陳柯杉　趙劍

［摘 要］圍繞“探索生長素類調(diào)節(jié)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(gòu)、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(nóng)業(yè)生產(chǎn)中合理使用植物生長素類調(diào)節(jié)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(jié)合煙葉的生產(chǎn)，聚焦頂端優(yōu)勢原理，引導學生形成生命觀念，培養(yǎng)社會責任素養(yǎng)。

［關(guān)鍵詞］概念建構(gòu)；核心素養(yǎng)；復習教學；生長素類調(diào)節(jié)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(guān)鍵能力，強化素養(yǎng)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(gòu)、理解和應用，通過實驗探究與模型建構(gòu)等活動提高學生的理解能力、探究能力、創(chuàng)新能力等，從而提升學生的生物學學科核心素養(yǎng)。

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(diào)節(jié)劑促進插條生根的最適濃度”探究實驗分列在第1節(jié)和第3節(jié)。生長素的生理作用和生長素類調(diào)節(jié)劑在生產(chǎn)實踐中的應用是兩個密切相關(guān)的內(nèi)容，在一輪復習中教師應將兩者有機結(jié)合進行復習，使學生真正理解相應概念的內(nèi)涵和外延，同時引導學生進行實驗探究和模型建構(gòu)，提升學生的科學探究能力和科學思維能力，發(fā)展學生的生物學學科核心素養(yǎng)。下面筆者以“生長素的生理作用與生長素類調(diào)節(jié)劑的應用”專題復習為例具體探討核心素養(yǎng)下基于概念建構(gòu)的生物學復習教學策略。

一、復習教學

（一）創(chuàng)設情境，提出問題

教師創(chuàng)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(diào)節(jié)劑的特點。

生長素（IAA）在植物體內(nèi)含量很少，提取困難，且易分解，在生產(chǎn)上較少直接應用。生長素類調(diào)節(jié)劑，如α?萘乙酸（NAA）和2，4?D等，是人工合成的化學物質(zhì)，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(wěn)定，在農(nóng)林園藝生產(chǎn)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(chǎn)和生活實際入手，創(chuàng)設真實情境，并提出問題，引發(fā)學生思考，激發(fā)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(shù)小時，扦插培養(yǎng)；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(tǒng)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(jù)實驗設計的原則進行評價：每組一片非洲紫羅蘭葉片，數(shù)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(huán)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(diào)節(jié)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(yǎng)學生的科學思維和科學探究素養(yǎng)。

2.結(jié)果分析，表圖轉(zhuǎn)換

提供改進實驗方案后生物興趣小組所記錄的實驗數(shù)據(jù)（見表2），實驗數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(diào)：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(zhuǎn)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(shù)據(jù)，通過圖表轉(zhuǎn)換，引導學生建構(gòu)生長素的生理作用坐標曲線，領(lǐng)悟曲線圖的點、線及變化趨勢，培養(yǎng)學生分析、處理與表達信息的能力。

（三）模型建構(gòu)，深化理解

出示題目：圖3為生長素濃度與所起作用的關(guān)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(xiàn)出根的向地性、莖的背地性，測得莖的近地側(cè)濃度為2m，則莖的遠地側(cè)濃度? ? ? ? ? ? ?；如測得根的遠地側(cè)濃度為m，則根的近地側(cè)濃度? ? ? ? ? ? ? 。

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

教師引導學生建構(gòu)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(jié)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(gòu)，了解莖的向光性、莖的背地生長、根的向地性和頂端優(yōu)勢產(chǎn)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(guān)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(guān)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(jié)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(guān)系）比較兩種植物對生長素敏感度大小的關(guān)系，并思考在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，較高濃度的生長素類調(diào)節(jié)劑可作為除草劑，除去單子葉農(nóng)田中的雙子葉雜草，同時還可以促進單子葉農(nóng)作物的生長。

在生產(chǎn)上，不同種類的植物生長調(diào)節(jié)劑施用的對象不同，同一種類的植物生長調(diào)節(jié)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(tài)和氣候等條件，都會影響施用效果，進而影響作物的產(chǎn)量和產(chǎn)品的品質(zhì)，還可能給人類的健康和環(huán)境帶來不利影響。因此，在我國，植物生長調(diào)節(jié)劑屬于農(nóng)藥管理范圍，其生產(chǎn)、銷售和使用都有明確規(guī)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(tài)下對生長素的敏感度是不同的；結(jié)合生長素類調(diào)節(jié)劑的應用，分析植物生長素類調(diào)節(jié)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(xiàn)出向地性和背地性，結(jié)合選擇性必修1第108頁的“淀粉—平衡石假說”建構(gòu)概念圖，解釋植物的根表現(xiàn)出向地性和莖表現(xiàn)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(fā)現(xiàn)生長素分布不均也能引起根的背光生長現(xiàn)象，現(xiàn)測得圖7中A、B、C、D四處與圖8中生長素濃度的對應關(guān)系，請解釋根背光生長的原因。

由于單側(cè)光照的原因，生長素由向光側(cè)運輸?shù)奖彻鈧?cè)，使A、B、C、D四處生長素的濃度關(guān)系為：[A

設計意圖：采用小組合作的方式探究根表現(xiàn)出向地性、莖表現(xiàn)出背地性、根表現(xiàn)出背光性與莖表現(xiàn)出向光性的原因，調(diào)動學生參與學習的積極性，培養(yǎng)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(chǎn)，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(xiàn)蕾期、品質(zhì)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(zhì)量、較大產(chǎn)量的煙葉呢？

（2）2022年煙草行業(yè)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(jīng)濟發(fā)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(jīng)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(chǎn)的問題引發(fā)學生思考，讓學生能將所學知識應用到實踐生產(chǎn)中，提升學生的知識應用能力和解決問題能力，培養(yǎng)學生的社會責任素養(yǎng)。

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(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識”四層考查內(nèi)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(chuàng)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(chuàng)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(diào)節(jié)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(shù)據(jù)，讓學生通過圖表轉(zhuǎn)換建構(gòu)生長素的生理作用曲線圖，訓練學生的圖表轉(zhuǎn)換能力，培養(yǎng)學生分析、處理、表達信息的能力；注重核心概念建構(gòu)及生物學原理的應用，發(fā)展學生的科學思維。復習教學過程中，教師引導學生關(guān)注生命現(xiàn)象和生產(chǎn)實踐，將理論與實際相聯(lián)系，培養(yǎng)學生的社會責任素養(yǎng)。如果能在課余時間讓學生開展相關(guān)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）