福建省中考生物學(xué)實驗探究題分析與教學(xué)反思

福建省霞浦縣教師進(jìn)修學(xué)校 林淑芳

科學(xué)探究是學(xué)生積極主動地獲取生物科學(xué)知識、領(lǐng)悟科學(xué)研究方法而進(jìn)行的各種活動。實驗探究題作為考查學(xué)生科學(xué)探究能力的載體，具有分值高、圖文并茂、思維含量大的特點，能夠多維度考查學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任等方面的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。筆者以近四年福建省中考試題第34題科學(xué)探究題為研究點，從試題分析考查內(nèi)容與特點，從學(xué)生答題情況分析學(xué)習(xí)者特點，提出實驗探究題教學(xué)建議，希望對實踐教學(xué)有所啟示。

一、中考試卷實驗探究題分析

（一）試題情境來源

近四年實驗探究題的試題情境皆來源于科研論文，保證了試題的科學(xué)性、新穎性。在明確實驗思路前提條件下，命題者根據(jù)考生的認(rèn)知特點，圍繞某一實驗?zāi)康墓?jié)選科研論文的部分實驗步驟、圖表，進(jìn)行簡化，整理成一道由刺激情境、測量目標(biāo)和問題設(shè)置組成的實驗探究題，使得試題基于真實實驗情境，既考查科學(xué)探究過程的必備知識，又考查學(xué)生圖文轉(zhuǎn)換、信息獲取、數(shù)據(jù)分析推理和實驗探究等關(guān)鍵能力，并突出知識在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，彰顯了學(xué)科核心素養(yǎng)。

（二）試題考查特點

試題的命制立足于素養(yǎng)立意，追求穩(wěn)中求變，“穩(wěn)”的是試題設(shè)問點都落腳在科學(xué)探究的核心問題上，其中，“控制單一變量，設(shè)計對照實驗”“描述實驗現(xiàn)象”“根據(jù)實驗現(xiàn)象，分析和判斷證據(jù)、數(shù)據(jù)，得出結(jié)論”是高頻考點；“變”的是試題的呈現(xiàn)方式、設(shè)問角度和思維程度，學(xué)生僅憑單純的記憶和知識再現(xiàn)已經(jīng)無法完整答題，這樣可以有效避免通過反復(fù)訓(xùn)練形成的機械記憶效應(yīng)，從而真實考查了學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。試題還設(shè)置了開放性問題表述，例如2017、2018年34題第（5）小題，將解題轉(zhuǎn)變?yōu)榻鉀Q生活問題，引導(dǎo)學(xué)生將試題的學(xué)習(xí)成果融入社會真實情景中解決真實問題，無痕化地引領(lǐng)學(xué)生在探究與思辨過程中滲透社會責(zé)任教育。

二、學(xué)生答題分析

（一）數(shù)據(jù)分析

筆者對2017—2020年試題各考點我縣實測難度值進(jìn)行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對“實驗所需材料”“現(xiàn)象描述”答題相對較好，對“確定變量、設(shè)計對照實驗”“實驗原理”答題次之，而對“數(shù)據(jù)的分析推理”“得出結(jié)論”答題較弱。不難看出，考點所體現(xiàn)的難度值與其對應(yīng)考查的思維含量、層次有關(guān)，越是需要學(xué)生邏輯推理、歸納概括等高階思維部分，考點的難度值越低，學(xué)生的得分率也越低。

（二）高頻失分點應(yīng)答表現(xiàn)

“根據(jù)實驗現(xiàn)象，分析和判斷證據(jù)、數(shù)據(jù)，得出結(jié)論”既是高頻考點也是高頻失分點，它以推理分析圖表數(shù)據(jù)、長句表述來注重對學(xué)生的理性思維、邏輯思維和文字表述能力的考查，是初高中教學(xué)銜接上重能力提高的體現(xiàn)。應(yīng)答時，一部分學(xué)生沒有讀懂圖表數(shù)據(jù)，未能正確作答或空白；大部分學(xué)生答題時邏輯不夠清晰，文字表述不夠嚴(yán)謹(jǐn)、全面，作出不完整或過于籠統(tǒng)的應(yīng)答；小部分學(xué)生能夠具備良好的科學(xué)思維，能基于實證數(shù)據(jù)提取關(guān)鍵信息作出科學(xué)、完整應(yīng)答。

（三）答題問題訪談

筆者對2020屆初二學(xué)生隨機抽查100人進(jìn)行認(rèn)知訪談，發(fā)現(xiàn)學(xué)生答題存在的主要問題有：情緒障礙、閱讀障礙、知識提取障礙、策略性障礙、表達(dá)障礙。其中，知識提取障礙、策略性障礙和表達(dá)障礙表現(xiàn)較為突出（圖1）。訪談結(jié)果與學(xué)生實測情況相吻合，都說明了學(xué)生對科學(xué)探究過程和方法掌握不到位，缺乏科學(xué)探究題解題策略，需要他人的指導(dǎo)幫助。

