如何提升学生生物科学素养论文
摘要：为解决学生在认识和研究植物生物学特性过程中的关于某些特例不在现有的概念和范畴中的困惑，以学生在课外探究实践活动中发现的榕树植物根系类型等特例难于归属的问题为例，通过搜集佐证资料，提出了值得商榷的增置混根系这一植物根系新类型的建议，并对相应概念进行了描述，由此提升了学生的生物科学素养．
关键词：课外探究；直根系；须根系；混根系
引言
植物形态学中许多概念用于描述植物的形态结构及发育机理，但随着人们对概念内涵理解的加深以及对概念外延认识的不断深入，发现部分概念不能完全反映所有植物的全部或全体，现实存在中有一些特例不在概念的范畴之内，或其特征兼顾两个独立且相对概念之间，这使得人们在认识和研究植物的生物学特性过程中难免会产生这样或那样的困惑．因此，引导学生利用课外实践活动，分析榕树等特例植物根系的形态特征，进而探讨植物根系类型概念的增置，以及不同类型之间的相互关系，这十分有利于培育学生的生物科学素养．
１获取信息，明确方向———引导学生明确植物形态学概念的生物学意义
植物形态学是研究植物体内外形状和结构，器官的形成和发育，细胞、组织、器官在不同环境中以及个体发育和系统发育过程中的变化规律的科学．“概念是反映对象的本质属性的思维形式”［１］，是人们对植物进行思维的基本单位，一般具有内涵和外延两个基本特征，其内涵表明了概念的含义，反映了某一植物特有的属性．如森林的概念是，以乔木树种为主的具有一定面积和密度的木本植物群落，受环境的制约又影响（改造）环境，形成独特的（有区别的）生态系统整体．它的属性可以理解为乔木树种为主、具有一定面积、具有一定密度、生态系统整体等几个方面；植物形态学概念的外延规定了概念所反映的某一植物对象的范围．如森林包括防护林、经济林、用材林、薪炭林、特殊用途林等类型，这是从外延的视角阐释“森林”的概念．一个概念表述内涵的内容越多，其相应的外延就越小．那么，明确植物形态学概念就是要明确其内涵和外延，即探索概念的形成，剖析概念的内涵和外延。从逻辑学角度来讲，通过定义可以明确概念的内涵，通过划分可以明确概念的外延．明确了相应的植物形态学概念，不仅可以正确对植物加以形态学描述，而且也为植物分类学、植物生态学、植物遗传学以及农业、林业和医药等方面的研究奠定坚实地基础．因此，学生课外实践活动的探究方向可以定位为对某些概念的运用及相应概念内涵与外延之间的关系进行深入探究．
２收集数据，发现问题———博观而约取，全面理解根系类型概念的内涵
学生通过广泛搜集与根相关的各种资料，然后与课堂所学知识进行比照，从中发现有些特例植物如榕树根的形态特征，依据根系类型的'概念，难以将其归属于根系的某种类型之中，因此，决定对这一问题进行探究．
２．１根系类型的概念叙述
学生通过搜集资料，进行系统整理后得知，根系是指一株植物根的总体，它包含了一株植物上所有的根．根系的类型分为直根系和须根系两种．“有明显的主根和侧根区别的根系，称为直根系”［２］，直根系的主根（由胚根形成）发达，各级侧根由主根发出，明显小于主根．双子叶植物以及大多数裸子植物的根系，例如大豆、蚕豆、陆地棉、蒲公英、甜菜、胡萝卜、萝卜、雪松等植物的根系特征明显都是直根系．而“无明显的主根和侧根区分的根系，或根系全部由不定根和它的分枝组成，粗细相近，无主次之分，而呈须状的根系，称为须根系”［３］，须根系的植物在种子萌发时所发生的主根很早退化，而由茎基部或由茎、叶上长出丛生须状粗细不等的不定根（它不来自主根和由主根发出的侧根）．大部分单子叶植物都为须根系．如高粱、香附子、稻、麦、各种杂草、苜蓿以及葱、蒜、百合、玉米、水仙等植物的根系都是须根系．
２．２榕树根系的特点
榕树是桑科榕属乔木植物的总称．全世界已知有８００多种，我国约１００种．榕树主根粗大，与侧根极易区别，明显是直根系．树高达３０ｍ，可向四面无限伸展，但在其横向生长的侧枝上有许多向下悬垂的气生根，这些气生根向下生长入土后不断增粗而成支柱根．榕树侧枝上长出的根属不定根范畴．这样，在一株榕树上就同时具有了区别较大的主根和侧根以及许多不定根．在此，如单纯依据其主根和侧根的特点应划入直根系，或单纯依据榕树侧枝上长出的不定根可划入须根系，这又与“根系是指一株植物根的总体”这一概念相悖．那么，榕树的根系到底应归属到直根系，还是归属到须根系呢？
