梯度法最早應用于數學計算和工程學分析中。隨著學科交叉的發展，梯度法的基本思路逐漸在高中生物實驗教學中得到滲透和應用，擴展了高中生的實驗設計和分析能力。下面以“探究生長素類似物促進插條生根的最適濃度”實驗為例，分析歸納出高中生物實驗中梯度實驗法應用的基本思維過程。

一、梯度實驗實例

高中生物必修三第三章中“探索生長素類似物促進插條生根的最適濃度”的實驗，就需要學生設計梯度實驗去進行探究學習。學生在課前預習的基礎上，可能會提出如何選取插條生根的濃度值的問題。根據“生長素濃度與所起作用的關系”曲線，學生知道促進生根的最適生長素濃度在[10-10]mol.[L-1]。然而生長素類似物又不完全等同于生長素，所以生長素類似物的濃度設置即成為實驗設計的難點。教師可引導學生進行預實驗來摸索條件，先以生根粉說明書上所給的6.0mg/ml為基準濃度，兩邊等梯度進行濃度取值：0mg/ml、2.0mg/ml、4.0mg/ml、6.0mg/ml、8.0mg/ml、10.0mg/ml，通過預實驗發現所選的柳樹插條在2.0mg/ml和4.0mg/ml的濃度下生根條數相對較多，濃度超過4.0mg/ml后生根條數持續減少。由此大致可以確定柳樹插條生根的適宜濃度不能超過4.0mg/ml。為進一步精確確定柳樹插條生根的最適濃度，可引導學生以2.0mg/ml為基準，以0.5mg/ml為梯度差，進行再次取值實驗：0mg/ml、0.5mg/ml、1.0mg/ml、1.5mg/ml、2.0mg/ml、2.5mg/ml、3.0mg/ml、3.5mg/ml、4.0mg/ml。實驗發現柳樹插條生根條數較多的濃度為1.5mg/ml和2.0mg/ml，當濃度超過2.0mg/ml后，生根條數減少。若要更加精確鎖定最適濃度值，可以此濃度為基準，縮小梯度差，在左右兩側等梯度取值進行再次實驗，不斷縮小梯度差值，直至達到所要求的測量精度為止。

上述實例僅僅是梯度法在高中生物實驗中應用的縮影。實際上，高中生物實驗中凡是測定最佳條件或者最適條件的實驗均可運用梯度實驗法解決。例如：高中生物必修一第五章中“探究影響酶活性的因素”中酶的最適溫度和最適pH值的測定實驗等都是應用梯度法的典例。

二、梯度法的實驗流程剖析

梯度法的應用能夠有效培養學生的實驗設計思維和實驗分析能力，教師應將梯度法的基本思維逐漸滲透在高中生物實驗教學過程中。現將梯度法在高中生物實驗設計中的基本實驗流程總結如下：

根據系統論和程序設計的有關知識和思想，筆者將描述梯度實驗步驟的過程借用程序設計的循環模式（如圖1所示）來進行概括。其中輸入過程指的是實驗所用到的材料、試劑和條件的準備，在梯度實驗中側重為梯度等差值的設置；操作包含了“準備、處理和得到結果”三要素的完整處理過程；輸出過程為得到最終結論的過程。依據試驗流程的循環模式，筆者總結出了梯度實驗的基本操作流程（如圖2所示）。

高中生物教師在開展最適條件測定類實驗時，就可依據以上梯度實驗流程模式圖所示的操作流程，適時引導學生進行實驗思維和分析能力的訓練，以達到有效提高實驗教學效果和學生實驗思維能力的目的。

作者單位 甘肅蘭州市第五十中學 甘肅蘭州市第四中學