圖1 學(xué)生答題障礙類型人數(shù)占比

三、實驗探究題教學(xué)反思

（一）解讀數(shù)學(xué)模型，規(guī)范結(jié)論表述

數(shù)學(xué)模型是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的一個有效媒介，2017—2020年中考都是以數(shù)學(xué)模型來呈現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)，要求學(xué)生能夠結(jié)合數(shù)學(xué)思想方法讀懂圖表、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、得出結(jié)論，將學(xué)生的思維引向更深層次的高階思維，達(dá)到測量學(xué)生思維深度的目的。

研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)論歸納表述是學(xué)生答題最薄弱環(huán)節(jié)，主要是因為學(xué)生對多樣化的數(shù)學(xué)模型感到困惑，缺乏數(shù)據(jù)解讀技巧，導(dǎo)致文字表述不規(guī)范。針對這些問題，通過圖2同組數(shù)據(jù)不同數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化，引導(dǎo)學(xué)生對比觀察不同數(shù)學(xué)模型是如何表示同組數(shù)據(jù)的，消除學(xué)生讀圖畏難情緒障礙，明白不同圖表數(shù)據(jù)的解讀方法是相通的，都是先識別坐標(biāo)，明確橫縱坐標(biāo)關(guān)系；然后辨析特殊點（最低點、轉(zhuǎn)折點、最高點），分析模型走向和變化趨勢，找出聯(lián)系與差異推導(dǎo)規(guī)律，并科學(xué)規(guī)范地表述結(jié)論。

圖2 同組數(shù)據(jù)不同數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化

（二）指導(dǎo)解題規(guī)律，提高答題技巧

雖然試題情境、考查內(nèi)容方式會變，但涉及的科學(xué)探究原理、方法卻是相同或相似的，通過解題規(guī)律指導(dǎo)提高學(xué)生審題、答題技巧。以確定變量為例，可以從實驗?zāi)康?、實驗裝置、實驗結(jié)果數(shù)據(jù)圖表的橫縱坐標(biāo)等途徑來確定變量。例如2019年第34題實驗?zāi)康氖恰疤骄可锪蜩F投加時間對鉻污染水體中斑馬魚存活率的影響”，其中，“生物硫鐵投加時間”是變量，“鉻污染水體中斑馬魚”是實驗對象，“存活率”是觀測指標(biāo)，即探究“變量對實驗對象觀測指標(biāo)的影響”，將實驗?zāi)康挠申愂鼍滢D(zhuǎn)化成疑問句“變量對實驗對象觀測指標(biāo)有影響嗎？”，就是探究活動的基本流程之一——“提出問題”。又如，從圖2的不同數(shù)據(jù)圖表來看，橫坐標(biāo)是變量“生物硫鐵投加時間”，縱坐標(biāo)是觀測指標(biāo)“存活率”。

（三）變式拓展訓(xùn)練，促進(jìn)知識遷移

“科學(xué)探究”主題考查的目標(biāo)層次是Ⅱ?qū)哟?，對于同一考點的考查，試題可以從不同的設(shè)問技巧層次來考查學(xué)生的信息處理、科學(xué)實踐能力等關(guān)鍵能力，引導(dǎo)學(xué)生利用核心知識或活動經(jīng)驗原型，通過科學(xué)思維，在陌生的情境下，解釋或解決科學(xué)問題。以“控制單一變量，設(shè)計對照實驗”的考查為例，2017年中考34第（1）小題從實驗步驟②中就可直接判斷變量；2019年34題第（2）小題需要從實驗結(jié)果逆向反推設(shè)計，學(xué)生的答題需經(jīng)歷讀圖到信息提取、再到轉(zhuǎn)換判斷的兩次思維轉(zhuǎn)換。

在教學(xué)中，可以通過變試題情境考查探究過程和方法、變數(shù)學(xué)模型考查數(shù)據(jù)解讀分析推理能力、變評價實驗方案的形式考查實驗探究能力和評價能力等，增加學(xué)生的思維含量，提高思維品質(zhì)，促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移的發(fā)生，實現(xiàn)先前知識和思維能力的遷移。

（四）創(chuàng)設(shè)探究情境，提高答題適應(yīng)力

新課程倡導(dǎo)的評價觀是考查學(xué)生在具體真實情境中分析問題、解決問題的能力。研究發(fā)現(xiàn)，問題原型的相似度與解題能力熟練度都會影響學(xué)生答題。表現(xiàn)為，較難的試題會因為學(xué)生對它熟悉而降低答題難度，同樣，較容易能力要求的試題也會因為學(xué)生缺少訓(xùn)練而增加難度。在教學(xué)過程中，教師可以有意識地從教材科學(xué)史、實驗、科研論文等材料中提取素材進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)，提高學(xué)生對相似情境和陌生情境的答題適應(yīng)能力，提高學(xué)生審題靈敏度和答題熟練度。

總之，從試題測評要求和學(xué)生發(fā)展需求角度綜合考量，應(yīng)從認(rèn)知、能力、情意方面創(chuàng)設(shè)條件促進(jìn)學(xué)生深度理解科學(xué)探究的本質(zhì)，提高學(xué)生解題關(guān)鍵能力。