如何提升學(xué)生生物科學(xué)素養論文

　　摘要：為解決學(xué)生在認識和研究植物生物學(xué)特性過(guò)程中的關(guān)于某些特例不在現有的概念和范疇中的困惑，以學(xué)生在課外探究實(shí)踐活動(dòng)中發(fā)現的榕樹(shù)植物根系類(lèi)型等特例難于歸屬的問(wèn)題為例，通過(guò)搜集佐證資料，提出了值得商榷的增置混根系這一植物根系新類(lèi)型的建議，并對相應概念進(jìn)行了描述，由此提升了學(xué)生的生物科學(xué)素養．

　　關(guān)鍵詞：課外探究；直根系；須根系；混根系

　　引言

　　植物形態(tài)學(xué)中許多概念用于描述植物的形態(tài)結構及發(fā)育機理，但隨著(zhù)人們對概念內涵理解的加深以及對概念外延認識的不斷深入，發(fā)現部分概念不能完全反映所有植物的全部或全體，現實(shí)存在中有一些特例不在概念的范疇之內，或其特征兼顧兩個(gè)獨立且相對概念之間，這使得人們在認識和研究植物的生物學(xué)特性過(guò)程中難免會(huì )產(chǎn)生這樣或那樣的困惑．因此，引導學(xué)生利用課外實(shí)踐活動(dòng)，分析榕樹(shù)等特例植物根系的形態(tài)特征，進(jìn)而探討植物根系類(lèi)型概念的增置，以及不同類(lèi)型之間的相互關(guān)系，這十分有利于培育學(xué)生的生物科學(xué)素養．

　　１獲取信息，明確方向———引導學(xué)生明確植物形態(tài)學(xué)概念的生物學(xué)意義

　　植物形態(tài)學(xué)是研究植物體內外形狀和結構，器官的形成和發(fā)育，細胞、組織、器官在不同環(huán)境中以及個(gè)體發(fā)育和系統發(fā)育過(guò)程中的變化規律的科學(xué)．“概念是反映對象的本質(zhì)屬性的思維形式”［１］，是人們對植物進(jìn)行思維的基本單位，一般具有內涵和外延兩個(gè)基本特征，其內涵表明了概念的含義，反映了某一植物特有的屬性．如森林的概念是，以喬木樹(shù)種為主的具有一定面積和密度的木本植物群落，受環(huán)境的制約又影響（改造）環(huán)境，形成獨特的（有區別的）生態(tài)系統整體．它的屬性可以理解為喬木樹(shù)種為主、具有一定面積、具有一定密度、生態(tài)系統整體等幾個(gè)方面；植物形態(tài)學(xué)概念的外延規定了概念所反映的某一植物對象的范圍．如森林包括防護林、經(jīng)濟林、用材林、薪炭林、特殊用途林等類(lèi)型，這是從外延的視角闡釋“森林”的概念．一個(gè)概念表述內涵的內容越多，其相應的外延就越�。�那么，明確植物形態(tài)學(xué)概念就是要明確其內涵和外延，即探索概念的形成，剖析概念的內涵和外延。從邏輯學(xué)角度來(lái)講，通過(guò)定義可以明確概念的內涵，通過(guò)劃分可以明確概念的外延．明確了相應的植物形態(tài)學(xué)概念，不僅可以正確對植物加以形態(tài)學(xué)描述，而且也為植物分類(lèi)學(xué)、植物生態(tài)學(xué)、植物遺傳學(xué)以及農業(yè)、林業(yè)和醫藥等方面的研究奠定堅實(shí)地基礎．因此，學(xué)生課外實(shí)踐活動(dòng)的探究方向可以定位為對某些概念的運用及相應概念內涵與外延之間的關(guān)系進(jìn)行深入探究．

