【摘要】本文基于新高考背景和2015—2021年19套全國卷生物學高考真題的分析,提出“立足教材基礎實驗,梳理實驗基礎知識,強化基礎實驗知識的應用”“引導學生構(gòu)建高考生物學實驗專題知識網(wǎng)絡,將課本越讀越薄”“通過典例分析常見高考生物學實驗大題答題模板”“強化實驗現(xiàn)象解釋及原因分析題解題策略”“重做經(jīng)典生物學實驗錯題”等有效開展生物學實驗專題二輪復習的策略。
【關(guān)鍵詞】新高考 生物學實驗專題 二輪復習
【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2023)17-0008-06
在新的高考評價體系中,高考考查內(nèi)容包括核心價值、學科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識等板塊,考題設置更加注重基礎性、綜合性、應用性、創(chuàng)新性。這就要求高中各學科教師不僅要抓實教材基礎知識的教學,而且要注重培養(yǎng)學生的知識遷移應用能力,注重引導學生解決社會生活中的實際問題。對生物學這門以實驗為主要學習方式的學科而言,培養(yǎng)學生運用所學知識完成實驗、有效解決實際問題的能力,顯得尤為重要。但是長期以來,有不少生物教師偏重于基礎知識的教學,而往往忽略學生知識遷移應用能力的培養(yǎng),導致學生解決實際問題的能力普遍較弱,生物學實驗題成了學生的難點、痛點問題,學生生物學實驗題的得分率普遍較低。
基于以上問題,新高考針對高中生物學實驗專題教學提出了新要求,即要求學生能獨立完成生物學知識所涉及的實驗,并理解實驗的目的、原理、方法、步驟等;學生具備驗證簡單生物學事實的能力,并能對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進行分析、解釋、處理;對生物學中的一些問題,學生能夠通過建立模型、運用假說演繹等方式進行科學探究,并能對一些簡單的實驗現(xiàn)象進行適當評價。因此,在進行高中生物學實驗專題教學時,教師要根據(jù)新課標的要求,在二輪復習中采取模塊化教學的方式,提升學生的學習效果。
一、高考生物學實驗題考查的形式及特點
筆者認真研究了近十年各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市)的生物學高考真題,其中著重分析了2015—2021年的全國卷生物學真題(表1是關(guān)于2015—2021年全國卷生物學實驗簡答題的統(tǒng)計與分析)。通過分析,筆者發(fā)現(xiàn)生物學實驗是高考必考內(nèi)容,考查方向有如下兩個方面:一是考查教材基礎實驗的材料、原理及相關(guān)操作等,二是結(jié)合代謝、遺傳、調(diào)節(jié)等相關(guān)知識,考查考生分析實驗的能力??疾樾问接腥缦聝煞N:一是關(guān)于教材基礎實驗,以選擇題為考查形式,內(nèi)容有試劑、原理、顯色反應等;二是設置新的問題背景,通過簡答題考查考生對實驗原理的判斷、變量的確認及結(jié)果結(jié)論的預測分析等。
生物學實驗選擇題考查的是基礎知識,內(nèi)容涉及教材中的基礎實驗、經(jīng)典實驗和生物學發(fā)展史上重要的科學家及其貢獻,要求學生能準確記憶教材中實驗的材料、目的和原理,以及教材中經(jīng)典實驗所用的方法、生物學發(fā)展史上重要科學家及其貢獻。生物學實驗簡答題主要考查實驗原理的確定、假設的提出、變量的分析、實驗材料的選擇、實驗步驟的設計、實驗結(jié)果的呈現(xiàn)與分析、實驗結(jié)論的得出、實驗的評價與糾錯等知識。由于簡答題的解答需要學生書寫的文字較多,且對學生的思維邏輯性要求很高,對學生答題規(guī)范性要求也較高,所以簡答題是容易拉開考生分數(shù)差距的一類試題。要完美解答這類簡答題,學生既要能運用已有的知識對實驗進行綜合分析,又要能寫出相關(guān)的實驗設計思路、預期結(jié)果和結(jié)論。
