新加坡高中生物學教材習題考查科學思維的特征探析

文章編號：1003-7586（2025）02-0082-0003中圖分類號：G633.91文獻標識碼：B

2022年國際學生評估項目（PISA）對學生的科學素養進行了全方位的測評，結果顯示新加坡學生總平均分位列第一[《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》要求學生在學習過程中逐步發展理性思維，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題。2鑒于此，筆者擬探析新加坡高中生物學教材DiscouerBiology（以下簡稱\"教材”考查科學思維的習題特點，為我國生物學試題的命制提供一定指導。

1新加坡教材的定位

第3版教材是基于新加坡教育部頒布的H2課程標準而編制的A-level教材，內容編排強調生物學核心概念，符合21世紀學生發展能力，是新加坡高中生物學的主流教材。3該教材習題注重考查科學思維，有利于促進學生提高科學素養水平、全面發展關鍵能力并解決日常生活中的科學問題，這與我國高考命題研究所強調的“生物學學科核心素養培養理念中科學思維是生物學各類考試考查的重點”的觀點不謀而合。4因此，對于推動我國生物學相應試題命制工作的發展具有借鑒意義。

2科學思維的概念界定

科學思維是學生在掌握基本的生物學知識內容的基礎上，對其知識理解能力、實驗操作能力和科學實踐技能進行培養，最終形成求知態度、思維習慣或能力。4科學思維的考查依托于實驗、解釋現象、繪圖作答、舉例創新、分層設問、情境創設以及對比分析和識圖讀表等。科學思維是生物學學科核心素養的重要組成部分，因此研究教材習題對科學思維的考查應從以上方面進行探討。

3考查科學思維試題的特點

3.1大量實驗，培養學生的科學推理能力

實驗類試題以科學實驗作為背景，能引導學生運用歸納推理、演繹推理、類比推理等方法，提出問題、設計實驗并對實驗結果進行合理猜想和假設、討論和思考。科學推理能力作為科學思維的核心要素，是近年來的教學研究重點。5教材中，Let'sinvestigate欄目作為該教材三大欄目之一，其中設置大量實驗類試題，近乎包含高中階段的全部實驗分析題，要求學生對實驗原理、實驗選材、實驗過程和實驗數據等內容進行分析和思考，讓學生學會自行設計實驗，培養其掌握認識世界、獲取新知識過程中必備的科學推理能力。

例1我們怎樣才能在活組織（馬鈴薯）中表現出滲透現象？實驗中通常使用馬鈴薯條來顯示活體組織中的滲透作用。有關如何設置此實驗的說明，請參閱實踐練習冊的實驗2C。如果薯條的長度減少，是否說明水分子離開薯條有關？

試題分析：該題要求學生根據題干所給出的實驗材料（馬鈴薯條）設置并實施實驗，表現組織中的滲透現象。學生通過設計實驗，可以進一步認知滲透現象及其影響，同時將細胞液的濃度與滲透作用聯系起來，提高邏輯思維，培養科學探究能力。

3.2解釋現象，提高學生的科學論證能力

高階思維能力的體現需要依賴論證能力進行顯化，論證能力表現在解釋科學現象時，依據科學觀點提供證據來支持自己的主張。在教材習題中，注重引導學生用已有的規律或概念去解釋現象并得出結論，即設置多種解釋現象類試題，通過科學概念、科學數據、活動現象、實驗結果等證據，考查學生對生物學關鍵詞的準確掌握，并闡述、論證自身的觀點和結論，用邏輯思維進行判斷論證，提高學生的科學思維能力。

例2為了證明葉片中氣孔的存在，進行如下操作： ① 將燒杯中的水加熱至約 ·② 用鑷子夾起一片新鮮的葉子，將葉子放在水面下，仔細觀察葉子表面發生了什么； ③ 記錄觀察結果。請解釋以下問題：① 葉子內部發生了什么？提示：空氣受熱膨脹。② 為什么水溫必須在 左右才能讀數？

試題分析：該題要求學生運用生物學知識進行分析，解釋葉片發生變化的原因，考查學生對植物氣孔結構及蒸騰作用的理解，測評學生的科學論證能力。

3.3繪圖作答，注重學生的模型構建能力

由客觀物質世界過渡到生物學概念、生物學理論必不可少的一個環節就是構建生物學模型。教材習題強調考查學生的生物學模型構建能力，含有多樣的作圖類試題，要求學生繪制簡潔直觀的圖像代替大量的文字說明作答，展示所研究問題的根本屬性以及根本屬性規律，以圖像模型的構建呈現事物的結構及事物間的關系，從而幫助學生提高其形象思維與表達，培養其模型構建能力。

例3畫一張完全標記的根毛細胞圖。 ① 水分通過什么過程進入根毛細胞？ ② 說明此過程發生所必須具備的兩個條件。

試題分析：該題要求學生繪制根毛細胞的完全標記圖來展示水分子進入根毛細胞的全過程。學生通過繪制此圖，加深對物質運輸和滲透作用的理解，提高形象思維，培養其模型構建能力。

3.4舉例說明，提高學生的質疑創新能力

質疑創新思維是科學思維發展的高階層次，高中生物學具有較多概念性知識，同時包含一些具有爭議或開放性的話題。學生通過舉例說明從多個角度解釋概念，培養質疑創新思維和獨立思考能力。教材習題中，設置了要求學生舉例說明某一概念的題型，開放程度高，依據對相同知識點列舉不同實例的能力，反映因學生思維差異而產生的質疑創新能力，表現學生對概念的理解程度，通過分析多樣化的例子拓展發散學生的生物學知識，發展其質疑創新思維。

