科学探究类生物学选择题的技巧探讨

付雷,袁丫丫,教育部广西师范大学基础教育课程研究中心(桂林 541004)。 在生物学课程标准中,科学探究是一个重要的内容标准,理解科学探究、发展科学探究能力是 中学 生物学 教学 的重要目标和内容之一[1]。然而,对于科学探究的考查,却一直是一个难点。在日常的探
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付雷,袁丫丫,教育部广西师范大学基础教育课程研究中心(桂林 541004)。


在生物学课程标准中,科学探究是一个重要的内容标准,理解科学探究、发展科学探究能力是中学生物学教学的重要目标和内容之一[1]。然而,对于科学探究的考查,却一直是一个难点。在日常的探究活动中,对探究的全过程进行评价是可行的,然而在纸笔测验中却不一定行得通,这是由纸笔测验的局限性所决定的。对科学探究的考查,既可以考查学生对科学和科学探究的理解,也可以考查学生在科学探究具体过程上的能力。在多年的科学探究命题实践中,我们发现,虽然在纸笔测验中对学生完整的探究过程进行考查是相对困难的,但是考查其中的一个或几个环节却是可行的[2]。本文结合典型试题,以及多年以来参与教育部“建立中小学生学业质量分析、反馈与指导系统”项目所积累的科学探究类生物学选择题的编制经验,谈谈科学探究类生物学选择题的基本特点和编制技术。
一、科学探究类生物学选择题的基本特点
1.探究性
科学探究类生物学试题侧重于考查学生对科学探究的理解和科学探究的技能,而不是生物学知识。当然,对于科学探究的考查,总是需要一定的知识背景或者载体,生物学的情境或者知识就是起到载体的作用。
学生在做这样的试题时,其思维过程也是探究性的,即学生需要调用科学探究的思维方式,经历科学探究的一个或几个思维活动,才能完成对题目的理解和作答,这与作答常规试题时调用的思维方式不同[3]。
2.情境性
对于学生科学探究能力的培养,最终目标是让学生能够解决现实生活中需要探究的真问题。对于科学探究的考查,不是直接考查学生对科学探究的名词或过程的记忆,而是要在一个问题情境中考查。试题的情境可以是一个生物学实验,也可以是一个自然界的生物学现象,或者是日常生活中的生物学现象。有了高探究价值的问题情境,试题就有了生命,就成了一个“活”的“真问题”。
3.开放性
科学探究类试题具有一定的开放性,即答案不是绝对正确的,这是因为科学探究本身就是很复杂的,不可能有唯一正确的答案,但是却可以有当前情境下的最佳答案,这就给学生留下了思考和探究的空间,甚至可以激发学生在考试之后想出更多更好的解决方案。
例1 为证明细菌对植物遗体的分解作用,同学们做了下面4个实验,在每个实验前,都将数量相同形状大小也基本相同的同种树的落叶分成甲乙两组(实验过程中滴加蒸馏水,使树叶保持潮湿)。你认为哪一个实验更能证明细菌对植物遗体的分解作用( )
A.甲组放在无菌条件下,乙组放在自然条件下
B.甲组灭菌后放在无菌条件下,乙组放在自然条件下
C.甲组灭菌后放在无菌条件下,乙组灭菌后放在自然条件下
D.甲组灭菌后放在无菌条件下,乙组灭菌后接种并放在无菌条件下
解析:这道题目以细菌对植物遗体的分解为背景,要求学生选出实验设计最合理的一项。题目考查的不是细菌的分解作用,而是考查控制变量设计对照实验的能力;对于科学探究能力的考查,不是直接问对照实验应该如何设计,而是提供了一个问题情境。题目中给出了4种可能的解决方案,而其中对于变量控制越严格的方案,越能说明问题,这就要求学生选出最佳答案。当然,除了题目给出的4种方案,学生还可以联想到其他的解决方案,甚至可以回家或者到实验室亲自做这个实验。可以说,这道题目是典型的科学探究类选择题。
二、科学探究类生物学选择题的编制
1.素材来源
科学探究类选择题需要高探究价值的试题情境,而情境来源于精心选择的素材。在选择素材时应围绕测试的目标,同时应该注意正确的导向和公平性,并能激发学生的自主探究意识。
试题的情境熟悉与否,关系到学生对试题的理解和解答,所以试题的情境不宜太复杂、太陌生,最好是贴近学生的学习和生活。如果能够让学生体会到科学探究并不是只有科学家才能办到的,在自己的生活中就可以开展科学探究,那么这必将激发起学生的探究意识。所以,试题的素材可以取自于生活,让学生在做完试题之后,还愿意去实验,并能养成探究的习惯。科学探究类选择题的素材是很广泛的,主要的有以下几类:
(1)学生做过的实验。学生做过的实验,包括教材上的学生实验、演示实验,还有课外活动的探究实验,经过改编都可以作为科学探究选择题的素材。因为这些实验都是科学探究的成果,反映科学探究的过程与方法,容易找到切入口;而且这类素材契合学生的认知水平,适宜开发成科学探究试题。
例2 在探究温度对某种植物种子萌发的影响时,某同学通过实验记录了以下实验数据,

