實(shí)驗(yàn)情境命題下的專題復(fù)習(xí)課堂構(gòu)建

摘要：本文圍繞高考試題中實(shí)驗(yàn)情境的命題特點(diǎn)與趨勢，以“神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)的關(guān)系”專題為例，提出應(yīng)立足教材內(nèi)容考查實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)，融入真實(shí)科研實(shí)驗(yàn)情境考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以及依托情境閱讀闡述實(shí)驗(yàn)研究的原理與結(jié)論的專題備考策略，以幫助學(xué)生攻克實(shí)驗(yàn)情境試題得分率低的短板。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)情境；高考；實(shí)驗(yàn)變量；專題復(fù)習(xí)；情境閱讀

文章編號(hào)：1003-7586（2024）02-0093-04 中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

實(shí)驗(yàn)是生物學(xué)科特色教學(xué)模塊之一，其可幫助學(xué)生深入認(rèn)識(shí)與理解生物學(xué)的知識(shí)與規(guī)律。新高考生物試題在實(shí)驗(yàn)題型中注重科學(xué)思維與科學(xué)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(shè)問方式多樣化。結(jié)合近幾年的備考經(jīng)驗(yàn)反饋，學(xué)生在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)情境試題中普遍得分率較低。在一輪復(fù)習(xí)后，學(xué)生已能獨(dú)立建立以章節(jié)為單元的知識(shí)構(gòu)架，但在面對(duì)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)情境試題時(shí)，仍缺乏知識(shí)遷移、綜合應(yīng)用的問題解決能力。因此，在二輪復(fù)習(xí)中教師應(yīng)基于高考評(píng)價(jià)體系及學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的需求，有計(jì)劃地制訂和實(shí)施跨章節(jié)的實(shí)驗(yàn)情境專題復(fù)習(xí)，本文以“神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)的關(guān)系”專題為例，幫助學(xué)生掌握與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)情境的答題策略。

1高考試題命題分析

科學(xué)思維能力已成為當(dāng)前高考試題考查的重要指標(biāo)，而情境化的命題則是其評(píng)價(jià)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(guān)“神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)”專題的高考題中發(fā)現(xiàn)，以實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究重癥肌無力的致病機(jī)理、2022年山東卷第23題研究迷走神經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)體活動(dòng)的機(jī)制、2022年全國乙卷第30題探索家兔甲狀腺激素的合成和調(diào)節(jié)機(jī)制等等。這類試題的考點(diǎn)側(cè)重考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路、實(shí)驗(yàn)操作、對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果的分析。此外，還有試題以實(shí)驗(yàn)情境為鋪墊進(jìn)一步考查學(xué)生模型建構(gòu)的科學(xué)思維能力。

生物學(xué)是一門依托實(shí)驗(yàn)探究來認(rèn)識(shí)生命現(xiàn)象與規(guī)律的學(xué)科，《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的水平3-3指出，學(xué)生要能夠針對(duì)特定情境提出可探究的生物學(xué)問題或生物工程需求，基于給定的條件，設(shè)計(jì)并實(shí)施探究實(shí)驗(yàn)方案或工程實(shí)踐方案，運(yùn)用多種方法如實(shí)記錄和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由此可見，生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能已作為培養(yǎng)學(xué)生生物核心素養(yǎng)中的一項(xiàng)硬性能力指標(biāo)。因此，教師在本專題的復(fù)習(xí)中應(yīng)融合當(dāng)前高考命題趨勢，以多樣化的實(shí)驗(yàn)情境作為訓(xùn)練載體，以任務(wù)式教學(xué)推動(dòng)課堂的進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)學(xué)生必備知識(shí)的復(fù)習(xí)與關(guān)鍵能力的培養(yǎng)。

