陳 婷 俞如旺

(福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 福州 350117)

科學(xué)解釋能力是指： 運(yùn)用科學(xué)理論、規(guī)律進(jìn)行思考，科學(xué)地說(shuō)出現(xiàn)象產(chǎn)生的原因、事物之間的聯(lián)系的能力，是一種重要的科學(xué)學(xué)科能力[1]。高考是選拔性考試，對(duì)考生的科學(xué)解釋能力的考查尤為重視。2017年高考理綜Ⅰ卷生物學(xué)試題突出考查考生的科學(xué)解釋能力，要求考生能在已有的學(xué)科認(rèn)知和特定的試題背景中尋找證據(jù)，通過(guò)邏輯推理對(duì)生物學(xué)問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)的解釋。因此，如何提高學(xué)生生物學(xué)解釋能力，是中學(xué)生物學(xué)教學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。本文在對(duì)2017年高考理綜Ⅰ卷考查學(xué)生科學(xué)解釋能力的試題(以下簡(jiǎn)稱： 科學(xué)解釋試題)進(jìn)行分析和討論的基礎(chǔ)上，結(jié)合科學(xué)解釋試題的答題步驟和高考閱卷，例析考生在本次高考答題中出現(xiàn)的三大主要問(wèn)題，為教學(xué)提供參考。

1 科學(xué)解釋試題的考查要素與分值分析

科學(xué)解釋能力在試題中的考查包括闡明特定現(xiàn)象的本質(zhì)、預(yù)測(cè)可能發(fā)生的情況以及推測(cè)事件發(fā)生的原因等三個(gè)要素。依據(jù)科學(xué)解釋能力的考查要素，對(duì)新課標(biāo)Ⅰ卷進(jìn)行分析，得出科學(xué)解釋試題的要素考查情況與考生得分情況(表1)。從表1可以看出，考生無(wú)論選做37題或38題，全卷科學(xué)解釋試題總分均為22分，占生物學(xué)試題總分值的24.4%，可見科學(xué)解釋能力的考查在全卷中占重要地位。其中，推測(cè)事件發(fā)生原因的要素的考查最為頻繁，且試題所占的總分值最高，占科學(xué)解釋試題總分的78%。

表1 科學(xué)解釋試題的要素考查與得分情況

題號(hào)4*30(1)①(2)37**(1)②(2)②38**(1)(2)②考查要素推測(cè)事件發(fā)生原因推測(cè)事件發(fā)生原因推測(cè)事件發(fā)生原因闡明特定現(xiàn)象本質(zhì)預(yù)測(cè)可能發(fā)生情況推測(cè)事件發(fā)生原因闡明特定現(xiàn)象本質(zhì)分?jǐn)?shù)6444444平均得分2.381.372.530.930.670.370.24

(注：“*”標(biāo)記為選擇題，“**”為選做題)

利用科學(xué)解釋試題的要素考查情況與得分情況，將每道試題的總分與考生的平均得分按考查要素進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，得出試題得失分比較(圖1)。從圖1可以看出，科學(xué)解釋能力的三要素中，推測(cè)事件發(fā)生原因的要素在試題考查中反饋結(jié)果最好，考生的平均分接近該要素考查總分的40%。預(yù)測(cè)可能發(fā)生情況的要素與闡明特點(diǎn)現(xiàn)象本質(zhì)的要素在試題考查中反饋出的結(jié)果相似，考生的平均分接近其要素考查總分的15%。但從科學(xué)解釋能力各要素的總體考查結(jié)果而言，考生的得分率均不高，因此能夠反映考生科學(xué)解釋能力薄弱的現(xiàn)狀。

2 科學(xué)解釋試題答卷中出現(xiàn)的錯(cuò)誤與分析

科學(xué)解釋試題的答題步驟可分為： 理解題干，獲取有效信息→建立核心概念與現(xiàn)象間的邏輯關(guān)系→準(zhǔn)確表達(dá)。其步驟分別決定了考生答題的方向性、推理的邏輯性和答案的完整性。下面對(duì)考生作答科學(xué)解釋試題時(shí)出現(xiàn)的典型錯(cuò)誤進(jìn)行整理(表2)，并分析其錯(cuò)誤原因。

