徐月明
自2009年浙江省高考自主命題以來,每年12分的實驗大題一直是高中生物學教師和學生關注的熱點。今年筆者有幸參加了2015年浙江省高考理綜卷3l題的閱卷,在評閱過程中展現的一些問題值得教師對平時實驗教學進行反思。
1 試題
現有一種細菌M,能夠合成某種酶,并能分泌到細胞外。為了研究其培養時間與細胞數、細胞外酶濃度和總酶濃度的變化關系,請根據以下提供的實驗材料寫出實驗思路,并預測實驗結果。
實驗材料:若干個培養瓶、培養液、細菌M(要求與說明:實驗僅設一組;實驗儀器、試劑、用具及操作不做要求;實驗條件適宜)。
請回答:
(1) 實驗思路:
① 。
。
(2) 預測實驗結果(設計一個坐標系,并繪制預測的細胞數、細胞外酶濃度和總酶濃度的變化曲線)。
(3) 測定總酶濃度時,應對細胞做 處理。
2 答案及分析
參考答案:(1) ① 取細菌M稀釋后,分別等量接種于若干個含量培養液的培養瓶中。
② 取其中的培養瓶,分別測定細胞數、細胞外酶濃度和總酶濃度,并記錄。
③ 在培養過程中,每隔一段時間,重復②。
④ 對所得實驗數據進行分析與處理。
(2) 實驗結果見圖1。
(3) 破碎
該題以研究細菌培養時間與細胞數、胞外酶濃度和總酶濃度的變化關系為背景,綜合考查了學生的實驗思路設計、實驗結果預測和實驗方法的處理。該題的背景來自教材中的實驗,考查形式與2009年、2010年、2012年和2013年實驗題有重疊,但在此基礎上有所創新,表現在預測實驗結果從2個因變量到今年的3個因變量。本題很好地考查學生的實驗探究能力、文字表達能力、知識遷移和應用能力,考查了學生的發散性思維和創新意識,較好體現了三維目標的考查。從閱卷情況看,本題的平均分4.86,得分率仍然是偏低的,另外零分卷也相對較多,從每一分值的得分率統計分析,曲線呈正態分布。不難看出這題是一道具有一定難度、區分度,能引導實驗教學由近兩年的側重實驗目的、原理和結果分析重新回歸實驗思路設計和提高表達能力等方向發展,符合生物學是實驗科學的特點,有利于學生進一步學習與研究。本題具有選拔人才的功能,是最具原創精神、穩中求進的好題。
3 學生答題存在的主要問題
筆者批閱了近萬份試卷,發現學生的錯誤可謂是五花八門、應有盡有,集中起來主要有以下幾點。
3.1 審題不清,答非所問
第(1)小題的實驗思路中常見錯誤是學生對實驗進行了實驗組和對照組的分組,明顯與題干中“實驗僅設一組”的要求相違背。第(2)小題設計坐標系中不少學生畫了2個坐標系,甚至還有3個坐標系,這說明學生根本沒注意到括號中“設計一個坐標系”這句話。第(3)小題常見“吸水漲破”或“細胞膜破裂”等,部分學生是不知道“細菌有細胞壁”導致的,但大部分學生則是由于審題時忽略了該小題中的細胞在題干中指的是“細菌細胞”。上述答非所問,既有學生考試緊張、粗心大意,也有基礎不扎實的原因,但均反映出學生在平時的練習中學生對審題、讀題的訓練還需進一步加強。
3.2 理解錯誤,表達不當
第(2)小題中不少學生繪制的曲線是沒有平臺或拐點的,甚至有學生繪制的總酶濃度是低于外酶濃度的,這明顯是缺少感性認識的結果。在坐標系的設計上不少學生的橫、縱坐標沒有寫明標注,橫坐標還有不少是沒有箭頭或數值變化的。另外,個別學生繪制的坐標是有X、Y、Z三個軸的三維圖,圖很美觀,也看得出花了不少時間,但根據題意,再結合近幾年的高考卷,可知正確的應該是雙坐標圖。對第(3)小題,不少學生答“解離”“解體”“分解”等,明顯不符合題意。上述種種錯誤都在一定程度上反映學生在用文字、圖表等多種表達形式準確地描述生物學方面的相關內容這項能力的嚴重欠缺。
3.3 探究失敗,能力欠缺
按大多數學生的實驗思路是不能完成實驗探究的,例如:細菌接種于培養瓶;觀察、記錄細胞數、細胞外酶濃度和總酶濃度;一段時間后,重復測定;3個培養瓶,每個培養瓶分別測細胞數、細胞外酶濃度和酶的濃度;得到實驗數據后繪制圖表……第一條錯誤是沒有培養液,正常的培養無法進行;第二條錯在僅靠觀察,沒有測定,無法記錄;第三條沒有體現間隔次數大于等于三次,無法得到培養時間與細胞數、細胞外酶濃度和總酶濃度的關系;第四條由于測定的樣本數沒有重復,實驗結果不準確;第五條沒有對數據的分析、處理,繪制不出圖表。
上述這些錯誤,有的是由于方案缺乏操作的可行性,有的是由于設計不科學,均反映學生實驗操作技能和科學探究能力的欠缺。該實驗源自教材中“活動:探究培養液中酵母種群數量動態變化”,如果考生曾動手操作過該實驗,在實驗思路中上述的很多錯誤就可以避免,故此,在加強實驗專題訓練的同時,要落實課本上的每個實驗,做到“不放過一個,不落掉一人”。