2基于實(shí)驗(yàn)情境命韙的專題復(fù)習(xí)課堂構(gòu)建

2.1專題知識(shí)的歸整

“神經(jīng)調(diào)節(jié)”與“體液調(diào)節(jié)”為人教版（2020修訂版）選擇性必修1第2、3章的內(nèi)容，這兩章包含了動(dòng)物與人體的神經(jīng)調(diào)節(jié)、體液調(diào)節(jié)兩大板塊知識(shí)，課時(shí)內(nèi)容跨度較大，涵蓋豐富的生物學(xué)概念與生命規(guī)律的知識(shí)，同時(shí)存在很多對(duì)復(fù)雜的生命現(xiàn)象的原理或本質(zhì)的探討與分析?！墩n程標(biāo)準(zhǔn)》要求教師在教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)動(dòng)物和人通過神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)的機(jī)制來維持生物體的穩(wěn)態(tài)的過程中，逐步形成結(jié)構(gòu)與功能觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀的生命觀念。二輪復(fù)習(xí)中，學(xué)生需要對(duì)已掌握的知識(shí)重構(gòu)且建立不同章節(jié)之間的內(nèi)在聯(lián)系。然而一方面考慮到二輪復(fù)習(xí)時(shí)間相對(duì)緊湊，另一方面階段性的調(diào)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(shí)的重難點(diǎn)以及高考中的高頻考點(diǎn)一一“神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)的關(guān)系”，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)情境命題的知識(shí)框架（見圖1）。

2.2實(shí)驗(yàn)情境命題的創(chuàng)設(shè)

實(shí)驗(yàn)情境命題是指以教材中的知識(shí)、經(jīng)典實(shí)驗(yàn)或者真實(shí)的科研驗(yàn)證性及探究性實(shí)驗(yàn)過程作為試題命制的背景，整合高中教材中的基礎(chǔ)知識(shí)，通過創(chuàng)設(shè)具有邏輯性的設(shè)問以達(dá)到考查學(xué)生必備知識(shí)的要求，同時(shí)借助實(shí)驗(yàn)的整體設(shè)計(jì)與結(jié)果的探究來訓(xùn)練與提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。實(shí)驗(yàn)情境試題的命制與常規(guī)情境的試題不同，實(shí)驗(yàn)情境的試題綜合性強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的能力和思維要求較高，除了考查學(xué)生相應(yīng)板塊的生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)外，還要求學(xué)生具備生物實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)，即能圍繞實(shí)驗(yàn)的目的和原理，明確實(shí)驗(yàn)變量的設(shè)置及實(shí)驗(yàn)具體的操作步驟，又能夠?qū)?shí)驗(yàn)的結(jié)果與結(jié)論進(jìn)行一致性作答，在一定程度上能夠達(dá)到高階思維的訓(xùn)練與高層次的學(xué)業(yè)要求。筆者通過分析近三年高考題中本專題的實(shí)驗(yàn)情境設(shè)置特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，試題側(cè)重于考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)分組與變量設(shè)置的策略、實(shí)驗(yàn)步驟的完善、實(shí)驗(yàn)思路的設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論的分析討論，因此試題的命制可圍繞著這些設(shè)置實(shí)驗(yàn)情境。

2.2.1立足教材內(nèi)容，考查實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)

二輪復(fù)習(xí)不再是教師直接對(duì)教材的知識(shí)進(jìn)行陳述性地講解，而是需要教師站在一個(gè)更高的角度，幫助學(xué)生建立教材知識(shí)與考卷試題中知識(shí)應(yīng)用之間的聯(lián)系。教師在開啟專題復(fù)習(xí)課時(shí)，以問題情境導(dǎo)人，當(dāng)人體周圍環(huán)境的溫度發(fā)生變化，機(jī)體會(huì)做出什么調(diào)整呢？利用下方的情境試題復(fù)習(xí)體溫調(diào)節(jié)的原理和過程，以實(shí)驗(yàn)情境提升學(xué)生獲取信息、分析與書寫實(shí)驗(yàn)探究目的、實(shí)驗(yàn)變量（即自變量、因變量、無關(guān)變量）、實(shí)驗(yàn)步驟與結(jié)論的能力。

