核心素养下基于概念建构的生物学复习教学

陈柯杉　赵剑

［摘 要］围绕“探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度”探究实验，通过实验探究、模型建构、模型变式等活动，训练学生的科学思维和科学探究能力，探讨如何在农业生产中合理使用植物生长素类调节剂，深化学生对“生长素的生理作用及特点”这一重要概念的理解；结合烟叶的生产，聚焦顶端优势原理，引导学生形成生命观念，培养社会责任素养。

［关键词］概念建构；核心素养；复习教学；生长素类调节剂

［中图分类号］    G633.91        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2024）08-0079-04

生物高考是一种以重要概念为命题对象，聚焦关键能力，强化素养导向的考试［1］。因此，在高三生物学一轮复习中教师应重视学生对重要概念的建构、理解和应用，通过实验探究与模型建构等活动提高学生的理解能力、探究能力、创新能力等，从而提升学生的生物学学科核心素养。

人教版高中生物学选择性必修1第5章将“生长素的生理作用”与“探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度”探究实验分列在第1节和第3节。生长素的生理作用和生长素类调节剂在生产实践中的应用是两个密切相关的内容，在一轮复习中教师应将两者有机结合进行复习，使学生真正理解相应概念的内涵和外延，同时引导学生进行实验探究和模型建构，提升学生的科学探究能力和科学思维能力，发展学生的生物学学科核心素养。下面笔者以“生长素的生理作用与生长素类调节剂的应用”专题复习为例具体探讨核心素养下基于概念建构的生物学复习教学策略。

一、复习教学

（一）创设情境，提出问题

教师创设真实情境：非洲紫罗兰是常年开花的耐阴植物，具有观赏性强、易成活的特点。为了促进非洲紫罗兰叶片尽快生根，常使用生根粉。

教师多媒体出示生根粉的成分表，待学生阅读后，提出问题：

（1）该生根粉中促进生根的主要成分是什么？

学生回答：是α?萘乙酸（NAA）。

基础知识回顾：生长素及生长素类调节剂的特点。

生长素（IAA）在植物体内含量很少，提取困难，且易分解，在生产上较少直接应用。生长素类调节剂，如α?萘乙酸（NAA）和2，4?D等，是人工合成的化学物质，与生长素有相似的生理效应，由于原料来源广泛、容易合成、效果稳定，在农林园艺生产上得到了广泛的应用。

（2）如何确定生根粉促进非洲紫罗兰叶片生根的最适浓度？

学生说出大致的研究思路。

设计意图：从生产和生活实际入手，创设真实情境，并提出问题，引发学生思考，激发学生的求知欲，同时引出在正式实验前进行预实验的意义。

（二）实验探究，图表共建

1.评价方案，设计实验

实验方案：某小组为探究NAA促进非洲紫罗兰叶片生根的最适浓度进行了如下预实验：①随机选5片非洲紫罗兰叶片，编号A、B、C、D、E；②用浸泡法（可同时介绍沾蘸法）将5组非洲紫罗兰叶片的下端分别浸泡在不同浓度梯度的NAA溶液中，处理数小时，扦插培养；③一段时间后，观察五组非洲紫罗兰叶片的生根情况，列表统计每组非洲紫罗兰叶片的平均根长（见表1）。

提出问题：该实验方案存在明显的不足，如何修改？

教师针对预实验的方案，引导学生根据实验设计的原则进行评价：每组一片非洲紫罗兰叶片，数量过少——违反平行重复性原则；非洲紫罗兰叶片生长状况及大小不一致——违反等量性原则；无清水对照组——违反对照性原则；没有说明扦插的环境是否相同且适宜——违反单一变量原则。特别要指出的是，该预实验中需要与清水组对照才能证明生长素类调节剂对植株生根是促进作用还是抑制作用。

设计意图：通过对预实验方案的评价，培养学生的科学思维和科学探究素养。

2.结果分析，表图转换

提供改进实验方案后生物兴趣小组所记录的实验数据（见表2），实验数据中NAA浓度及平均根长均来源于人教版高中生物学选择性必修1教师用书P240—241。

将表2中的实验数据转换成柱形图。让一名学生在黑板上绘制柱形图（见图1），其他学生在学案上绘制柱形图。

分析柱形图可直观地看出，在10-8～10-6 mg/mL柱状虚线之间存在促进生根的最适浓度，因此正式实验时应选择在10-8～10-6 mg/mL之间的缩小浓度梯度进行。

强调：正式实验不需要存在空白对照组，各实验组间为相互对照（对比实验）。

将柱形图转换成坐标曲线图（见图2），学生间互评。

教师引导学生识“标”（横坐标和纵坐标）、明“点”、析“线”，对照曲线图，描述NAA对促进植物生根的作用。

图2清晰地表示出NAA低促高抑的特点。具体的变化趋势是：AB段随着生长素浓度增加，促进作用增强；BC段随着生长素浓度增加，促进作用在减弱；CD段随着生长素浓度增加，抑制作用增强。

设计意图：利用真实的实验数据，通过图表转换，引导学生建构生长素的生理作用坐标曲线，领悟曲线图的点、线及变化趋势，培养学生分析、处理与表达信息的能力。

（三）模型建构，深化理解

出示题目：图3为生长素浓度与所起作用的关系曲线，请回答下列问题：

（1）若某幼苗已表示出向光性，测得其向光面的生长素浓度为图3中m，则其背光面生长素浓度范围为               。

（2）若水平放置的幼苗表现出根的向地性、茎的背地性，测得茎的近地侧浓度为2m，则茎的远地侧浓度             ；如测得根的远地侧浓度为m，则根的近地侧浓度              。

