高中生物原因解释类问题解题技巧及提升策略

云南省临沧市第二中学（677000）陶 舒

在一次期末的高中生物试卷讲评过程中，笔者发现学生对原因解释类问题存在很多疑惑，很多时候学生的答案似是而非，甚至答非所问。针对这些问题，笔者结合试卷讲评课以及近几年的高考题，总结了高中生物原因解释类问题的解题技巧及提升策略。

一、原因解释类问题的解题技巧

（一）逆向思维法

［例1］研究人员在调查某一沙地的植被演替时发现，随着演替的进行，单位面积灌木群落合成的有机物比草本群落多，原因是_______。

本题学生的答案多是“灌木群落的营养结构更复杂”，也就是说在遇到群落问题时，学生往往围绕群落的相关考点进行分析，思维具有一定的局限性。对此，教师可利用逆向思维法引导学生分析问题，将问题与所学知识联系起来，帮助学生找到问题与答案的连接点。即从“有机物多”开始逆向分析，设问：有机物多与植物的哪些生理过程有关？学生可以联想到有机物含量与光合作用、呼吸作用有关，再分析影响光合作用的环境因素有光照强度、二氧化碳浓度、温度等，最后结合灌木群落和草本群落的结构特点即可得出答案：灌木群落的垂直结构更复杂，对光能的利用率更高，光合作用更强。这个分析过程就是由“有机物多”逆推出“光合作用强”，再逆推出“光照强度”这个环境因素，最后找到“垂直结构”，建立起了答案与问题之间的逻辑联系，笔者称这样的解题方法为“逆向思维法”。本题分析过程如图1所示。

图1

（二）逐项排除法

［例2］图2表示兴奋通过神经—骨骼肌接头引起骨骼肌收缩的部分过程。突触小泡释放乙酰胆碱（ACh）作用于A（受体兼Na+通道），通道打开，Na+内流，产生动作电位。兴奋传导到B（另一受体）时，C（Ca2+通道）打开，肌质网中Ca2+释放，引起肌肉收缩。

图2

研究小组去除培养液中全部的Ca2+，其他条件不变，然后对坐骨神经施加一定的刺激，结果虽然神经纤维产生动作电位，但是腓肠肌未收缩。对轴突末梢的研究发现，其膜上有Ca2+通道，突触小体中也有一定数量的突触小泡。据此推测Ca2+的作用是__________________________。

此题对学生的能力要求较高，学生除要具备扎实的神经系统兴奋传导的相关知识外，还要有较强的信息处理能力。解答此题时，由于题干所给信息量过大，学生不能从题干中提取有效的答题信息，因此无从下手。教学中，教师首先让学生明确施加刺激引起肌肉收缩需要保证兴奋传导通路的完整，即神经纤维能正常传导，突触处能正常传递；然后分析实验现象：去除Ca2+施加一定刺激，神经纤维产生动作电位，但腓肠肌不收缩（说明去除Ca2+不影响兴奋在神经纤维上的传导，但是影响了突触处的传递）；接着引导学生将解决问题的着眼点放在突触上，突触处的正常传递要考虑两点：突触前膜是否能正常释放神经递质，神经递质是否能与突触后膜上的受体正常结合；最后引导学生利用题干所给信息“膜上有Ca2+通道，突触小体中也有一定数量的突触小泡”推断出：Ca2+的作用是促进突触小泡与突触前膜融合，释放神经递质。本题分析过程如图3所示。

图3

在以概念图的形式呈现知识之后，引导学生根据题意逐项分析、逐项排除，最终做出正确判断。笔者称这样的解题方法为“逐项排除法”。

（三）分项解释法

［例3］某沙地的优势种是耐风沙与干旱的灌木，而不是草本或乔木。一般这类灌木的根茎干重比大于乔木，请尝试解释其适应性较强的原因：__________________________________________。

这个问题初看并不难，学生很容易提取到“灌木根茎干重比大于乔木”这个有效信息，从而得出类似“根系发达，有利于吸收水分，表现出对干旱的适应性”这样的答案，但是严格来说，此类答案只解释了灌木沙地适应性的一方面，并不完整。题干表述的灌木沙地适应性的表现是“耐风沙与耐干旱”，对比灌木、草本与乔木的特点，就可分别对“耐风沙”和“耐干旱”做出解释，即灌木树冠低矮，具有很强的防风固沙的能力，且根系发达，能从土壤中吸取较多水分。

这样的问题，需要学生有缜密、周全、清晰的思维模式。针对题干所提现象逐项解释原因，以确保回答的完整性，笔者称这样的解题方法为“分项解释法”。

（四）对比分析法

这种方法主要用在实验设计题的解答上。

［例4］渐冻症（ALS）是一种慢性、进行性的神经系统变性疾病，表现为进行性加重的骨骼肌无力、萎缩等。

（1）研究发现“渐冻症”的病因之一是：神经元之间一种兴奋性神经递质谷氨酸过度堆积，引起突触后膜通透性增强，导致神经细胞涨破，神经细胞涨破的原因是_____________。

（2）新发明的牛磺脱氧胆酸和苯丁酸钠的复合制剂（AMX0035）能显著减缓ALS 的发展进程。请以小鼠离体神经细胞、高浓度谷氨酸溶液、神经细胞培养液、AMX0035溶液为材料设计甲、乙、丙3组实验，验证AMX0035 能减少由谷氨酸积累而造成神经细胞死亡的效果。