　　２收集數據，發(fā)現問(wèn)題———博觀(guān)而約取，全面理解根系類(lèi)型概念的內涵

　　學(xué)生通過(guò)廣泛搜集與根相關(guān)的各種資料，然后與課堂所學(xué)知識進(jìn)行比照，從中發(fā)現有些特例植物如榕樹(shù)根的形態(tài)特征，依據根系類(lèi)型的概念，難以將其歸屬于根系的某種類(lèi)型之中，因此，決定對這一問(wèn)題進(jìn)行探究．

　�。玻�１根系類(lèi)型的概念敘述

　　學(xué)生通過(guò)搜集資料，進(jìn)行系統整理后得知，根系是指一株植物根的總體，它包含了一株植物上所有的根．根系的類(lèi)型分為直根系和須根系兩種．“有明顯的主根和側根區別的根系，稱(chēng)為直根系”［２］，直根系的主根（由胚根形成）發(fā)達，各級側根由主根發(fā)出，明顯小于主根．雙子葉植物以及大多數裸子植物的根系，例如大豆、蠶豆、陸地棉、蒲公英、甜菜、胡蘿卜、蘿卜、雪松等植物的根系特征明顯都是直根系．而“無(wú)明顯的主根和側根區分的根系，或根系全部由不定根和它的分枝組成，粗細相近，無(wú)主次之分，而呈須狀的根系，稱(chēng)為須根系”［３］，須根系的植物在種子萌發(fā)時(shí)所發(fā)生的主根很早退化，而由莖基部或由莖、葉上長(cháng)出叢生須狀粗細不等的不定根（它不來(lái)自主根和由主根發(fā)出的側根）．大部分單子葉植物都為須根系．如高粱、香附子、稻、麥、各種雜草、苜蓿以及蔥、蒜、百合、玉米、水仙等植物的根系都是須根系．

　�。玻�２榕樹(shù)根系的特點(diǎn)

　　榕樹(shù)是�？崎艑賳棠局参锏目偡Q(chēng)．全世界已知有８００多種，我國約１００種．榕樹(shù)主根粗大，與側根極易區別，明顯是直根系．樹(shù)高達３０ｍ，可向四面無(wú)限伸展，但在其橫向生長(cháng)的側枝上有許多向下懸垂的氣生根，這些氣生根向下生長(cháng)入土后不斷增粗而成支柱根．榕樹(shù)側枝上長(cháng)出的根屬不定根范疇．這樣，在一株榕樹(shù)上就同時(shí)具有了區別較大的主根和側根以及許多不定根．在此，如單純依據其主根和側根的特點(diǎn)應劃入直根系，或單純依據榕樹(shù)側枝上長(cháng)出的不定根可劃入須根系，這又與“根系是指一株植物根的總體”這一概念相悖．那么，榕樹(shù)的根系到底應歸屬到直根系，還是歸屬到須根系呢？

　�。玻�３其他特例

　　例１蘇鐵屬于淺根系植物，樹(shù)木的主根不發(fā)達，側根或不定根輻射生長(cháng)，長(cháng)度超過(guò)主根很多，根系大部分分布在土壤表層．陸媛峰等人分別對１０種生長(cháng)在廣西的栽培和野生蘇鐵根系的類(lèi)型進(jìn)行研究，證明蘇鐵屬成年植物的根系屬須根系［３］．也就是說(shuō)，蘇鐵在生長(cháng)初期只有一條種子根，其根系為直根系，大約３～５年在莖的基部開(kāi)始長(cháng)出不定根，這些不定根與種子根粗細長(cháng)短相似，呈叢生狀態(tài)，也就形成了須根系．例２落羽杉主根發(fā)達，可深入３００ｃｍ以上土層．但在低濕地或河湖灘地生長(cháng)時(shí)，６～８齡樹(shù)木會(huì )在根部向上長(cháng)出“根膝”，伸出土面，長(cháng)１～２００ｃｍ，粗２０ｃｍ以上．這是由于長(cháng)期生活在缺氧的環(huán)境中，逐步形成了一種向上生長(cháng)，露出地表或水面，能吸取大氣中的氣體的不定根．因此，落羽杉亦是根系難以歸屬某種類(lèi)型的植物．例３向日葵的主根、側根明顯，屬于直根系范疇．但在適宜條件下可長(cháng)出大量的水根（似玉米的氣生根），又屬于須根系范疇．