（3）如图为表现出顶端优势的植物，测得顶芽的生长素浓度为m，则紧挨其下的侧芽处的生长素浓度             。

教师引导学生建构模型，并从生长素的浓度、植物细胞的成熟情况和器官的不同种类总结生长素的作用特点：一般情况下，生长素在浓度较低时促进生长，在浓度较高时抑制生长。

设计意图：让学生通过模型建构，了解茎的向光性、茎的背地生长、根的向地性和顶端优势产生的原因，深化学生对植物生长素作用特点的理解。

（四）模型变式，迁移应用

1.模型变式

为了检测学生对生长素的作用特点的掌握程度，教师设计下列两个模型（如图4和图5）及变式：

变式1.（生长素浓度与植物不同器官生长反应的关系）①对同一器官（根或芽或茎）而言，生长素的作用与浓度有什么关系？②如图4中A、A1、B1三点对应的生长素浓度对植物的根、芽、茎的作用分别是什么？由此，你可以得出什么结论？③三种器官所对应的生长素最适浓度分别为多少？敏感度的顺序如何？

该变式先从相同的角度即都有“低促高抑”的作用，巩固学生对生长素的作用特点的掌握；再从差异的角度：“同一器官不同浓度、同一浓度不同器官，促进植物的根、芽、茎生长的最适浓度依次升高”，说明不同植物及同一植物的不同器官对生长素的敏感度是不同的。

变式2.（生长素浓度与不同植物生长反应的关系）比较两种植物对生长素敏感度大小的关系，并思考在农业生产上有何应用。

不同种类的植物对生长素的敏感度不同，如双子叶植物比单子叶植物敏感。在农业生产上，较高浓度的生长素类调节剂可作为除草剂，除去单子叶农田中的双子叶杂草，同时还可以促进单子叶农作物的生长。

在生产上，不同种类的植物生长调节剂施用的对象不同，同一种类的植物生长调节剂在使用的过程中，施用浓度、施用时间、施用部位以及施用时植物的生理状态和气候等条件，都会影响施用效果，进而影响作物的产量和产品的品质，还可能给人类的健康和环境带来不利影响。因此，在我国，植物生长调节剂属于农药管理范围，其生产、销售和使用都有明确规定。

设计意图：使学生理解植物或器官对生长素的敏感度是相对的，不同植物、不同器官或者不同成熟状态下对生长素的敏感度是不同的；结合生长素类调节剂的应用，分析植物生长素类调节剂在应用过程中存在的问题，强化学生的社会责任感。

2.迁移应用

［小组合作探究］

（1）将植物横放后根和茎分别表现出向地性和背地性，结合选择性必修1第108页的“淀粉—平衡石假说”建构概念图，解释植物的根表现出向地性和茎表现出背地性的原因。学生通过小组合作探究与交流展示，以及互评，最终形成概念图（如图6）。

（2）科学家在研究小麦胚芽鞘的向光生长时，发现生长素分布不均也能引起根的背光生长现象，现测得图7中A、B、C、D四处与图8中生长素浓度的对应关系，请解释根背光生长的原因。

由于单侧光照的原因，生长素由向光侧运输到背光侧，使A、B、C、D四处生长素的浓度关系为：[A

设计意图：采用小组合作的方式探究根表现出向地性、茎表现出背地性、根表现出背光性与茎表现出向光性的原因，调动学生参与学习的积极性，培养学生的知识获取和迁移应用能力。通过深入思考植物向光性、向地性的意义，使学生树立生命观念。

（五）聚焦生产，落实责任

（1）烟草属于双子叶植物，烟草的生长周期分为育苗期、现蕾期、品质形成期、成熟期。如何利用所学知识，采取可行的措施，来获得较高质量、较大产量的烟叶呢？

（2）2022年烟草行业工商利税总额为14 413亿元，每天高达近40亿，全国超3.5亿烟民为国家和地方财政增收、经济发展作出的贡献是巨大的。但我国每包香烟上都标注“吸烟有害健康” ，学校也经常做禁烟教育。你如何看待这个问题？我们自身又可以做些什么呢？

设计意图：设置两个聚焦生产的问题引发学生思考，让学生能将所学知识应用到实践生产中，提升学生的知识应用能力和解决问题能力，培养学生的社会责任素养。

二、教学反思

《中国高考评价体系》通过明确“核心价值、学科素养、关键能力、必备知识”四层考查内容，要求学生储备基础性、通用性知识，能在不同情境下利用所学知识和技能处理复杂任务，具有学科观念和实践、创新精神，并在此过程中逐步形成正确价值观［2］。本专题的复习教学紧扣此要求，通过创设真实情境引入问题，以生长素的生理作用特点为主线，引导学生探讨生长素类调节剂促进生根的最适浓度。通过实验方案评价和实验设计，巩固学生对实验设计的基本原则和方法的理解与运用，提升学生的科学探究能力。在课程教学设计上，以学生为中心，利用真实的实验数据，让学生通过图表转换建构生长素的生理作用曲线图，训练学生的图表转换能力，培养学生分析、处理、表达信息的能力；注重核心概念建构及生物学原理的应用，发展学生的科学思维。复习教学过程中，教师引导学生关注生命现象和生产实践，将理论与实际相联系，培养学生的社会责任素养。如果能在课余时间让学生开展相关实验探究活动，就可以让学生更深层次地理解生长素的作用特点。通过师生合作、生生合作可以提高复习效率，进一步拓展复习的深度。

［   参   考   文   献   ］

［1］  中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准：2017年版2020年修订［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］  教育部考试中心.中国高考评价体系［M］.北京：人民教育出版社，2019.

（责任编辑 黄春香）