（2022年湖南卷）當(dāng)內(nèi)外環(huán)境變化使體溫波動(dòng)時(shí)，皮膚及機(jī)體內(nèi)部的溫度感受器將信息傳入體溫調(diào)節(jié)中樞，通過產(chǎn)熱和散熱反應(yīng)，維持體溫相對(duì)穩(wěn)定。回答下列問題。

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

（2）機(jī)體產(chǎn)熱和散熱達(dá)到平衡時(shí)的溫度即體溫調(diào)定點(diǎn)，生理狀態(tài)下人體調(diào)定點(diǎn)為37℃。病原體感染后，機(jī)體體溫升高并穩(wěn)定在38.5℃時(shí)，與正常狀態(tài)相比，調(diào)定點(diǎn)______（填“上移”“下移”或“不變”），機(jī)體產(chǎn)熱______。

（3）若下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞損毀，機(jī)體體溫不能維持穩(wěn)定。已知藥物A作用于下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞調(diào)控體溫?，F(xiàn)獲得A的結(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)中樞調(diào)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(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)，其中甲組作為對(duì)照組，請(qǐng)完善實(shí)驗(yàn)方案并寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

③由甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論：_________________。

④由甲、乙、丙、丁四組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論：___________________________。

設(shè)計(jì)意圖 體溫調(diào)節(jié)是教材中闡述神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)關(guān)系的一個(gè)重要例子。第（1）問是對(duì)教材基礎(chǔ)知識(shí)的考查，要求學(xué)生具有扎實(shí)的體溫調(diào)節(jié)原理知識(shí)，能寫出機(jī)體散熱的途徑。第（2）問以體溫調(diào)定點(diǎn)作為體溫調(diào)節(jié)的補(bǔ)充知識(shí)，要求學(xué)生根據(jù)題干信息對(duì)機(jī)體處于特殊狀態(tài)時(shí)的體溫調(diào)節(jié)進(jìn)行推理判斷，運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)分析與解釋簡單情境中的生命現(xiàn)象，對(duì)可能出現(xiàn)的結(jié)果或發(fā)展趨勢做出解釋或預(yù)測，屬于生物學(xué)核心素養(yǎng)科學(xué)思維的考查。第（3）周圍繞體溫調(diào)節(jié)的作用機(jī)制創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)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(diào)節(jié)中樞調(diào)控體溫”，此實(shí)驗(yàn)要細(xì)分為兩個(gè)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(diào)節(jié)中樞調(diào)控體溫。因此，在復(fù)習(xí)過程中指導(dǎo)學(xué)生緊扣實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?duì)實(shí)驗(yàn)三大變量（即自變量、因變量及無關(guān)變量）進(jìn)行剖析，準(zhǔn)確設(shè)置分組；若題干已給實(shí)驗(yàn)步驟有多個(gè)變量，在遵守單一變量原則的基礎(chǔ)上通過增加或減少實(shí)驗(yàn)變量，構(gòu)建多組實(shí)驗(yàn)（見圖2），并依據(jù)不同組別實(shí)驗(yàn)結(jié)果的關(guān)聯(lián)性對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行有效的總結(jié)。

