申定健

(四川省綿竹市南軒中學(xué) 綿竹 618200)

為了準(zhǔn)確刻畫學(xué)生學(xué)業(yè)質(zhì)量和學(xué)業(yè)成就表現(xiàn)，《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》(新課標(biāo))將素養(yǎng)劃分為四個等級水平，并以此作為考試命題的重要依據(jù)。生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，生物學(xué)實驗更是學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)和發(fā)展的主要載體，高考更加注重以實驗題形式考查科學(xué)思維、科學(xué)探究素養(yǎng)水平，這一考查趨勢在近幾年的全國卷生物學(xué)試題中得到了印證。鑒于此，筆者嘗試運用科學(xué)探究素養(yǎng)水平考查分析高考實驗試題，以求把握未來高考命題特點和趨勢，為實驗教學(xué)和備考提供參考。

1 科學(xué)探究素養(yǎng)分析

1.1 科學(xué)探究素養(yǎng)定義 新課標(biāo)將“科學(xué)探究”素養(yǎng)定義為學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學(xué)問題，針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進行觀察、提問、實驗設(shè)計、方案實施以及對結(jié)果的交流與討論的能力[1]。科學(xué)探究素養(yǎng)要求學(xué)生應(yīng)在探究過程中，逐步增強對自然現(xiàn)象的好奇心和求知欲，掌握科學(xué)探究的基本思路和方法，提高實踐能力；在探究中，樂于并善于團隊合作，勇于創(chuàng)新。

1.2 科學(xué)探究素養(yǎng)水平劃分和細化 以新課標(biāo)關(guān)于科學(xué)探究素養(yǎng)水平劃分為依據(jù)，結(jié)合科學(xué)探究素養(yǎng)組成的五項能力，將每項能力細分出四個等級(表1)。水平差異主要表現(xiàn)為學(xué)生在不同復(fù)雜程度的情境中運用探究方法解決問題的程度，素養(yǎng)水平依級遞進。一、二級水平解決問題的情境相對簡單和解決問題的程度相對較低，作為生物學(xué)學(xué)科學(xué)業(yè)水平合格考試的考查要求和命題依據(jù)；三、四級水平解決問題的情境相對復(fù)雜和解決問題的程度要求較高，作為本學(xué)科學(xué)業(yè)水平等級考試的考查要求和命題依據(jù)。

2 基于科學(xué)探究素養(yǎng)水平的高考實驗試題分析

2.1 觀察能力考查實例(2017年高考全國I卷第2題) 下列關(guān)于細胞結(jié)構(gòu)與成分的敘述，錯誤的是(B)

A. 細胞膜的完整性可用臺盼藍染色法進行檢測

B. 檢測氨基酸的含量可用雙縮脲試劑進行顯色

C. 若要觀察處于細胞分裂中期的染色體可用醋酸洋紅液染色

D. 斐林試劑是含有Cu2+的堿性溶液，可被葡萄糖還原成磚紅色分析： 本題考查科學(xué)探究素養(yǎng)中的觀察能力，依據(jù)細胞結(jié)構(gòu)功能特點和細胞成分的結(jié)構(gòu)特點和化學(xué)性質(zhì)，采用不同的染色方法進行觀察和鑒定，歸屬于“能夠正確使用工具進行觀察”，考查素養(yǎng)二級水平。

表1 科學(xué)探究五種能力素養(yǎng)水平劃分表

2.2 提出問題能力考查實例(2017年高考全國I卷第4題) 某同學(xué)將一定量的某種動物的提取液(A)注射到實驗小鼠體內(nèi)，注射后若干天，未見小鼠出現(xiàn)明顯的異常表現(xiàn)。將小鼠分成兩組，一組注射少量的A，小鼠很快發(fā)生了呼吸困難等癥狀；另一組注射生理鹽水，未見小鼠有異常表現(xiàn)。對實驗小鼠在第二次注射A后的表現(xiàn)，下列解釋合理的是(C)