4 教學建議
縱觀浙江省2009年以來的高考實驗題,實驗結果的預測是年年必考的,考查形式也在坐標曲線圖、表格、文字之間不斷變化。實驗步驟、思路和目的的考查也從未停止過,考查的形式也是學生熟悉的,知識背景也不陌生,可是每年的實驗題卻是學生得高分的瓶頸,得分率都偏低,2015年也不例外。故此,結合2015年考生的答題情況,給出以下教學建議。
4.1 落實課本實驗,規范實驗操作,掌握實驗技能
實驗之于生物正如漢字之于語文,其重要性每位生物教師都知道,但在實際教學中往往由于師資不足、課時緊張、設備缺乏等原因,使得實驗室的實驗演變成了黑板實驗,動手實驗變成了動口實驗,否則怎會出現未加培養液先測細胞數,不用培養液只有培養瓶來培養細菌等操作性錯誤,繪圖不寫標注等技能性錯誤。
因此,要提高學生對高考實驗題的答題能力,首先教師就要把課本上的實驗實實在在落實到位。以2015年浙江省普通高考考試說明(生物)為例,高考要求的17個實驗應讓每位學生親自參與動手操作,通過學生親自動手參與,操作上的錯誤充分暴露,教師的講解才會有針對性。學生再通過自我反思、自我糾錯,對實驗目的、原理和方法的理解才會深刻,實驗操作才能規范,進而掌握這些實驗涉及的方法和技能。此外,教師在復習時還可以把17個實驗分成觀察類、驗證類、探究調查類、模型制作類四大類,使同類實驗的相關知識建立起網絡,再從每一類中選取一個制作實驗單,高質量完成,實現對實驗方法和技能的綜合運用。
4.2 進行實驗拓展,嘗試實驗設計,發展探究能力
《2015年浙江省普通高考考試說明》明確指出:具備驗證簡單生物學事實的能力,能設計實驗,提出或完善實驗思路,并能對實驗現象和結果進行分析、解釋和處理。近幾年來,高考越來越重視考查學生綜合運用所學知識來分析問題和解決問題的能力,實驗設計乃為首選和必考。但從每年的高考閱卷來看,有關實驗設計的考查得分率都偏低。
為進一步提高學生理論水平和實驗設計能力,在平時的教學中,教師可鼓勵學生對教材實驗進行拓展探究。例如“觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離和復原”實驗時,鼓勵學生用水棉、花瓣等不同材料,用食鹽、農業化肥(KNO3、尿素)等不同的試劑進行實驗。教師同時可開設一些生物方面的興趣類選修課,如甜酒釀的制作、校園生態系統的調查等。并在復習課中引導學生變驗證性實驗為探究性實驗,變實驗結果為實驗思路,變實驗結果為實驗結論等等的訓練。通過教材實驗、課外實驗、習題等的拓展,學生自己動手設計實驗,培養學生獨立且科學地思考問題,激發學生學習生物的興趣,對解答高考實驗題也有潛移默化的幫助。
4.3 加強專題訓練,熟悉高考試題,提高解題能力
2015年理科綜合31題共分3個小題,每小題的考查形式在近幾年的高考中都可以找到類似的,如第(1)小題實驗思路的書寫在2010年和2014年曾經考過,第(2)小題以坐標曲線圖的形式預測試驗結果與2009年、2012年和2013年的考查形式類似,第(3)小題對試驗過程的分析在2011年和2013年也曾考查過。故此,教師要加強對高考題的研究,以《考試說明》和《教學指導意見》為指導,結合2009年以來高考實驗題的考查形式,對學生進行實驗專題復習和歷年高考題的訓練。
實驗專題以判斷實驗類型、明確實驗目的、分析實驗原理、提出實驗思路、設計實驗步驟、預期實驗結果為主線。教師要求學生系統復習,切忌盲目預測高考方向忽視基礎。實驗類型有探究性實驗和驗證性實驗;實驗目的指探究或驗證的是什么內容;實驗原理描述的是為什么要這樣做以及怎么做才能達到實驗目的;實驗思路的書寫則要遵循科學性、對照性、唯一變量、平行重復等原則,答題模式一般是第一步分組編號,第二步實驗處理,第三步觀察記錄等;實驗結果預測與分析的常見方式是文字描述、設計表格、繪制曲線或柱形圖,答題時應規范格式:圖表題目,坐標軸箭頭、名稱、單位、數值,曲線先描點再連線,標注簡潔明了,表格橫縱含義清楚等。通過專題復習逐步提高學生審題能力、理解與表達能力、實驗與探究能力,以及綜合運用能力。
此外,教師在教學中應首選歷年高考題作為例題講解,練習題少而精,每練必閱、每練必講。對典型錯誤,學生自評互評,尤其是畫圖和文字表達。教師應鼓勵學生動起來,黑板演示、課后面批都是不錯的方法,力求在每一次自我分析、更正中提高答題的規范性和解題能力。