2.2.2融入真實(shí)科研實(shí)驗(yàn)情境，考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題型一直以來都是生物學(xué)高考試題中多項(xiàng)能力考查的載體，如理解能力、信息獲取能力、實(shí)驗(yàn)與探究能力以及綜合運(yùn)用能力等，非常契合當(dāng)前以關(guān)鍵能力為導(dǎo)向的考查要求。高考題中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的題型多以探究性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)作為題材，無論是何種類型，實(shí)驗(yàn)選材、變量的設(shè)定、操作步驟等環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)都要圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪@個(gè)核心來展開；同時(shí)，大量的真實(shí)科研實(shí)驗(yàn)情境不斷滲透到高考試題中，因此，教師要引導(dǎo)學(xué)生有效獲取實(shí)驗(yàn)情境的核心信息，完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，也可通過以教材中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)設(shè)置變式，要求學(xué)生寫出實(shí)驗(yàn)思路的方式進(jìn)行訓(xùn)練。教師創(chuàng)設(shè)情境，食用辣椒后有什么現(xiàn)象？機(jī)體如何進(jìn)行調(diào)節(jié)？調(diào)節(jié)的過程有哪些？接著，借助2021年諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng)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(shí)受體電位蛋白（TRPV1）的作用機(jī)制作為真實(shí)的科研實(shí)驗(yàn)情境為例，訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維的同時(shí)提升解決試題問題的能力。

辣椒素是紅辣椒的活性成分，對(duì)人類和其他哺乳動(dòng)物都有刺激性并可使皮膚產(chǎn)生灼燒感?？蒲泄ぷ髡哐芯堪l(fā)現(xiàn)：辣椒索型瞬時(shí)受體電位蛋白（TRPVl）是一種非選擇性陽離子通道，激活后促進(jìn)細(xì)胞外Ca2+、Na+內(nèi)流，進(jìn)而介導(dǎo)一些基本的生理功能，如神經(jīng)遞質(zhì)釋放、肌肉細(xì)胞收縮等。TRPV1不僅對(duì)辣椒素有反應(yīng)，高溫同樣能激活它。當(dāng)處于溫度在43℃以上的外界環(huán)境時(shí)，TRPV1就會(huì)打開，最終產(chǎn)生痛覺?；卮鹣铝袉栴}。

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

（2）辣椒素與TRPV1結(jié)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(diào)節(jié)。吃過辣椒的兒童會(huì)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(shí)TRPV1所在的細(xì)胞產(chǎn)生興奮，通過傳入神經(jīng)傳到_________，產(chǎn)生熱覺。

（4）研究發(fā)現(xiàn)，辣椒素能促進(jìn)家兔產(chǎn)生胰島素。為研究食用辣椒素是否只通過TRPV1發(fā)揮作用。請(qǐng)使用下列實(shí)驗(yàn)條件簡要寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)意圖本題以“辣椒素”為背景，考查學(xué)生神經(jīng)體液調(diào)節(jié)的相關(guān)知識(shí)，難點(diǎn)在于根據(jù)題干信息設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究食用辣椒素是否只通過TRPV1發(fā)揮作用并分析實(shí)際驗(yàn)結(jié)果。第（1）至第（3）問要求學(xué)生具有一定的生物學(xué)信息觀念，能有效運(yùn)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(yùn)用歸納的科學(xué)思維表述生物學(xué)規(guī)律，并且能夠準(zhǔn)確地利用文字闡述生命現(xiàn)象的原理和過程，屬于生物學(xué)核心素養(yǎng)生命觀念的考查。第（4）問要求學(xué)生基于科研情境設(shè)計(jì)可實(shí)施性的探究性實(shí)驗(yàn)方案，在解決此類試題時(shí)教師可以幫助學(xué)生構(gòu)建此類題型的答題流程模式圖，如圖3所示，引導(dǎo)學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)和目的，嚴(yán)格設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)組別的變量設(shè)置及結(jié)果的觀察。在預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生借助探究性實(shí)驗(yàn)的結(jié)論答題模式“若……，則……”進(jìn)行分類闡述，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的文字表達(dá)能力。

