唐玉福

摘 要：圖表在高中生物教材和高考試題中占有重要地位，高考試題圖表題常以探究式題型出現(xiàn)，這與控制變量法思想一脈相承。本文用幾個(gè)實(shí)例從不同角度分析應(yīng)用控制變量法解高中生物探究式圖表題的適用性和有效性，得出肯定的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：控制變量法；高中生物；探究式；圖表題

一、 研究背景

1. 圖表在教材和高考試題中的地位

圖表是生物學(xué)的第二語(yǔ)言。它形象地揭示生命現(xiàn)象的復(fù)雜性和多樣性、內(nèi)在的聯(lián)系性、統(tǒng)一性等問(wèn)題，有著語(yǔ)言文字無(wú)法比擬的直觀、形象、簡(jiǎn)潔的特點(diǎn)。筆者對(duì)人教版高中生物必修教材中的圖表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：3冊(cè)必修教材圖共300多幅，表共30多幅?？梢?jiàn)圖表在高中生物教材中的地位重要，具有量多、不可取代、不可或缺性。

同時(shí)，對(duì)近幾年廣東高考理綜生物試卷中的圖表題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：每年都有多道與圖表相關(guān)的試題，圖表題所占分值近50%?？梢?jiàn)圖表題也是高考試題呈現(xiàn)的重要形式。題量和分值所占比重都很大。它是考查學(xué)生生物學(xué)知識(shí)和生物學(xué)素養(yǎng)的重要載體。

2. 圖表題在高考試題中的特點(diǎn)

圖表題在高考中以考查學(xué)生能力為突出特點(diǎn)。高考試題中的圖表題源于教材，高于教材，重在理解。這些試題突出考查學(xué)生獲取信息的能力、理解能力、綜合分析能力、圖文圖表轉(zhuǎn)換能力。這一特點(diǎn)決定了它常常以考查多因素之間的關(guān)系的形式出現(xiàn)，即高考試題的圖表題經(jīng)常以探究式題型出現(xiàn)。

3. 什么是控制變量法

科學(xué)研究中，當(dāng)研究多個(gè)因素之間的關(guān)系時(shí)，常常每一次只改變其中的某一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不變，把多因素的問(wèn)題變成單因素的問(wèn)題，這種方法叫控制變量法。其中人為改變的變量稱(chēng)作自變量，隨自變量的變化而變化的量稱(chēng)因變量，除自變量外，研究過(guò)程中可能還會(huì)有一些可變因素，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，這些變量稱(chēng)為無(wú)關(guān)變量?？刂谱兞糠ㄊ强茖W(xué)探究中的重要思想方法。它是生物學(xué)中常用分析解決問(wèn)題的重要思想方法，應(yīng)用這一思想方法可以使研究的問(wèn)題簡(jiǎn)單化。

二、 應(yīng)用控制變量法解高中生物探究式圖表題

應(yīng)用控制變量法解題的關(guān)鍵思路是：第一步，認(rèn)真審題，明確探究的課題。一般探究的問(wèn)題表達(dá)形式是：探究××自變量對(duì)××因變量的影響。第二步，根據(jù)課題確定生物學(xué)原理。第三步，根據(jù)課題確定自變量（是單還是雙自變量）、因變量（是單還是雙因變量）、無(wú)關(guān)變量。第四步，根據(jù)控制變量法的原則及生物學(xué)原理進(jìn)行分析推理。

1. 給出圖表，應(yīng)用控制變量法解題

（1） 給出表，應(yīng)用控制變量法解題

【例1】 分析表1，可推測(cè)

A. 甲溶液含有淀粉

B. 乙溶液含有還原糖

C. 混合溶液不含淀粉

D. 混合溶液含有淀粉酶

【解析】第一步，從實(shí)驗(yàn)課題確定實(shí)驗(yàn)原理，雙縮脲試劑、碘液、斐林試劑分別檢測(cè)蛋白質(zhì)、淀粉和還原性糖。第二步，確定自變量和因變量（見(jiàn)圖1）。第三步，分析推測(cè)出，甲含有蛋白質(zhì)，乙含有淀粉，甲和乙混合能夠產(chǎn)生還原性糖，證明甲中含有淀粉酶，將淀粉分解產(chǎn)生還原性糖。

【答案】D。

（2） 給出圖和表，應(yīng)用控制變量法解題

【例2】 以下曲線圖2顯示一片綠葉在正常情況下一天中的氣體交換情況，若該綠葉的呼吸速率保持不變，請(qǐng)判斷在12：00時(shí)，該葉片呼吸作用和光合作用分別生成和利用的CO2量是（ ）

【解析】第一步，找出探究課題是：一片綠葉一天中的氣體交換情況，細(xì)化為一片綠葉光照和黑暗條件下CO2的吸收量。第二步，明確實(shí)驗(yàn)原理。綠葉在黑暗條件下只進(jìn)行呼吸作用。光照條件下同時(shí)進(jìn)行光合作用和呼吸作用。真光合速率=凈光合速率+呼吸速率，呼吸速率可用黑暗條件下CO2的釋放量表示，凈光合速率可用CO2的吸收量表示，真光合速率可用CO2的利用量表示。第三步，找出自變量和因變量。自變量是有無(wú)光照，因變量是CO2的吸收量（釋放量），無(wú)關(guān)變量是綠葉的呼吸速率保持不變，某時(shí)刻。第四步，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，各變量的關(guān)系可知：12：00時(shí)，有光照，有呼吸作用和光合作用，故CO2的釋放量是2，CO2的利用量=12+2=14。