２．３其他特例
例１苏铁属于浅根系植物，树木的主根不发达，侧根或不定根辐射生长，长度超过主根很多，根系大部分分布在土壤表层．陆媛峰等人分别对１０种生长在广西的栽培和野生苏铁根系的类型进行研究，证明苏铁属成年植物的根系属须根系［３］．也就是说，苏铁在生长初期只有一条种子根，其根系为直根系，大约３～５年在茎的基部开始长出不定根，这些不定根与种子根粗细长短相似，呈丛生状态，也就形成了须根系．例２落羽杉主根发达，可深入３００ｃｍ以上土层．但在低湿地或河湖滩地生长时，６～８龄树木会在根部向上长出“根膝”，伸出土面，长１～２００ｃｍ，粗２０ｃｍ以上．这是由于长期生活在缺氧的环境中，逐步形成了一种向上生长，露出地表或水面，能吸取大气中的气体的不定根．因此，落羽杉亦是根系难以归属某种类型的植物．例３向日葵的主根、侧根明显，属于直根系范畴．但在适宜条件下可长出大量的水根（似玉米的气生根），又属于须根系范畴．
３讨论交流，推导结论———建议增置混根系这一植物根系新类型
针对榕树等特例植物游离于原有概念以外的情形，学生通过讨论交流，进一步统一了认识，一致认为，一般情况下，植物学中的概念，其属性完整，它表述着此类植物的特有共性，均有比较明确的外延和内涵，但任何一个概念的形成，均受其历史局限性、科学史发展程度等因素的影响，在概念描述时也会出现不能完全涵盖所有植物特点的现象［４、５］．从上述实例根系概念的外延看，整个植株所有根的总体为根系，而直根系与须根系的概念外延同样也是指根的总体．但榕树根的总体却包含了主根与侧根（直根系范畴）以及不定根（须根系范畴）．如果单纯从根系的角度界定榕树先发生的主体根系属于直根系，之后发生的气生根属于须根系，似有不妥，这样无形中把根系概念的外延，即根的“总体”一词自动缩小，况且在一株植物体同时称谓两个概念又与根系总概念有冲突．因此，大家讨论后认为，还需要另行建立一个较为明确的概念———混根系为妥．概念可定义为，一株植物同时具有主根、侧根以及不定根组成的根系．此概念的外延包含了同时具有直根系和须根系特征的植物．由此即将榕树这样的特例植物归属到了非常明确的根系类型．落羽杉及向日葵的根系亦为混根系．在确定植物根系类型时应以成体植物为基准，因此苏铁应归到须根系的范畴［６］．
４结语
在教师的指导下，学生通过课外实践活动，主动探究植物形态学的概念，在发现部分概念不能适用于描述某些植物形态结构及发育机理的前提下，认真搜集佐证资料，系统分析多种特例植物的形态特征，提出了混根系的概念，并加以定义．同时有的学生还延伸思考植物的茎（如，草的茎同时具有攀援茎和缠绕茎的特点，但攀援茎和缠绕茎是并列的两个概念）、花（如，根据花蕊的组成和其是否充分发育，可分为单性花和两性花，但向日葵的边花却因为长期适应招蜂引蝶的特性为无性花，应该属于哪种类型呢？）、果实（如，果实的概念包括果皮和种子两部分，但无籽西瓜、无籽葡萄、无籽香蕉等从植物形态学角度分析算不算果实？）等．这样，尽管学生提出的增置根系新类型———混根系这一概念值得商榷，但学生在一步步主动探究过程中，却“润物细无声”般地促进了自身生物科学素养的提升．
参考文献：
［１］沈坤．横向思维：尖刀概念与思维技巧［Ｎ］．企业家日报，２０１４－０８－１１（１８）．
［２］陆时万，徐祥生，沈敏健，等．植物学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２０１１．８５．
［３］陆媛峰．苏铁属植物的根系类型及肉质根的解剖研究［Ｄ］．南宁：广西大学，２００６．
［４］吴晓燕．利用生命科学史教学提高高中生的生物科学素养［Ｊ］．内蒙古师范大学学报：教育科学版，２０１７，（５）：１６２－１６４．
［５］高露．基于支架有效搭建的高中生物课堂教学研究［Ｄ］．南京：南京师范大学，２０１５．
［６］封恬．初中生物学“课外探究”栏目的使用现状调查和案例开发［Ｄ］．南京：南京师范大学，２０１７．
作者：孟庆文 孙立君 任尚峰 单位：朝阳师范高等专科学校 朝阳师范高等专科学校
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