由表1可知,近七年的19套高考全國卷生物學簡答題共有28道,總分值為282分,平均每套試卷的分值約為14.8分,出現(xiàn)頻率為100.00%。題型以實驗分析題和實驗設計題為主,考查的實驗內(nèi)容涉及遺傳、調(diào)節(jié)、代謝、物質(zhì)及生態(tài)板塊。具體的次數(shù)如下:“遺傳+實驗”共有11次,頻率約為57.90%;“調(diào)節(jié)+實驗”共有7次,頻率約為36.80%;“代謝+實驗”共有6次,頻率約為31.60%;“物質(zhì)+實驗”共有3次,頻率約為15.80%;“生態(tài)+實驗”共有1次,頻率約為5.30%。這些知識點多數(shù)來自教材的基礎知識及對教材基礎實驗的延伸,因此在進行生物學實驗專題二輪復習時,教師應該讓學生熟練掌握教材基礎實驗,這是解答實驗題的關(guān)鍵。
在以往的生物學實驗專題二輪復習中,筆者發(fā)現(xiàn),教材中的實驗二輪復習對教師、學生來說都較為簡單,這就導致教師對教材基礎實驗的梳理比較粗糙,學生也普遍不用心進行二輪復習,學生對實驗基礎知識掌握不牢。而對實驗設計和分析題,因為難度較大、復習時間緊,教師無法針對每道真題進行細致分析,造成學生沒能很好掌握答題的方法和步驟。由于上述問題,學生不重視教材中的基礎實驗、經(jīng)典實驗及生物學發(fā)展史,對教材實驗中涉及的實驗原理、實驗材料、實驗的顏色反應、實驗重要的操作步驟等記憶也不牢固,最后在高考中失分。因為生物學簡答題所涉及的實驗探究題難度較大,學生如果沒有很好地掌握實驗探究題的解題方法,那么在考試過程中,就可能出現(xiàn)一遇到生物學實驗探究題就亂答或者直接放棄的情況,導致失分率很高。
二、開展生物學實驗專題二輪復習的有效策略
(一)立足教材基礎實驗,梳理實驗基礎知識,強化基礎實驗知識的應用
高考評價體系中的“四翼”把“基礎性”放在首位,所以在二輪復習中梳理教材基礎實驗的知識,是實驗專題復習的重要內(nèi)容。高中生物學教材基礎實驗主要有四類。一是顯微觀察類實驗。觀察類實驗在生物學高考選擇題中考查較頻繁,主要考查實驗選材、制片過程中的注意事項及使用顯微鏡的主要事項。這類實驗主要是使用光學顯微鏡觀察實驗現(xiàn)象,學生需要學習的知識有使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞、觀察葉綠體和細胞質(zhì)流動、觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復原、觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂、觀察蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂固定裝片。二是提取與鑒定類實驗。這類實驗主要是進行成分鑒定、分類,最后得出實驗結(jié)果,涉及檢測生物學組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì),葉子中色素的提取和分離,DNA的粗提取與鑒定等實驗。三是調(diào)查模擬類實驗。主要有通過模擬實驗探究膜的透性、模擬尿糖的檢測等兩個實驗。這類實驗除了考查學生生物學知識之外,還考查學生運用數(shù)學方法分析實驗結(jié)果的能力,一般要求學生進行實地調(diào)查,注重課本知識與實際生活的聯(lián)系。由于這類實驗需要進行實地調(diào)研,教學難度大,所以一般學校很少開展。四是探究類實驗。探究類實驗要求學生根據(jù)現(xiàn)象對實驗做進一步驗證。如探究酶催化的專一性、高效性及影響酶活性的因素,探究酵母菌細胞呼吸的方式,探究環(huán)境因素對光合作用的影響,探究生長素類似物促進插條生根的最適濃度,探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化,探究清水、緩沖液、體液對pH值變化的調(diào)節(jié)作用,等等。
除了上述四類基礎實驗,生物學高考還考查教材中的六大經(jīng)典實驗:即利用同位素標記法探究光合作用的歷程實驗,利用假說演繹法探究兩大遺傳定律實驗,利用假說演繹法驗證基因在染色體上的位置實驗,利用物質(zhì)分離和同位素標記法探究DNA是遺傳物質(zhì)實驗,利用同位素標記法和假說演繹法證明DNA的半保留復制實驗,利用對照思想探究生長素實驗。在以往的實驗專題二輪復習中,教師往往只是粗略地對教材實驗進行梳理,加上學生普遍不重視教材中的基礎實驗、經(jīng)典實驗等內(nèi)容,對其中的實驗原理、實驗材料、實驗的顏色反應、實驗重要的操作步驟等知識記憶不牢固,因此導致失分。