【答案】D。

2. 給定研究課題，應(yīng)用控制變量法繪制圖表

（1） 給出研究課題，應(yīng)用控制變量法繪曲線圖

【例3】 表2是植物Ⅰ和植物Ⅱ在一天中氣孔導(dǎo)度的變化。請(qǐng)分析回答：

請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)圖3中畫(huà)出植物Ⅰ和植物Ⅱ一天中氣孔導(dǎo)度的變化曲線。

【解析】第一步，從題干給出的探究課題及表格找出自變量是時(shí)間；因變量有兩個(gè)，因變量1是植物Ⅰ氣孔導(dǎo)度，因變量2是植物Ⅱ氣孔導(dǎo)度。第二步，描點(diǎn)，將表格中的數(shù)據(jù)描到平面坐標(biāo)系中，注意自變量時(shí)間是X值，因變量氣孔導(dǎo)度是Y值。第三步，連線，將第二步植物Ⅰ和植物Ⅱ所描的點(diǎn)分別連成光滑的曲線。第四步：標(biāo)上曲線的名稱(chēng)。（見(jiàn)圖4）

【答案】

（2） 給出研究課題，應(yīng)用控制變量法制表

【例4】 木瓜蛋白酶的提取工藝流程如下：

興趣小組分別對(duì)酶保護(hù)劑濃度、提取液pH進(jìn)行了探究實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，酶保護(hù)劑濃度在0.02～0.06 mol/L范圍內(nèi)，酶活力較高；提取液pH在6.0～8.0范圍內(nèi)，酶活力較高。他們認(rèn)為，要進(jìn)一步提高粗酶制劑的酶活力，以達(dá)到最佳提取效果，還需對(duì)酶保護(hù)劑濃度和提取液pH進(jìn)行優(yōu)化，并確定以此為探究課題。請(qǐng)擬定該課題名稱(chēng)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表。

【解析】第一步，從題干給出的探究課題可以看出自變量有兩個(gè)，自變量a是酶保護(hù)劑濃度，自變量b是提取液pH，因變量是酶活力。第二步，制表。對(duì)于雙自變量影響單因變量的實(shí)驗(yàn)，要體現(xiàn)某結(jié)果是兩個(gè)因素一起造成的，最好的形式就用棋盤(pán)法布局，即兩個(gè)自變量十字交叉布局的表格。格式如表3。

第三步，根據(jù)上表布局將自變量a和自變量b適當(dāng)?shù)姆纸M數(shù)值填入表格中，并標(biāo)上單位就是一張很好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表。

【答案】略。

三、 結(jié)論

筆者對(duì)控制變量法在解高中生物探究式圖表題中的應(yīng)用進(jìn)行了初步的研究，初步得出兩個(gè)結(jié)論。

1. 應(yīng)用控制變量法解高中生物探究式圖表題是完全適用的

生物學(xué)是一門(mén)揭示生命現(xiàn)象內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，是對(duì)生命現(xiàn)象進(jìn)行無(wú)數(shù)個(gè)探究實(shí)踐總結(jié)的科學(xué)。圖表是進(jìn)行這些科學(xué)探究總結(jié)的形象語(yǔ)言。高中生物教材就是這種探究總結(jié)的材料之一，因此高中生物教材用了許多圖表對(duì)生物學(xué)探究性知識(shí)進(jìn)行描述和表達(dá)，高考試題也用了大量的探究式圖表題對(duì)學(xué)生的生物學(xué)知識(shí)和科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行考查。高中生物圖表題這種探究屬性與控制變量法的思想是一脈相承的。以上實(shí)例的分析說(shuō)明應(yīng)用控制變量法解高中生物探究式圖表題是完全適用的。

2. 應(yīng)用控制變量法解高中生物探究式圖表題是非常有效的

控制變量法是科學(xué)探究中的重要思想方法。學(xué)生掌握了這種思想方法就可舉一反三，觸類(lèi)旁通，不僅可將其應(yīng)用于解決其他學(xué)科的探究性問(wèn)題，同樣能將其應(yīng)用于解決生物學(xué)的探究性問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)對(duì)控制變量法的學(xué)習(xí)，不僅獲得了生物學(xué)知識(shí)，也提高了獲取信息的能力、理解能力、綜合分析能力、圖文圖表轉(zhuǎn)換等能力。許多學(xué)生在掌握控制變量法這一解題方法后表示：試題中的“圖表題”是我最喜歡做的一類(lèi)題！

參考文獻(xiàn)：

[1]姜雪梅.控制變量法在解題中的應(yīng)用[J].生物學(xué)教學(xué)，2005，（9）：38-40.endprint