实验思路：___________________________。

结果预测：____________________________。

第（2）小题令很多学生感到畏惧。从学生给出的答案中可以看出，学生未读懂实验原理，不清楚实验材料的用途，从而导致错答。本题题干中的关键信息有：（1）ALS 的病因之一是谷氨酸过度积累导致神经细胞涨破；（2）AMX0035 能减缓由谷氨酸积累造成的ALS 发展进程。因此，根据对照原则，实验应包含一组正常培养神经细胞的对照组，一组添加高浓度谷氨酸的对照组，还有一组就是验证AMX0035 溶液作用的实验组。学生通过对比分析得出如下三组实验的差异。

A组：离体神经细胞+神经细胞培养液

B组：离体神经细胞+神经细胞培养液+高浓度谷氨酸

C组：离体神经细胞+神经细胞培养液+高浓度谷氨酸+AMX0035溶液

通过这样的分析，学生可以清楚地梳理出实验中的无关变量和自变量，然后根据“选材、分组、编号”“描述变量控制”“观测指标”实验设计三部曲来组织语言回答实验思路。

上述解题方法能够训练学生的归纳与概括、演绎与推理的能力，是培养学生生物学学科核心素养的一条有效途径，笔者称之为“对比分析法”。

（五）承前启后法

［例5］用一段由放射性同位素标记的DNA 片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P 标记的脱氧腺苷三磷酸（dATP，dA−Pα～Pβ～Pγ）等材料制备了DNA 片段甲（单链），对W 基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如图4所示。

图4

回答下列问题：

（1）该研究人员在制备32P 标记的DNA 片段甲时，所用dATP 的α 位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是____________________________________。

（2）该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品，在混合操作之前去除了样品中的RNA 分子，去除RNA分子的目的是________________________。

（3）为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W 基因结合，需要通过某种处理使样品中的染色体DNA________________________。

（4）该研究人员在完成上述实验的基础上，又对动物细胞内某基因的mRNA 进行了检测，在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA，这种酶是__________________________________________。

本题创设利用放射性同位素标记技术研究基因定位的问题情境，要求学生根据实验流程示意图分析各步骤的操作目的及所依据的原理，对学生知识的迁移和应用能力要求较高，有一定难度。第（2）小题要求学生解释去除样品中RNA 分子的目的，若学生未完整阅读整道题，只关注题干和第（1）、第（2）小题的话，就会感到茫然，但如果继续往下读题，就会发现第（3）小题给了提示，即本题涉及的基因定位原理是碱基互补配对原则，主要技术手段是DNA 分子杂交技术，故而可得出去除样品中RNA 分子的目的：防止制备的单链DNA 片段甲与单链的RNA碱基互补配对，影响实验。

像这样利用题干前后信息综合审题的解题方法，笔者称之为“承前启后法”。

二、提升解题技巧的策略

（一）夯实基础知识，构建学科知识框架

在没有扎实基础知识的基础上谈解题技巧提升都是空中楼阁。教师在日常教学中要注意基础知识、基本原理的检查和落实，注重学生的思维训练，减少填鸭式教学，多采用问题驱动式教学。我校提倡小组合作学习模式。在这样的学习模式下，学生自主思考、合作探究以及展示，能有效提高学生的问题分析能力、语言表达能力，提升学生的学科核心素养以及应试能力。单元教学结束后，教师应引导学生利用思维导图或概念图构建单元知识框架，通过这样的方式，可逐渐提高学生的知识应用和迁移能力，使学生在遇到问题时能灵活应用所学知识解决问题。

（二）提升审题能力，获取有效答题信息

从上述实例和分析中不难看出，培养学生的审题能力非常重要。培养学生的审题能力也是发展学生生物学学科核心素养的重要一环。教师应引导学生从复杂的问题情境中摒弃干扰信息，提取有效信息。在习题训练中，笔者要求学生做好以下几点：（1）勾画关键词，简单记录后寻找关键词之间的逻辑关系；（2）在遇到较复杂的生物学原理或实验过程时，尝试简明扼要地将原理或实验过程梳理成流程图，使复杂问题简单化；（3）当找不到答题方向时，要认真审题，仔细阅读题干，明确答题角度。

（三）关注教学评价，注重大概念教学

近几年，开放性试题逐渐在高考中出现，其特点是没有标准答案，要求学生答出几点即可或合理即可。很多学生认为这类题是最难的，这说明教师过于关注事实性知识的教学，基于大概念的整体教学构思不足，从而使学生出现了能力的欠缺。在生物学教学中，大概念虽然数量少却是整个学科体系的核心，大概念下又有次位概念和重要概念。学生应通过具体的知识学习，将事实性知识概括为概括性知识，再上升为更为抽象的大概念。在深度学习的基础上，当事实性知识被遗忘之后，观念性的东西则被持久地保留下来，这种持久性的东西具有更广的应用范围。实施大概念教学，可使学生逐渐学会多角度思考问题，发展推理能力和知识迁移与应用能力，提升学科核心素养。

《普通高中生物学课程标准（2017 年版2020 年修订）》中明确提出“本课程应重视以评价促进学生的学习和发展，重视评价的诊断作用、激励作用和促进作用”“试题素材应贴近学生生活实际，以真实问题情境组织命题，应注重学生综合运用所学知识和技能解决问题的能力”。在未来的各类能力测试中，对学生学科核心素养的考查会体现得越来越明显，评价要求也会越来越高，掌握一定的解题方法与技巧有助于学生提升问题解决能力，提高解题效率，培养学习信心。