基于SOLO理论的情境类原因分析题解题策略

2022-04-27陶佳卉沈初见

中学生物学 2022年2期

陶佳卉沈初见

摘要尝试运用SOLO理论进行情境类原因分析题的难点分析，进而建构围绕科学思维培养的解题模型，以实现此类高考重难点题型的突破。

关键词情境类原因分析题 SOLO理论科学思维解题模型

中图分类号G633. 91文献标志码B

情境分析能力是高中生物学学科核心素养的重要组成部分，主要体现在学生运用生物学概念探讨、阐释生命现象及规律的能力，是对核心素养中生命观念和科学思维水平进行评价的重要方面。在高考题中，对学生情境分析能力的考查形式多样，其中情境类原因分析题是难度较大的题型，每年出现在非选择题中的概率大且失分率居高不下。然而，笔者查阅相关文献后，却鲜少发现中学生物教师对于如何突破此类高考重难点题型的研究，因而拟开展情境类原因分析题的解题策略研究，以期为一线中学教师提供思考。

1理论指导，难点分析

SOLO理论由香港大学教育心理学教授比格斯基于皮亚杰的认知理论而创立，可用于评价学生分析问题的科学思维高度，按照能力从低到高可依次划分为 5个层次。①前结构层次：学生基本上无法理解问题和解决问题，只提供了一些逻辑混乱、没有论据支撑的答案。②单点结构层次：学生找到了一个解决问题的思路，但却就此收敛，单凭一点论据就跳到答案上去。③多点结构层次：学生找到了多个解决问题的思路，但却未能把这些思路有机地整合起来。④关联结构层次：学生找到了多个解决问题的思路，并且能够把这些思路结合起来思考。⑤抽象拓展层次：学生能够对问题进行抽象的概括，从理论的高度来分析问题，而且能够深化问题，使问题本身的意义得到拓展。

情境类原因分析题是一类基于对创设情境的分析，用文字表述其中生物学现象或规律的主观性试题。针对其失分率高的原因，教师可运用SOLO理论进行分类分析。①概念定位出错：情境类原因分析题可以出现在非选择题的各类大题，其所创设的情境变化多样，内容广泛，涵盖高中阶段各类概念。处于前结构层次的学生往往情境分析能力较弱，概念掌握不牢固，所以缺乏精准定位与题设情境相应的生物学概念的能力。例如，对浙江省2018年31题第（3）小题“F1出现4种表现型的原因是”，学生没有将情境中多种表现型的生物学现象与基因重组的概念联系起来就会失分。②概念剖析不全：处于单点结构层次的学生在完成概念定位后，因对概念的剖析不够全面也会导致失分，其实就是没有找全与之相关的各方面影响因素。例如，对灯光下叶圆片上浮问题，学生只认为是光合作用产生氧气的作用，而没有意识到其为光合作用和细胞呼吸共同作用的结果。③逻辑推理缺失：此类题型常要求学生具备将创设情境与结果之间的逻辑关系环节推理出来的能力，多点结构层次的学生会因为逻辑推理环节缺少而失分，如分析出表格中某叶绿素含量高，跳过光反应环节，直接答光合作用速率。④阐释归纳不到位：主观性试题需要学生能归纳概括逻辑关系并组织文字表达清楚。概括得到的关键词不精准文字表达不规范都是常见的失分原因，处于关联结构层次的学生往往在抽象概括能力方面仍有缺陷，所以清晰而准确地呈现最终答案是其难点所在。

2模型建构，分步解析

为了解决学生因科学思维的欠缺导致情境类原因分析题失分，笔者设计了围绕科学思维培养的解题模型（图1），可以提升学生的解题速度与正确率。

①概念定位：为了使学生具备良好的情境→概念联系能力，教师引导学生从大量的情境资料中分析、提炼出关键词，再帮助学生定位所考查的生物学概念，随后将抽象的生物学概念具体化、情境化，即书写出与情境条件对应的概念定义，从而实现前结构思维层次的突破。

②剖析推理：当题设情境对应的次位概念不止一个时，其思维高度的要求从单点结构层次进入多点结构或关联结构层次，充分体现了对学生逻辑推理能力的考查。在本环节，教师引导学生剖析这些次位概念之间的逻辑关系。常见的关系类型有如图2所示的“单线式”与“多线式”。教师可以选择图2中合适的类型来体现剖析推理所得的逻辑关系，并将第一步定位的次位概念依次代入其中。

③概括阐释：当逻辑关系中涉及多个次位概念时，如果将全部定义内容都表述出来，则会出现情境针对性不强的问题。因此，教师需结合情境条件，引导学生依次将逻辑关系类型中各次位概念定义进行精准概括，然后将所得的概念名词来分别替代定义，进而使学生规范地阐释第二步所得的逻辑关系。其中，能否实现精准概括是本环节的难点所在，同时也考查了学生的思维高度是否已达到抽象拓展层次。

3实例应用

由于情境类原因分析题类型多样，考查的重难点有所差异，学生在碰到实际题型时还是较难把握，因此选取对难点突破起到关键作用的两大环节“概念定位”和“剖析推理”，举例阐述具体解题策略。