基于以上分析,筆者認為,教師、學生要高度重視基礎實驗的復習。以顯微觀察類實驗復習為例,在梳理教材實驗時,首先厘清易錯點,即搜集近年各地高考考生在解答選擇題時容易出錯的選項,對易錯點進行梳理,并以判斷題的形式呈現(xiàn)給學生,然后引導學生對顯微觀察類實驗的核心要點進行歸納。歸納內(nèi)容包括:列表歸納六個顯微觀察類實驗的觀察方式、觀察對象、細胞的狀態(tài)、染色劑、常用實驗材料;歸納顯微觀察類實驗的操作流程,即“選材→制片→觀察→結(jié)論”。最后,筆者通過高考真題的考法對學生運用基礎實驗知識解決實際問題的能力進行強化訓練。顯微觀察類實驗在高考中通常有兩種考法,一是考查實驗材料和實驗試劑的選擇與處理,二是考查實驗操作過程和實驗結(jié)果。對考法一,筆者讓學生運用相關(guān)知識解答2020年高考全國Ⅰ卷選擇題第4題和2020年高考全國Ⅱ卷選擇題第3題;對考法二,筆者讓學生運用相關(guān)知識解答2018年高考江蘇卷生物學試題第24題和2017年高考北京卷生物學試題第1題。
(二)引導學生構(gòu)建高考生物學實驗專題知識網(wǎng)絡,將教材越讀越薄
在一輪復習中,教師主要關(guān)注教材基礎知識的夯實和拓展,而往往忽略知識網(wǎng)絡的構(gòu)建。這種教法無法解決學生腦中的知識雜亂無章,知識點零亂、互相干擾的問題,導致學生在答題時無法準確提取相關(guān)知識。因此,在開展實驗專題二輪復習時,教師要引導學生構(gòu)建知識網(wǎng)絡。在構(gòu)建知識網(wǎng)絡時,學生可以根據(jù)不同的知識采用不同的方法。常見的方法有:關(guān)鍵詞輻射法,即以高考??家族e點為關(guān)鍵詞展開多角度聯(lián)想,由點到面地構(gòu)建起知識網(wǎng)絡的方法,如酶的相關(guān)知識就可用此方法來構(gòu)建;穿線成珠法,即以某一生理過程、概念或現(xiàn)象為線,把相關(guān)知識串聯(lián)起來形成知識鏈的方法,這也是形成知識網(wǎng)絡的一種重要方法,如與基因有關(guān)的知識點就可以用此方法;歸類比較法,即將類似的知識通過列表比較的方法,如教材中四類基礎實驗的歸納總結(jié)就可以通過列表幫助學生強化記憶。以高考考查較多的顯微觀察類實驗為例,學生容易記憶出錯的一般是在生物學材料的選擇、細胞的狀態(tài)及染色劑的使用。針對這個情況,筆者引導學生通過歸納比較法,構(gòu)建這幾個經(jīng)典顯微觀察類實驗的知識網(wǎng)絡。以下是學生在筆者引導下通過歸納比較法完成的顯微觀察類實驗知識結(jié)構(gòu)表(如表2所示)。
構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡,將零散的知識串聯(lián)起來,建立起知識間的相互聯(lián)系,使學生在碰到具體問題時能根據(jù)知識網(wǎng)絡,迅速、有效地提取相關(guān)知識解決相關(guān)問題,而且在一條路走不通的情況下,還能根據(jù)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)找到其他解題方法。構(gòu)建生物學實驗專題知識網(wǎng)絡,可使知識、方法更直觀明了地呈現(xiàn)在學生的腦海中,有利于提高生物學實驗專題二輪復習的有效性和實效性。
(三)通過分析高考生物學實驗題典例,引導學生總結(jié)答題思路
