪訓練、提升思維高度的平臺。