圖1 各要素所涉試題的得失分比例

表2 科學(xué)解釋試題的典型錯(cuò)誤答案

題號(hào)考生典型錯(cuò)誤答案原因30(1)①甲的補(bǔ)償點(diǎn)大于乙的補(bǔ)償點(diǎn),二氧化碳濃度下降Ⅰ兩種植物光合作用釋放出氧氣,導(dǎo)致二氧化碳含量下降Ⅱ、Ⅲ光合作用消耗的CO2量大于呼吸作用產(chǎn)生的CO2量Ⅲ密閉小室中CO2的含量下降,導(dǎo)致光合作用速率降低Ⅲ(2)甲植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)大于乙植物,甲植物可以進(jìn)行光合作用為有氧呼吸提供有機(jī)物和能量,最終提高有氧呼吸速率Ⅰ、Ⅱ光反應(yīng)產(chǎn)生大量氧氣,使CO2增加,植物有氧呼吸增加Ⅱ光照一段時(shí)間后,植物光合作用產(chǎn)生有機(jī)物,為有氧呼吸提供所需物質(zhì),有氧呼吸速率提高Ⅱ光合作用合成ATP供不應(yīng)求,使有氧呼吸增加,提供更多ATPⅡ、ⅢCO2有助于植物呼吸作用,氧氣濃度升高Ⅱ、Ⅲ37**(1)②細(xì)菌不能同時(shí)利用土壤中的C源和N源,因此利用了尿素的N就不能利用CO2Ⅱ沒有光合色素Ⅲ細(xì)菌中不具有利用CO2合成有機(jī)物的酶Ⅱ、Ⅲ(2)②尿素對(duì)其他細(xì)菌的繁殖有影響,因此要選用不含尿素的培養(yǎng)基Ⅱ含有NH4NO3培養(yǎng)基無(wú)法起選擇作用Ⅲ含有NH4NO3的培養(yǎng)基能夠?yàn)槠渌?xì)菌提供生長(zhǎng)因子Ⅱ、Ⅲ38**(1)大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞未完成轉(zhuǎn)化,無(wú)法導(dǎo)入基因A,因此無(wú)法得到蛋白AⅠCa2+濃度不適宜,導(dǎo)致無(wú)法得到蛋白AⅠ、Ⅲ大腸桿菌無(wú)高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng),不能加工蛋白質(zhì)Ⅰ基因A的內(nèi)含子在大腸桿菌中表達(dá),所以不能合成蛋白AⅡ原核生物中沒有基因A的內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的機(jī)制Ⅲ(2)②噬菌體DNA可以在受體細(xì)胞中復(fù)制并表達(dá),選用噬菌體為載體Ⅰ昆蟲病毒為原核生物,無(wú)真核生物所具有的切除內(nèi)含子的機(jī)制Ⅰ、Ⅱ昆蟲病毒含有RNAⅠ、Ⅲ家蠶是昆蟲,當(dāng)昆蟲病毒侵入時(shí)會(huì)產(chǎn)生抗體Ⅱ、Ⅲ

(注： Ⅰ——答題方向錯(cuò)誤；Ⅱ——推理缺乏邏輯；Ⅲ——答案不完整)

通過(guò)表2的分析可知，科學(xué)解釋試題的失分原因與其答題步驟密切相關(guān)，由答題方向錯(cuò)誤、推理缺乏邏輯和答案不完整等三大問(wèn)題造成，具體表現(xiàn)如下。

2.1 未理解試題的實(shí)質(zhì)，導(dǎo)致答題方向錯(cuò)誤 考生答題時(shí)，首先應(yīng)該閱讀題干、理解題干，獲取解題的有效信息，明確解題方向。但有的試題并未直接呈現(xiàn)明顯的解題方向，往往需要考生對(duì)題干進(jìn)一步理解與分析，將題干內(nèi)容轉(zhuǎn)化為有效的信息，為科學(xué)解釋提供明確的方向。若考生不能理解試題所傳遞的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，將導(dǎo)致答題方向錯(cuò)誤，從而影響得分情況。

例1 (第38題第1問(wèn))某同學(xué)從人的基因組文庫(kù)中獲得了基因A，以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A，其原因是 。

考生錯(cuò)誤答案：“大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞未完成轉(zhuǎn)化，無(wú)法導(dǎo)入基因A，因此無(wú)法得到蛋白A”“Ca2+濃度不適宜，導(dǎo)致無(wú)法得到蛋白A”“大腸桿菌無(wú)高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，不能加工蛋白質(zhì)”，這些答案反映出考生并沒有真正理解試題的實(shí)質(zhì)，僅通過(guò)初步閱讀試題、獲取題干淺層信息：“目的基因A導(dǎo)入大腸桿菌”或“大腸桿菌作為受體細(xì)胞”，錯(cuò)誤地從“目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞失敗”“原核生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)”等角度出發(fā)回答問(wèn)題，導(dǎo)致證據(jù)、推理和推斷錯(cuò)誤，構(gòu)建的解釋與正確答案相距甚遠(yuǎn)。若考生通過(guò)進(jìn)一步理解題干，獲得試題的深層信息：“基因A是人類基因，具有內(nèi)含子”“大腸桿菌是原核生物，不具有切除內(nèi)含子的機(jī)制”，將深層信息進(jìn)行組織、整理后，便能得到正確答案。避免答題時(shí)的方向性問(wèn)題，需要考生養(yǎng)成仔細(xì)閱讀、認(rèn)真審題、深度理解題干的習(xí)慣，以獲取正確的信息作為科學(xué)解釋的證據(jù)，不被表層信息迷惑，從而保證答題方向的準(zhǔn)確性。