筆者以2015—2021年高考全國卷生物學真題為主要分析研究對象,總結(jié)出按設問類型來分,高考生物學實驗題有實驗分析題和實驗設計題兩種,所考查的知識點主要有調(diào)節(jié)、代謝、遺傳等內(nèi)容。如,2018年高考全國Ⅱ卷第29題考查的是與動物激素相關(guān)的實驗,主要是設計步驟的補充及實驗結(jié)果的分析;2021年高考全國乙卷第29題考查驗證CO2固定方式的實驗設計;2017年高考全國Ⅲ卷第32題考查基因位置判斷的實驗設計。讓學生通過做這些經(jīng)典考題,總結(jié)出解答高考生物學實驗題的解題要點。如無論是實驗分析題還是實驗設計題,都涉及對實驗目的、實驗相關(guān)變量、實驗結(jié)果結(jié)論分析的考查。故在解答這類題時,學生首先要學會審題,明確審題的“三步曲”——明目的、找變量、定指標,然后明確書寫的“四步驟”——第一步取材分組,第二步設置自變量(對照),第三步觀察指標,第四步得出結(jié)果(結(jié)論)。以2018年高考全國Ⅱ卷第29題為例,筆者首先教會學生找出實驗目的。因為實驗的所有操作都是圍繞實驗目的進行,實驗題的所有分析和闡述都要圍繞實驗目的展開,所以明確實驗目的才能確保答案“不跑偏”。多數(shù)情況下,實驗目的一般體現(xiàn)在題干的第一句話或最后一句話。就第29題而言,學生只要認真閱讀題干的第一句話,即“為研究垂體對機體生長發(fā)育的作用,某同學用垂體切除法進行實驗”,便能迅速獲知實驗目的。然后,筆者根據(jù)實驗目的引導學生找出自變量——是否切除垂體。接著,筆者引導學生確定觀測指標,即題干已經(jīng)給出“以體重變化作為生長發(fā)育的檢測指標”。隨后,筆者讓學生對照實驗書寫的“四步驟”觀察題目缺了哪個步驟。根據(jù)筆者的引導學生很快能知道題目已經(jīng)完成了取材分組,需要補充的內(nèi)容是A組和B組的處理方法:A組的處理方法是做手術(shù)但不切除垂體;B組的處理方法是切除垂體。關(guān)于最后一步的實驗結(jié)果結(jié)論,題干已經(jīng)給出:B組大鼠生長發(fā)育的狀況不如A組。學生根據(jù)教材知識很快可以得出出現(xiàn)這種差異的原因,是由于B組的處理方法使大鼠缺失了來源于垂體的生長激素和促甲狀腺激素。
(四)強化訓練實驗現(xiàn)象解釋及原因分析題的解題策略
關(guān)于實驗現(xiàn)象解釋和分析原因的試題,在以往的復習中教師很少系統(tǒng)地對這類題的設問方式、解題思路和答題模式進行歸納總結(jié)。正是由于缺乏有效的解題策略,學生在作答這類題時經(jīng)常詞不達意、答非所問。基于這種情況,筆者將實驗現(xiàn)象解釋及原因分析題作為一個專題進行復習,通過典型高考真題總結(jié)常見設問方式,然后得出解題思路和答題模式,再讓學生運用答題模式解答近年的高考真題。
筆者先讓學生重做2021年高考全國Ⅰ卷第18題的第(2)小題、第21題的第(3)小題和2021年高考全國甲卷第29題的第(3)小題、第32題的第(4)小題,然后引導學生總結(jié)歸納這類試題的解題思路和答題模式。這類試題的設問方式是給出某一實驗現(xiàn)象或結(jié)果,要求回答出現(xiàn)這些現(xiàn)象或結(jié)果的原因,得分點是題干描述的事實、題干涉及的教材有關(guān)生物學原理或規(guī)律、結(jié)果。因此,筆者教給學生的答題模式為:列事實→講道理→得結(jié)果。具體解題思路為,首先在題干文字信息和圖表信息中找出“事實”和“結(jié)果”;然后對題干信息所涉及的教材有關(guān)生物學原理、規(guī)律等進行闡述;最后將“事實、道理”進行整合,力求簡潔、符合邏輯,得出結(jié)果。答題模式如下:
總結(jié)答題模式后,筆者通過讓學生解答2021年高考全國甲卷第29題的第(3)小題、第32題的第(4)小題,以及2018年高考全國Ⅰ卷第30題的第(2)小題、2021年高考全國Ⅰ卷第21題的第(3)小題、2017年高考全國Ⅰ卷第38題的第(1)小題,學會運用這類題的答題模板。
筆者以2021年高考全國甲卷第29題的第(3)小題為例,分析運用答題模板進行解題的過程。題目如下:植物的根細胞可以通過不同方式吸收外界溶液中的K+,回答問題“細胞外的K+可以通過載體蛋白逆濃度梯度進入植物的根細胞”“在有呼吸抑制劑的條件下,根細胞對K+的吸收速率降低,原因是? ? ?”。在解題過程中,學生首先“列事實”——細胞逆濃度梯度吸收K+,有呼吸抑制劑;然后“講道理”——逆濃度吸收K+是主動運輸過程,需要消耗能量,細胞呼吸可以提供能量,呼吸抑制劑會影響細胞呼吸;最后“得結(jié)果”——細胞逆濃度梯度吸收K+是主動運輸?shù)倪^程,如果用呼吸抑制劑會影響細胞呼吸供能,使細胞主動運輸速率降低。