A. 提取液中含有胰島素，導(dǎo)致小鼠血糖濃度降低

B. 提取液中含有乙酰膽堿，使小鼠骨骼肌活動減弱

C. 提取液中含有過敏原，引起小鼠發(fā)生了過敏反應(yīng)

D. 提取液中含有呼吸抑制劑，可快速作用于小鼠呼吸系統(tǒng)

分析： 本題考查科學(xué)探究素養(yǎng)中的提出問題能力，題中給定特定實驗情境為“將注射過提取液(A)的實驗小鼠分為兩組，實驗組小鼠再次注射少量的A，很快發(fā)生了呼吸困難等癥狀，而注射生理鹽水的對照組小鼠未見小鼠有異常表現(xiàn)”，讓學(xué)生基于實驗情境提出可探究的生物學(xué)問題，采用假說演繹和推理的方法，驗證所提生物學(xué)問題的科學(xué)性和合理性。歸屬于“針對特定情境提出可探究的生物學(xué)問題”，考查素養(yǎng)三級水平。

2.3 制訂并實施方案能力考查實例(2017年高考全國I卷第29題) 根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型，有些病毒對人類健康會造成很大危害，通常一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。假設(shè)在宿主細胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換，請利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細胞等為材料，設(shè)計實驗以確定一種新病毒的類型： 簡要寫出： (1)實驗思路；(2)預(yù)期實驗結(jié)果及結(jié)論即可。(要求： 實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組)

參考答案(1)實驗思路 甲組： 將宿主細胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記尿嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時間后收集病毒并監(jiān)測其放射性。乙組： 將宿主細胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時間后收集病毒并監(jiān)測其放射性。(2)結(jié)果及結(jié)論： 若甲組收集的病毒有放射性，乙組無，即為RNA病毒；反之為DNA病毒。

分析： 本題考查科學(xué)探究素養(yǎng)中的制訂并實施方案能力，題中給定條件為“宿主細胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換，利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細胞等為材料”，屬于典型的“基于給定的條件，設(shè)計并實施探究實驗方案”，考查素養(yǎng)三級水平。

2.4 獲取證據(jù)或數(shù)據(jù)能力考查實例(2017年高考全國III卷第5題) 某陸生植物種群的個體數(shù)量減少，若用樣方法調(diào)查其密度，下列做法合理的是(B)

A. 將樣方內(nèi)的個體進行標(biāo)記后再計數(shù)

B. 進行隨機取樣，適當(dāng)擴大樣方的面積

C. 采用等距取樣法，適當(dāng)減少樣方數(shù)量

D. 采用五點取樣法，適當(dāng)縮小樣方的面積

分析： 本題考查科學(xué)探究素養(yǎng)中的獲取證據(jù)或數(shù)據(jù)能力，學(xué)生基于“某陸生植物種群的個體數(shù)量減少”情境，選用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄈ鐚嵱涗浐头治鰧嶒灲Y(jié)果，考查素養(yǎng)二級水平。

3 基于科學(xué)探究素養(yǎng)水平分析的高考實驗命題特點

3.1 考查形式多樣且有所側(cè)重 目前，高考試題考查科學(xué)探究的五種能力素養(yǎng)有選擇題和非選擇題兩種形式?！坝^察能力”側(cè)重以選擇題形式考查，類似的考查還有2016年全國III卷第2題、2014年全國I卷第4題和2016年江蘇卷第19題；對于考查“提出問題能力”非常典型的2017年全國I卷第4題，高考以選擇題的形式考查對給定的實驗情境提出問題進行演繹推理的“試題較少出現(xiàn)”，而且這類“新穎”試題是“高考生物試題希望達到的一個境界”，可代表未來高考命題的一種趨勢；“制訂并實施方案能力”側(cè)重以非選擇題的問答題形式考查，也是高考越來越注重科學(xué)探究素養(yǎng)考查的重要體現(xiàn)，類似的考查還有2017年全國III卷第32題和2016年全國I卷第32題；“獲取證據(jù)或數(shù)據(jù)能力”采用選擇題和非選擇題形式靈活考查，類似的考查還有2016年全國II卷第5題和2014年全國II卷第31題；“表達交流能力”在目前高考試題沒有具體考查體現(xiàn)，也是命題的難點。