2.2 核心概念掌握不牢固，導(dǎo)致推理缺少邏輯性 扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)是正確答題的關(guān)鍵，考生在進(jìn)行科學(xué)解釋的時(shí)候，需要建立生物學(xué)現(xiàn)象與核心概念、規(guī)律之間的聯(lián)系。考生對(duì)核心概念掌握不牢固，導(dǎo)致答題思路混亂、推理缺乏邏輯從而影響得分。

例2 (第30題第2問(wèn))若將甲種植物密閉在無(wú)O2、但其他條件適宜的小室中，照光培養(yǎng)一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)植物的有氧呼吸增加，原因是 。

考生錯(cuò)誤答案之一：“光照一段時(shí)間后，植物光合作用產(chǎn)生有機(jī)物，為有氧呼吸提供所需物質(zhì)，有氧呼吸速率提高”，該答案具有完整的科學(xué)解釋結(jié)構(gòu)，答題方向正確。但考生對(duì)核心概念掌握不牢固，誤以為有氧呼吸提高是由于光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物增多導(dǎo)致，使得推理過(guò)程缺乏科學(xué)的邏輯關(guān)系。有考生回答：“甲植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)大于乙植物，甲植物可以進(jìn)行光合作用為有氧呼吸提供有機(jī)物和能量，最終提高有氧呼吸速率”，該答案首先體現(xiàn)考生不理解試題的實(shí)質(zhì)，錯(cuò)誤引用信息“CO2補(bǔ)償點(diǎn)”導(dǎo)致答題方向錯(cuò)誤。其次，體現(xiàn)出考生核心概念不扎實(shí)，誤認(rèn)為光合作用通過(guò)為有氧呼吸提供有機(jī)物和能量導(dǎo)致有氧呼吸速率提高。還有考生認(rèn)為光合作用是通過(guò)影響ATP含量、[H]含量、CO2含量，最終增強(qiáng)植物有氧呼吸速率。解決核心概念掌握不牢固而導(dǎo)致的推理邏輯性問(wèn)題，考生需要具備夯實(shí)的核心概念作為答題基礎(chǔ)，才能夠正確利用核心概念進(jìn)行科學(xué)解釋，使科學(xué)推理具有邏輯性。

2.3 不了解科學(xué)解釋的基本結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致回答缺乏完整性 有考生在解釋生物學(xué)現(xiàn)象時(shí)，分明能從正確的角度切入試題，且基礎(chǔ)知識(shí)、核心概念扎實(shí)，具備構(gòu)建科學(xué)推理的能力，但最終給出的答案卻殘缺不全。究其根本是考生不了解科學(xué)解釋的基本結(jié)構(gòu)導(dǎo)致。完整的科學(xué)解釋需要包含證據(jù)、推理、推斷三個(gè)基本結(jié)構(gòu)[2]。證據(jù)是指由科學(xué)數(shù)據(jù)組成的、用來(lái)支持學(xué)生推斷的依據(jù)。推理是利用假說(shuō)、演繹等科學(xué)方法連接證據(jù)與推斷的橋梁。推斷是從學(xué)科角度認(rèn)識(shí)現(xiàn)象所得出的初步結(jié)論。

例3 (30題第1問(wèn)①空)將正常生長(zhǎng)的甲、乙兩種植物放置在同一密閉小室中，適宜條件下照光培養(yǎng)，培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)兩種植物的光合速率都降低，原因是 。

有的考生已經(jīng)從正確的答題方向——“光合作用大于呼吸作用，導(dǎo)致小室中CO2降低”切入，但給出答案“光合作用消耗的CO2量大于呼吸作用產(chǎn)生的CO2量”，未提供證據(jù)和進(jìn)一步的推理，使回答缺乏完整性。有的考生回答：“密閉小室中CO2的含量下降，導(dǎo)致光合作用速率降低”，卻沒有提供證據(jù)證明密閉小室中CO2的含量為何下降，因此答案也不完整?？梢?，證據(jù)、推理與推論是考生回答科學(xué)解釋試題的得分要點(diǎn)?？忌谶M(jìn)行科學(xué)解釋的最后，還需要對(duì)科學(xué)解釋的表達(dá)進(jìn)行確認(rèn)，確保答案中包含科學(xué)解釋的三個(gè)基本結(jié)構(gòu)，避免因答案不完整而造成的錯(cuò)誤。

(*通信作者)