(五)重做生物學實驗經(jīng)典錯題
學生在高考生物學實驗題出錯的點主要集中在實驗現(xiàn)象解釋和原因分析、實驗設計和實驗思路的書寫等兩種題型。筆者發(fā)現(xiàn),在一輪復習中出現(xiàn)的生物學實驗經(jīng)典錯題主要來自2017—2021年的全國卷高考真題、南寧市的模擬考試題等,涉及的考查內(nèi)容主要有代謝、調(diào)節(jié)、遺傳等知識,如光合作用、基因位置的判定及生物學育種、動物和人體生命活動調(diào)節(jié)、植物激素調(diào)節(jié)。學生的錯處就是學生學習的難點所在,重做經(jīng)典錯題是幫助學生攻克學習難點的有效方式。為此,筆者對學生在一輪復習練習、月考、模擬考、周測、限時訓練中的經(jīng)典錯題進行歸類,并以學案的形式印發(fā)給學生重做。學生通過重做錯題對薄弱知識點進行了鞏固,提高了邏輯能力與解題能力,達到了熟能生巧、舉一反三的學習效果。
三、生物學實驗專題二輪復習的成效與反思
(一)生物學實驗專題二輪復習取得的成效
筆者通過認真研究分析19套高考真題,總結(jié)出高考中生物學實驗題的??键c、學生的易錯點和難點,并給出針對性強的解題策略,同時重點強化教材基礎實驗知識題、實驗原因分析題、實驗思路題等類型試題的答題模式。通過生物學實驗專題二輪復習,學生解答生物學實驗題的能力明顯提高,幾次階段性考試的成績進步明顯。一方面,生物學實驗題的考查方式主要是選擇題及客觀題,通過幾次考試的針對性比較后,可以看出學生的選擇題審題能力提高了,答題效率改善明顯。另一方面,筆者選取了與高考選擇題題型、考法相似的2022年1月玉林市聯(lián)考、2022年4月南寧市第二次模擬考及2022年5月金太陽聯(lián)考的相關(guān)試題進行比較分析,分析結(jié)果如表3、表4、表5所示。通過分析可知以下三點效果。一是在選擇題方面,學生審題、抓關(guān)鍵詞的能力明顯提高,能在短時間內(nèi)找到突破口,并靈活運用排除法、分對法等方法進行解題,答題正確率顯著提高;二是在生物學實驗原因分析題方面,書寫更加規(guī)范,答題準確性、得分率和滿分率等也顯著提高;三是在光合作用實驗原因分析題方面,可以看出在二輪復習后進行的南寧市第二次模擬考及金太陽聯(lián)考中,學生的滿分率顯著提高。而且從答題卡卷面中可以看出學生在書寫表達的規(guī)范性及準確性方面明顯提高,生物學實驗題原因分析題的得分率和滿分率方面進步明顯,同時有效降低了零分率。
(二)存在的不足及建議
一是復習成果不夠穩(wěn)固,學生的生物學實驗題得分率有一定波動。成績數(shù)據(jù)表明,在專題復習期間進行考試的答題情況較好,而在專題復習過后的聯(lián)考中,學生的答題正確率有所下降。因此,教師在進行實驗專題二輪復習時,要更加注重探索有效方法。
二是成效評估較為片面。對復習成效的評估,我們主要是依據(jù)學生幾次聯(lián)考的成績數(shù)據(jù)進行對比分析,由于題目不同、難度不同、學生狀態(tài)不同、復習程度不同等原因,使得主要依據(jù)學生答題情況對比進行成效分析的評估顯得片面,不能全面反映出實施復習的效果。在今后的實踐中,我們將不斷完善評價機制,從更多角度,以更合理、更全面的評價方式來對復習的成效進行評價。
綜上所述,在開展生物學實驗專題二輪復習過程中,教師要在鞏固夯實教材基礎實驗知識的基礎上,引導學生構(gòu)建起生物學實驗所涉及的知識網(wǎng)絡;總結(jié)出學生難以下筆的實驗設計思路題答題套路,以及需要進行邏輯推理的實驗現(xiàn)象解釋及原因分析試題的解題策略。通過有效開展生物學實驗專題二輪復習,逐個突破高考生物學實驗題考查的高頻考點和難點,在夯實學生知識基礎的同時,使學生融會貫通、舉一反三,以提高知識應用能力和解題能力。
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作者簡介:唐寧梅(1985— ),廣西臨桂人,一級教師,主要研究方向為高中生物學教育教學。