　　３討論交流，推導結論———建議增置混根系這一植物根系新類(lèi)型

　　針對榕樹(shù)等特例植物游離于原有概念以外的情形，學(xué)生通過(guò)討論交流，進(jìn)一步統一了認識，一致認為，一般情況下，植物學(xué)中的概念，其屬性完整，它表述著(zhù)此類(lèi)植物的特有共性，均有比較明確的外延和內涵，但任何一個(gè)概念的形成，均受其歷史局限性、科學(xué)史發(fā)展程度等因素的影響，在概念描述時(shí)也會(huì )出現不能完全涵蓋所有植物特點(diǎn)的現象［４、５］．從上述實(shí)例根系概念的外延看，整個(gè)植株所有根的總體為根系，而直根系與須根系的概念外延同樣也是指根的總體．但榕樹(shù)根的總體卻包含了主根與側根（直根系范疇）以及不定根（須根系范疇）．如果單純從根系的角度界定榕樹(shù)先發(fā)生的主體根系屬于直根系，之后發(fā)生的氣生根屬于須根系，似有不妥，這樣無(wú)形中把根系概念的外延，即根的“總體”一詞自動(dòng)縮小，況且在一株植物體同時(shí)稱(chēng)謂兩個(gè)概念又與根系總概念有沖突．因此，大家討論后認為，還需要另行建立一個(gè)較為明確的概念———混根系為妥．概念可定義為，一株植物同時(shí)具有主根、側根以及不定根組成的根系．此概念的外延包含了同時(shí)具有直根系和須根系特征的植物．由此即將榕樹(shù)這樣的特例植物歸屬到了非常明確的根系類(lèi)型．落羽杉及向日葵的根系亦為混根系．在確定植物根系類(lèi)型時(shí)應以成體植物為基準，因此蘇鐵應歸到須根系的范疇［６］．

　　４結語(yǔ)

　　在教師的指導下，學(xué)生通過(guò)課外實(shí)踐活動(dòng)，主動(dòng)探究植物形態(tài)學(xué)的概念，在發(fā)現部分概念不能適用于描述某些植物形態(tài)結構及發(fā)育機理的前提下，認真搜集佐證資料，系統分析多種特例植物的形態(tài)特征，提出了混根系的概念，并加以定義．同時(shí)有的學(xué)生還延伸思考植物的莖（如，草的莖同時(shí)具有攀援莖和纏繞莖的特點(diǎn)，但攀援莖和纏繞莖是并列的兩個(gè)概念）、花（如，根據花蕊的組成和其是否充分發(fā)育，可分為單性花和兩性花，但向日葵的邊花卻因為長(cháng)期適應招蜂引蝶的特性為無(wú)性花，應該屬于哪種類(lèi)型呢？）、果實(shí)（如，果實(shí)的概念包括果皮和種子兩部分，但無(wú)籽西瓜、無(wú)籽葡萄、無(wú)籽香蕉等從植物形態(tài)學(xué)角度分析算不算果實(shí)？）等．這樣，盡管學(xué)生提出的增置根系新類(lèi)型———混根系這一概念值得商榷，但學(xué)生在一步步主動(dòng)探究過(guò)程中，卻“潤物細無(wú)聲”般地促進(jìn)了自身生物科學(xué)素養的提升．

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　　作者：孟慶文 孫立君 任尚峰 單位：朝陽(yáng)師范高等專(zhuān)科學(xué)校 朝陽(yáng)師范高等專(zhuān)科學(xué)校

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