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林静 刘恩山(北京师范大学生命科学学院)
:生物学探究性试题以科学、技术和社会中涉及的生物知识与技能为问题情境,以生物学学科知识和技能为问题解决背景,以科学探究能力为问题解决路径,在思维层面上考查学生科学探究能力。本文结合例题,探讨生物学探究性试题的素材选择、情境创设与试题打磨的命题策略。
:生物学;探究性试题;命题策略
倡导探究性学习,培养和发展学生科学探究能力,是我国生物学新课程的主要目标和内容之一。如何检测这一课程目标和内容的达成是生物学新课程改革中的一个难点。本文结合浙江省温州市初中综合理科《自然科学》的一道中考例题,探讨生物学探究性试题的命题策略,供大家批评指正。
探究性试题应该具备以下两个特征。首先它是一个“真”问题。即这个问题除了已知(问题的起始状态)和目标(问题的目的状态)之外,要有一定的障碍(从起始状态抵达目的状态途中所面临的各种问题情境,即问题的中间状态),使考生解答这个问题的过程,是一个问题解决的过程而不是仅仅回忆知识的过程。其次,解答探究性试题所需的路径应该是科学探究思维能力,而不是学科知识。
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选取怎样的素材能编制出生物学探究性试题呢?笔者认为理想的素材是学生做的一些研究报告,例如实验报告、研究性学习报告等。理由有两点:一、研究报告是科学探究的成果,能反映探究的过程,命题者比较容易将它转化为探究性问题情境,也容易从中选取问题的切入点。二、学生做的研究报告,涉及的学科知识水平和认知能力接近考生的知识水平和认知能力,适合于考查探究思维能力。
当在各种科技文献中挑选试题素材时,一定要有一个生物学探究性试题的命题空间模型,或者说是挑选素材的标准。试题的有效问题空间应该由科学、技术和社会中涉及的生物知识与技能,生物学学科知识与技能,科学探究能力这三维构成(见右图)。在审视素材时,首先要了解素材中有无涉及生物学学科知识与技能。若有,要明确地与《课程标准》或《考试大纲》中的知识点对应,即寻找问题已知的“着落点”;若没有,就要放弃这素材。其次,要审视素材是否围绕科学、技术和社会中的生物知识与技能展开研究的,即研究的是STS中的一个具体问题,具有现实的情境。例如人口爆炸、环境污染、生态失衡、资源短缺、生物多样性保护等等问题。这一方面利于转化为试题的情境,另一方面利于导向教学与实际相联系,注重解决实际问题能力的培养。
最后,要预设素材可以考查的具体科学探究思维能力,是提出问题能力、提出科学假设能力、实验设计能力、对资料的分析和解释能力还是根据有效信息得出结论和评价的能力,等等。这在最后一步进行审视,是因为不同的素材适合不同探究思维能力的考查。例如研究结果有充分数据的素材,可以考虑用以考查对资料的分析和解释能力或推出结论能力;研究过程表达得清晰明了的,可以考虑考查实验设计能力;研究报告简短明了的,可以考虑考查提出问题能力或提出假设能力。经过这三步的审视,挑选出的素材基本能派上用场。
有了适宜的素材,将它转化为一道探究性试题,需要设置合理的试题情境。在设置试题情境时,应以科学、技术和社会中涉及的生物知识与技能为问题情境;以生物学学科知识和技能为问题解决背景,即作为问题的已知条件;以科学探究能力为问题解决路径,在思维层面上考查学生科学探究能力,即问题的考点落在科学探究思维能力上。下面以例题为例,谈谈试题情境设置时要关注的问题。
例题:为了研究农药对生物生长的影响,某同学设计了如下实验:先在三个烧杯内倒入池水,放入不同生物养3日,再向A、B烧杯各滴加3ml 5%的农药,如右图所示。其中鱼藤酮是一类利用植物产生的毒物制成的天然农药。C烧杯不加农药。隔天观察烧杯里生物的生活情况,记录其变化。(1)在该同学实验方案的设计中,想作为实验对照组的是哪一只烧杯? ▲ 。(2)该实验方案有不对之处,请指出一点,并提出具体修改意见: ▲ 。(3)农村里用鱼藤酮投放养鱼池来捕捞鱼食用,你认为这样做对吗?为什么? ▲ 。
参考答案:(1)C(2)不对之处:各烧杯内的生物都不一样;修改意见:应该在三个烧杯内放入相同的生物,例如每个烧杯内都有大小相近的水藻、田螺和小鱼。或者,不对之处:观察的时间间隔太长;修改意见:应该缩短。(3)不对。人类吃了这些鱼易引起食物中毒(或农药中毒或非细菌性食物中毒)。
2.1问题情境的表达要充分、简练
例题的问题空间表征如右图所示。它的问题情境是具有STS教育意义的一个实验。为了考查实验设计中的变量控制能力,将素材转化为某一同学错误的实验设计方案,并根据考查意图绘制图来表达主要问题情境。这些问题情境的交代不在于全面,而在于充分。即与问题的切入点相对应地表达信息,与解题相关的要充分表达,不影响解题的要省略,不是面面俱到。比如本题中所用的烧杯是多大的、实验地点、气温和其他环境条件等都省略了,使得试题简练,突出主要信息。一般,图或者表能简练地表达丰富的信息,是表述探究性试题的好方法。
2.2问题解决背景要确保已知
原则上,凡是《课程标准》或《考试大纲》中规定的生物学学科知识和技能知识都可以作为探究性试题的已知条件。但在设置试题时,一般不采用学科难点知识和技能作为背景知识,以免由于背景知识太难而干扰考生答题。或者从评价的准确性和公平性方面来说,要确保作为已知条件的背景知识是绝大多数考生都能掌握的,试题检测的确是探究思维能力而不过多牵涉知识的掌握程度。例题涉及的学科知识有生物代谢、食物中毒、环境毒物,其要求的水平是将这些知识作为常识进行了解。涉及的实验技能知识有烧杯和胶头滴管的使用、实验观察方法,是一般技能知识,其要求也是作为常识了解。这能提高试题检测考生变量控制能力的准确度。