2.2.3依托情境閱讀，闡述實(shí)驗(yàn)研究的原理與結(jié)論

高考評(píng)價(jià)體系中的關(guān)鍵能力包括知識(shí)獲取能力、實(shí)踐操作能力和思維認(rèn)知能力，這三大能力的關(guān)鍵仍然是閱讀力、思考力和表達(dá)力。這就要求學(xué)生能夠有效閱讀和獲取文本信息，通過思維的加工嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確地表達(dá)相關(guān)的生物學(xué)原理，因此教師可借助情境閱讀訓(xùn)練以提升學(xué)生的信息獲取、問題解決的能力。情境閱讀是一種高階的學(xué)習(xí)技能，其有兩層遞進(jìn)的內(nèi)涵，即閱讀已創(chuàng)設(shè)好的情境內(nèi)容，并能將情境內(nèi)容內(nèi)化為閱讀者自身的知識(shí)，達(dá)到、超越情境中涉及的層次。在以科研實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境的試題中情境通常以文段和多種圖表呈現(xiàn)，針對(duì)此類情境，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過“泛讀－精讀－解讀”的模式，從泛讀圈域關(guān)鍵詞逐漸過渡到能梳理情境中與教材關(guān)聯(lián)的知識(shí)，最后整合知識(shí)解決實(shí)驗(yàn)情境中闡明原理或結(jié)論性的問題。

如可選用2021年北京卷第18題進(jìn)行專題訓(xùn)練。試題以血糖調(diào)節(jié)為整體情境，融入對(duì)當(dāng)前醫(yī)學(xué)新研發(fā)的“智能”胰島素lA的作用機(jī)制的研究，將人體血糖調(diào)節(jié)知識(shí)作為情境支架，要求學(xué)生通過情境閱讀沿著設(shè)問逐步理清“智能”胰島素lA、GT與胰島素受體之間的關(guān)系后，獲取、整合圖表情境中的有效信息對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行科學(xué)的闡述，進(jìn)而推理出IA調(diào)控血糖的機(jī)制并繪制其作用機(jī)制的概念模型。本試題的情境閱讀訓(xùn)練，一方面有利于增強(qiáng)學(xué)生的閱讀與書面表達(dá)的能力，另一方面可提升學(xué)生的科學(xué)建模思維，契合生物學(xué)核心素養(yǎng)中科學(xué)思維的考查。

3專題備考策略啟示

3.1緊跟課標(biāo)與高考試題導(dǎo)向，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本技能的訓(xùn)練

在日常教學(xué)中，教師需密切關(guān)注課標(biāo)的要求及高考的命題趨勢，熟悉高考試題的考查與設(shè)問方式。教師在設(shè)置實(shí)驗(yàn)情境專題時(shí)，不僅要重視專題內(nèi)容要素，在知識(shí)內(nèi)容的呈現(xiàn)上還要做到詳略得當(dāng)、重難點(diǎn)明晰。同時(shí)，教師在專題復(fù)習(xí)中需滲透實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思想，重視教材中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的講解與變式訓(xùn)練。

3.2重視教材主干知識(shí)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用

學(xué)生在解決實(shí)際問題中所需的必備知識(shí)，正是培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ幕A(chǔ)所在。因此，教師需回歸教材中經(jīng)典實(shí)驗(yàn)所涉及的主干知識(shí)，提煉出相關(guān)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)研究方法與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，引導(dǎo)學(xué)生搭建不同章節(jié)知識(shí)的聯(lián)系，幫助學(xué)生建立“實(shí)驗(yàn)情境解決問題關(guān)聯(lián)知識(shí)”的試題分析與解題思路。

3.3關(guān)注科研前沿與社會(huì)熱點(diǎn)，積攢實(shí)驗(yàn)新情境素材

生物學(xué)科是一門不斷向前邁進(jìn)、不斷更新人類認(rèn)知的學(xué)科。在實(shí)驗(yàn)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(xué)、生命與健康、環(huán)境與資源等科研成果或社會(huì)性議題中挖掘?qū)嶒?yàn)新情境，依托專題知識(shí)的邏輯性自主命制試題，為學(xué)生搭建創(chuàng)薪訓(xùn)練、提升思維高度的平臺(tái)。