例4用一個例子，解釋什么是突變。

例5舉三個誘變劑的例子。

例6“變異”一詞的含義是什么？試舉兩個人類遺傳變異的例子。

試題分析：例4一例6均要求學生舉例解釋說明某一具體概念，通過引導學生思考知識點所對應的具體實例并進行說明，在此過程中拓展和發散學生的科學思維，培養學生的質疑創新思維。

3.5分層設問，揭示學生的思維水平進階

問題設置是考查學生思維邏輯性的重要策略，教師通過設置不同思維層次的問題，對其思考方向進行引導，加深思維過程，發現知識盲點、及時反饋教學。教材非常重視習題設置，習題難度配置的問題，根據難度逐級遞增，并利用上一問題的結論引導下一問題的思考方向，將學生的思維逐漸引向求知的新高度，以此幫助學生理解和掌握知識點，考查學生的思維邏輯水平，引導其提高思維品質。

例7 ① 用適當的符號來解釋，一個面頰上有酒窩的男人娶了一個面頰上有酒窩的女人，為何會生出一個沒有酒窩的孩子； ② 他們的下一個孩子出生時沒有面頰酒窩的概率有多大？

試題分析：該題先要求學生進行遺傳分析，推理出酒窩的遺傳方式，再基于此要求學生計算下個子代無酒窩的概率，通過層層遞進的設問，引導學生不斷加深對遺傳分析的思考。

3.6創建情境，強調學生的遷移應用能力

問題情境的設計可以有效提升試題的質量，形成科學思維，讓學生的作答效果更好。教材習題注重創建問題情境，通過在一定試題背景下設計多樣的情境，更加有效地提升試題質量，以增強學生作答效果；對學生的遷移應用能力進行考查，有利于學生運用生物學知識解決實際生活問題。

例8當一個人感染了肺炎球菌疾病時，醫生可能會開抗生素來治療。請分析為什么要求患者完成抗生素的整個療程。

試題分析：該題創設了“抗生素治療肺炎球菌疾病\"這一現實疾病情境，增加學生對抗生素的治療疾病的認識。要求學生運用抗生素作用機理和細菌對抗生素的敏感性等知識來解釋患者需要完成抗生素的整個療程的原因，能夠激發學生對生活中生物學問題的興趣，將學習與實踐相結合。

3.7對比分析，促進學生的思維體系構建

教材習題重視引導學生對概念間關聯的思考，設置了對比分析類試題，通過提供試題背景條件，引導學生進行相關性分析，在一定數據或文字邏輯分析的基礎上，討論并辨析生物學知識間的聯系與差異，串聯形成科學的知識體系。

例9為了比較顯示連續變異和不連續變異的性狀，進行如下操作步驟： ① 五人或六人一組，調查眼皮高度和眼瞼類型； ② 對于每個學生，記錄單眼皮或雙眼皮的高度和存在情況； ③ 繪制圖形以表示組中的高度范圍，使用適當類型的圖表來顯示數據； ④ 比較單眼皮學生和雙眼皮學生的數量，使用適當類型的圖表來顯示數據。根據上述內容，請回答以下問題： ① 哪種性狀表現出連續變異？為什么？ ② 哪種性狀表現出不連續變異？為什么？

試題分析：該題要求學生通過調查不同組間眼皮的高度和眼瞼類型兩個特征，繪制圖表進行分析，引導學生思考連續變異與不連續變異之間的差異，并回答性狀表現為連續變異或不連續變異的原因。學生通過對比分析表現連續變異與不連續變異的性狀，條理清晰地串聯知識點，發展其科學思維。

3.8識圖讀表，培養學生的信息挖掘能力

直觀的圖表試題可以向學生快速、形象的表達生物結構、生物學過程的理解和感悟的過程。教材習題創設有大量的識圖讀表類題目，不僅大大提升學生審題效率，還體現了命題的多樣性，學生通過分析圖表，深度挖掘生物學相關信息，再結合所學知識進行思考解答，加深對知識點的理解，培養學生對生物學信息的獲取能力。

例10觀察分析圖1，回答下列問題： ① 雌激素和孕激素對子宮內膜有什么影響？ ② 什么時候是生育期？ ③ 周期前五天子宮內膜發生了什么變化？

試題分析：該題提供了女性的月經周期曲線圖，要求學生結合女性月經周期生理知識，觀察分析曲線圖并回答相關問題。學生通過分析曲線，能夠從中挖掘得出女性月經周期中子宮內膜受雌激素和黃體酮兩種激素的變化情況影響的生物學信息，加深對月經周期以及受精作用的理解。

4啟示

從整體概況來看，新加坡教材考查科學思維的習題類型多樣，且習題數量根據章節內容有所不同。對新加坡教材考查科學思維的習題內容進行特征深析，筆者得到以下啟示： ① 增加實驗類題目的數量和質量，開展更開放、更擴展的實驗題，考查多種探究推理方法； ② 加強“識表讀圖\"和“繪圖\"類習題的創設，培養模型構建能力； ③ 增強習題配置的層次性，由淺入深、由簡單到復雜的遞進式連續追問，引導思維水平的提升； ④ 注重構建真實的習題情境，運用問題情境展現學生思維狀態，考查學生的科學思維水平，提升試題的質量，增強作答的效果，培養遷移應用能力，鼓勵其解決實際問題。

參考文獻

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