3.2 考查能力界于二、三級水平之間 從上述考查實例分析可以看出，現(xiàn)有高考考查科學(xué)探究素養(yǎng)水平界于各項能力的二、三級水平之間。目前高考錄取率已達70%，升學(xué)已成為高中畢業(yè)生主要途徑，二、三級水平的素養(yǎng)考查，符合當(dāng)前高考選拔功能的要求。從一份高考試卷整體來看，科學(xué)探究素養(yǎng)的五項能力都可以按照不同水平進行分類考查，不同素養(yǎng)水平在試卷均有較好的體現(xiàn)，有利于不同水平學(xué)生對不同等級素養(yǎng)發(fā)揮。應(yīng)當(dāng)注意的是，高考考查“制訂并實施方案的能力”均是三級水平，能力水平要求較高，可以較好區(qū)分不同水平的學(xué)生。高考實驗題尤其是遺傳部分的實驗題更加傾向于采用“給定條件設(shè)計并實施探究實驗方案”的方式命題，這也是未來高考命題的主要方式。

4 討論與建議

4.1 教學(xué)應(yīng)注重科學(xué)探究素養(yǎng)的分類達成 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)是生物學(xué)實驗教學(xué)的價值追求，也是實驗教學(xué)的預(yù)期目標(biāo)。科學(xué)探究素養(yǎng)所涵蓋的能力，需要通過每節(jié)實驗課或?qū)嶒灮顒觼碇鸩脚囵B(yǎng)形成。教師在制訂實驗的教學(xué)計劃時，應(yīng)全面考慮科學(xué)探究素養(yǎng)的有效完成和落實，對于不同的實驗內(nèi)容，在落實科學(xué)探究素養(yǎng)五項能力培養(yǎng)時應(yīng)該有所側(cè)重。

例如，教材“觀察DNA、 RNA在細胞中的分布”“用顯微鏡觀察多種多樣的細胞”等觀察類實驗應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，“調(diào)查常見的人類遺傳病”“種群密度的取樣調(diào)查”等調(diào)查類實驗應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生獲取數(shù)據(jù)能力，“探究影響酶活性的因素”“探究植物生長調(diào)節(jié)劑對扦插枝條生根的作用”等探究類實驗注重培養(yǎng)學(xué)生提出問題和制訂并實施方案能力。

4.2 教學(xué)應(yīng)為探究性學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)真實的情境 探究式教學(xué)是教學(xué)落實科學(xué)探究素養(yǎng)培養(yǎng)的重要途徑，有效探究基于真實情境進行。學(xué)生在真實的情境才能表現(xiàn)出真實的關(guān)鍵能力和必備品格，情境越真實越能反應(yīng)學(xué)生的核心素養(yǎng)水平[2]。為此，教師在實施探究式教學(xué)中，要結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，為探究性學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)真實的情境。從學(xué)生的生活經(jīng)驗、經(jīng)歷中提出探究性的問題，從社會關(guān)注的與生物學(xué)有關(guān)的熱點問題切入，尤其是高三復(fù)習(xí)備考時更應(yīng)注重創(chuàng)新探究情境。

4.3 教學(xué)應(yīng)遵循素養(yǎng)水平遞進關(guān)系進行培養(yǎng) 要對學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)水平進行精細刻畫，從低到高依級遞進。教學(xué)應(yīng)認識到素養(yǎng)的低級水平是高級水平建構(gòu)基礎(chǔ)，遵循素養(yǎng)水平遞進關(guān)系進行循序漸進的培養(yǎng)和提高。參照高考考查能力水平要求，將素養(yǎng)按照五項能力水平進行細化，將更加有利于科學(xué)描述和評價學(xué)生素養(yǎng)水平層次，從而真正做到對每一位學(xué)生有針對性和差異性的培養(yǎng)。

4.4 教學(xué)應(yīng)注重學(xué)生表達交流能力的培養(yǎng) 探究式教學(xué)鼓勵學(xué)生參與設(shè)計實驗，并完成多種類型的實驗，包括： 觀察類實驗、驗證類實驗、調(diào)查類實驗、探究類實驗、模型制作以及模擬實驗。實驗教學(xué)中，學(xué)生以小組為單位，針對具體情境提出可探究的生物學(xué)問題，自行設(shè)計并完成實驗，如實記錄實驗結(jié)果，使用多種方法分析實驗數(shù)據(jù)，得出符合科學(xué)事實的實驗結(jié)論，最終形成書面的實驗報告和科技小論文，開展班級或?qū)W校作品展覽會或說明會，提高學(xué)生表達交流的能力。如此，既能滿足高考實驗設(shè)計考查的語言表達能力要求，也為學(xué)生進一步學(xué)習(xí)和走入社會奠定基礎(chǔ)。