3.1概念定位类

【例1】（2020年1月·浙江生物高考）28.已知某二倍体雌雄同株（正常株）植物，基因t纯合导致雄性不育而成为雌株，宽叶与窄叶由等位基因（A、a）控制。将宽叶雌殊与窄叶正常株进行杂交实验，其F1全为宽叶正常株。F1自交产生F2，F2的表现型及数量：宽叶雌株749株、窄叶雌株251株、宽叶正常株2 250株、窄叶正常株753株。

（2）为什么F2会出现上述表现型及数量？。

解题策略：这类题型主要考查情境→概念联系能力。按照上述解题模型，本类题型解决的关键在于做好第一、二环节，即情境分析与概念定位。具体解题过程如下：①情境分析，雌雄性别和宽窄叶叶形分别由两对基因（T、t和A、a）控制，所得F2各表现型及数量为宽叶雌株749株、窄叶雌株251株、宽叶正常株2 250株、窄叶正常株753株，分析情境后，提炼得出关键词“两对基因位于非同源染色体”。②概念定位，两对基因位于非同源染色体上对应基因自由组合类的基因重组概念“F1形成配子时，等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因白由组合”。类似的高考试题，见表1，在运用“情境分析→關键词提炼→概念定位→定义情境化”的解题策略后，均有效突破了本类题型的难点。

教学建议：在情境类原因分析题中，本类题型对学生的逻辑思维层次要求相对较低，关键是培养次位概念的理解应用能力。教师在高考复习阶段可让学生将教材中重要的生物学概念及与之对应的案例一一列举出来，先引导学生分析教材的简单情境，使学生加深对这些概念的理解；然后，创设生产生活中的新情境，提升学生分析材料、提炼关键词的能力。教师通过平时对学生“概念→情境”科学思维能力的培养，使学生实现高考试题中“情境→概念”联系能力的提升。3.2剖析推理类

【例2】（2020年7月·浙江生物）30.欲研究生理溶液中K+浓度升高对蛙坐骨神经纤维静息电位的影响和Na+浓度升高对其动作电位的影响。请完善以下实验思路，预测实验结果，并进行分析与讨论

（1）完善实验思路：

组1：将神经纤维置于适宜的生理溶液a中，测定其静息电位和刺激后的动作电位并记录。

组2：将神经纤维分别置于K+浓度依次提高的生理溶液b、c。

组3：将神经纤维分别置于Na+浓度依次提高的生理溶液d、e中，测定其刺激后的动作电位，并记录。

对上述所得的实验数据进行分析与处理。

（3）简要解释组3的实验结果：。

解题策略：本类题型的难点是解题模型的第三环节“剖析推理”，即理清各次位概念间的逻辑关系。根据题设情境，定位对应的次位概念为“物质跨膜运输的影响因素”和“动作电位的影响因素”；随后，分析出这两个概念的逻辑关系为单线式类型“情境关键词→次位概念1→次位概念2→结果现象”，将情境中的具体名词对应带入，即为“生理溶液中Na+浓度提高→Na+浓度差增大，Na+的跨膜运输加快→Na+内流加快，动作电位增大”；最后，将其细化后就可得出“细胞外Na+浓度提高，膜内外的浓度差增大，兴奋时Na+通过Na+通道内流加快，动作电位增大”。

教学建议：这类题型对于剖析推理的科学思维能力要求较高。解答例2时，要注意推理过程需循序渐进，不要遗漏中间环节。例如，有些学生容易从“细胞外Na+浓度提高”直接过渡到“Na+内流加快”，而忽略了Na+跨膜运输的直接影响因素是浓度差。这似乎是漏了一个推理环节或动作电位概念掌握不牢固的问题，但从本质上是学生对易化扩散影响因素的概念掌握不到位，牵连到考查动作电位概念时出错。因而，在高考复习阶段，教师可给予学生涵盖多个次位概念的综合情境，促进学生建构概念网的形式来落实各个概念，锻炼学生归纳、梳理概念之间逻辑关系的能力。

对于侧重考查学生逻辑思维能力的情境类原因分析题，常见类型除例2外，还有多线式的概念逻辑关系，即各次位概念从多个方向影响最后的实验结果。具体案例如下：①来源去路型，如2021年1月浙江生物高考第27题“绿藻放氧速率比光反应产生O2的速率慢的理由是”，此题中光合作用是产生O2的来源，细胞呼吸是消耗O2的去路，两者的概念关系式为“表观光合速率=实际光合速率（来源）—细胞呼吸速率（去路）”，代入具体情境名词，“绿藻放氧速率=光反应产生O2速率—细胞呼吸消耗的O2”即为理由。②相互独立型，如分析午休现象的原因，一方面是由于气孔关闭，导致CO2吸收减少，另一方面是中午温度过高，导致酶活性下降，这两个相互独立的影响因素都会使光合速率下降。从这两个案例中，可以看出多线式逻辑关系的题型需要学生具备多点关联能力，对科学思维的层次要求更高，需要教师在复习阶段创设多因素影响情境，如固定化酶的实验效果影响因素、重组DNA转化成功率的影响因素等，来锻炼学生的发散性思维，实现多点关联结构层次的突破。

综上所述，基于SOLO理论的科学思维能力分析，能准确把握情境类原因分析题的失分本质。据此建构的解题模型通过分步落实难点，提供了切实有效的解题策略。