通过上表数据可以得出的结论是( )
A.在40℃以上条件下,这种植物的种子不能萌发
B.温度越高,这种植物的种子萌发率越高
C.这种植物种子萌发最适宜的温度是25℃左右
D.这种植物种子的萌发率与氧气浓度无关
解析:这道题目的素材是学生在课程学习过程中接触过的实验,一部分学生可能做过。命题者并没有要求学生回忆原来的实验过程,而是提供了一组实验数据,让学生通过分析数据得出结论。
(2)自己开发设计的实验。根据课程标准和学生的认知水平,命题者可以自行开发设计实验,并获取实验数据。这类素材具有很大的灵活性,可以要求学生回答实验要解决的问题、实验中的变量控制、数据的读取与分析解释等。同时,与学生做过的实验相比,这类实验能够避免学生的机械记忆。
例3 在甲乙两个相同的量筒内各插入一枝大致相同的芹菜,再加水至液面达到10mL的刻度处,接着摘除乙量筒芹菜的所有叶片,并把两个量筒放置在相同的地方,每10 min记录一次液面的读数,结果如下表所示:

根据上述实验结果,可以得出的结论是( )
A.植物的蒸腾作用与叶片有关
B.植物的蒸腾作用、光合作用与叶片有关
C.植物的蒸腾作用、呼吸作用与叶片有关
D.植物的蒸腾作用、光合作用和呼吸作用都与叶片有关
解析:学生需要在读懂题意和理解实验数据的基础上进行分析,题目考查的重点是有限的证据对结论的支持程度,或者说根据有限的数据只能得出有限的结论。
(3)生活中的现象。关注身边的和生活中的现象,开展探究活动,有利于学生养成科学探究的习惯厨房里面的问题,动物和植物的生长,人类自身的生长与生活,其中都蕴含着科学道理,经过适当处理,都可以开发 成试题。当然,选材时需要注意学生的认知水平,并注意试题的导向性。
例4 新鲜的柿子放在清水中浸泡一段时间后可以脱涩,有人说食盐水比清水更容易让新鲜的柿子脱涩。为了检验这种说法,下列4个实验方案中,你应该选择的方案是( )

解析:题意很明确,就是设计对照实验,需要学生找出最佳的实验方案,也就是要找出变量控制最严格的一个。这道题目比上一道题目的设计要简单一些,考查的侧重点主要是控制变量,另外,还考查学生是否注意到实验样本数量的要求,以尽量减少偶然因素的影响。
(4)研究文献。来自科学研究的很多文献都关注人口、环境、资源生物多样性等问题,可以兼顾知识与技能过程与方法情感态度价值观。当然,这些研究文献所研究的问题一般都是比较高深的,这就需要对其进行筛选和加工,结合学生的知识技能与认知水平,抽提出适合的试题情境。
如果涉及的知识超出了学生的知识范围,则应该加以说明。
例5 1983年到1996年期间,某市几种主要疾病的死亡人数统计情况如下表所示:

由表中数据可以得出的结论是( )
A.心脏病死亡人数逐年上升
B.脑血管病是男性的主要死因
C.每种疾病的死亡人数都是男性高于女性
D.呼吸系统疾病的死亡人数明显高于心脏病的死亡人数
解析:这道题目的素材来自于科学研究文献,命题者对其进行了改编和加工,考查的是根据数据和证据得出结论的能力。
2.试题如何编制
(1)从原始素材到试题情境。有了原始素材,不等于就有了试题情境。这是因为,生物学的很多原始素材都是很复杂的,涉及的因素很多,如果直接呈现给学生,可能会增加学生的阅读负担、理解难度和无关干扰,这就需要将原始素材进行加工,尽量剥离无关因素,以及有可能对学生产生干扰的影响因素。
(2)设问的技术。有了合适的试题情境,下一步就是要考虑如何设问,这包括选择题的题干和选项设置根据考查的目标——问题、证据、数据分析、得出结论,可以采用不同的设问形式。题干的语言应该简明扼要,呈现形式可以是文字或图文并茂等;选项的设置要考虑错误选项的科学性,尽量不要出现“以上都有可能”“无法确定等选项”。
(3)试题的打磨。试题初步成型之后,还要进一步打磨。如果是大规模的测试,最好在正式测试前组织预试,根据预试结果对试题进行修改,包括对题干和选项的文字描述图表、内容与形式、选项设置与排列等。
3.如何考查科学探究
科学探究包括提出问题和假设、设计方案搜集证据、对数据进行分析处理、根据证据作出解释、对探究结果进行评价等多个环节。在纸笔测验,尤其是在选择题中,很难让学生经历一个完整的科学探究过程,但是对于其中的一个或几个环节进行考查,却是可行的。
(1)考查学生提出问题的能力。科学探究始于问题。面对现实情境,学生可以提出很多问题。在题目设计上,可以让学生辨别哪些问题是可以通过科学探究来回答的,或者提供一个探究的案例,让学生找出其中探究的问题。
例6 取红、蓝、银灰、黑四色相同材质和规格的塑料薄膜,在每天的9:00~16:00分别罩在相同数量、长势基本相同的番茄幼苗上方。一段时间后,测量这些番茄幼苗的高度和叶子大小。这项活动要探究的问题是( )
A.番茄幼苗在每天不同时间的生长情况
B.塑料薄膜对番茄幼苗生长的影响
C.塑料薄膜的颜色对番茄幼苗生长的影响
D.番茄的生长速度
解析:这道题目来源于研究文献,提供了一个科学探究活动的情境,想要学生分析出这个探究活动想要探究的问题是什么。学生要回答这道题目,需要分析出探究活动中的实验设计与变量控制。同时,学生需要考虑如果要探究每个选项中的问题,在实验设计上应该如何考虑。学生只有经过综合分析,才可以判断出正确选项。
(2)考查学生控制变量。设计对照实验的能力、科学实验能力是科学探究能力的重要方面,但是对于科学实验能力的考查,不能仅仅局限于具体的仪器选择操作步骤和数据读取,重点应该是实验方案的设计与实施。设计实验方案获取数据,是科学探究的重要方面。由于生命现象的复杂性,生物学实验绝大部分都是需要控制变量的对照实验。在题目设计上,可以考查学生是否理解控制变量的内涵,具体来说,找出什么样的实验设计是相对来说控制最严格的。
例7 市场上的防晒霜都宣称可以防晒。暑假期间,一群中学生外出徒步旅游,准备利用此机会做一个关于防晒霜的实验,看它是否有效。实验方案如下表:

你认为谁的实验方案更好( )
A.小明B.小英C.小军D.小红
解析:这道题目来源于日常生活,所涉及的探究活动,其问题是已知的,需要学生找出最佳的实验方案,也就是要找出变量控制最严格的一个。实验对象的同质性越强,实验设计越合理;无关变量控制越严格,实验设计越科学。
(3)考查学生根据证据得出结论的能力。做完实验、获取数据之后,就需要对数据或现象作出解释,得出结论。证据和结论之间有制约关系,有多少证据,就只能相应地得出多少结论。要想得到更多的结论,就需要更多的证据。在题目设计上,可以给出实验数据或者实验现象,让学生根据这些证据得出结论。
例8 敲破核桃壳,取出一块核桃仁,放在白纸上,用力挤压,白纸上留下油迹此实验说明核桃仁中含有( )
A.脂肪  B.脂肪和蛋白质
C.脂肪和淀粉 D.脂肪、蛋白质和淀粉

解析:这道题目所涉及的实验是学生见过的。从选项设计上看,这道题目是要考查学生根据实验证据得出结论的能力,而不是单纯地考查知识。上面这个实验,只能得出一个有限的结论,如果要想得到更多的结论,就需要做更多的实验,才能得到更多的证据。如果在设计选项时,每个选项只涉及一种物质(淀粉、蛋白质、脂肪等),那么这道题就变成纯粹考知识的题目了。

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