一道高考題得分過低的原因探討

在2006年全國高考中，國家教育部考試中心統一命制了3份理綜試題，其中全國卷I供山東等12省市使用，該套試題中的第30題為生物實驗設計題，分值為22分，下面就該題談幾點看法，與同行們商榷。

試題：為了驗證葉片在光合作用和呼吸作用過程中有氣體的產生和消耗，請用所提供的實驗材料與用具，在給出的實驗步驟和預測實驗結果的基礎上，繼續完成實驗步驟的設計和預測實驗結果，并對你的預測結果進行分析。

實驗材料與用具：煙草幼苗、試管2支、蒸餾水、NaHCO₃稀溶液(為光合作用提供原料)、真空泵、暗培養箱、日光燈(實驗過程中光照和溫度等條件適宜，空氣中O₂和CO₂在水中的溶解量及無氧呼吸忽略不計)。

實驗步驟和預測實驗結果：

(1)剪取2小塊相同的煙草葉片，分別放入盛有等量蒸餾水和NaHCO₃稀溶液的兩支試管中。此時，葉片均浮在液面上。

(2)用真空泵抽去2支試管內液體中和葉肉細胞間隙中的氣體后，敞開試管口，可觀察到葉片均下沉到試管底部。

(3)分析預測的結果____________________。

從知識和能力結合的角度來講，這道題的立意是比較好的，既考查了中學教材的主干知識——光合作用、呼吸作用，也考查了中學生物教學的一個主要能力目標——實驗設計能力，同時又能體現考生對實驗結果預測和分析的綜合能力以及語言組織能力。題目的題干中提供了相關的實驗材料和用具且對部分問題在括號中做了特殊說明，還做出了實驗的前期處理，給定了2個實驗步驟。如果題目中的各種條件和假設都非常理想的話，就會出現參考答案中的如下預期結果。

實驗步驟和預測實驗結果：

(3)將這2支試管放在日光燈下，照光一段時間。結果：NaHCO₃稀溶液中的葉片上浮，蒸餾水中的葉片仍在試管底部。

(4)再將這2支試管放在暗培養箱中一段時間。結果：NaHCO₃稀溶液中的葉片下沉，蒸餾水中的葉片仍在試管底部。

分析實驗結果：

(1)光照下，在NaHCO₃稀溶液中的葉片進行光合作用，釋放出的O₂多于呼吸作用消耗的O₂，葉肉細胞間隙中的O₂增加，葉片上浮。而蒸餾水中缺乏CO₂和O₂，葉片不能進行光合作用和有氧呼吸，葉肉細胞間隙缺乏氣體，因此葉片仍位于試管底部。

(2)黑暗中，在NaHCO₃稀溶液中的葉片進行呼吸作用，消耗了葉肉細胞間隙中的O₂，放出的CO₂氣體溶于NaHCO₃稀溶液中，葉肉細胞間隙缺乏氣體，葉片下沉。蒸餾水中缺乏O₂氣體，葉片不能進行有氧呼吸，葉肉細胞間隙仍缺乏氣體，因此葉片仍位于試管底部。

實際上，本實驗并非理想化的實驗，由于實驗設計在某些方面欠嚴密，使部分考生在理論推導過程中會出現這樣或那樣的結果，甚至會推出與參考答案相反的實驗現象，以至于造成考生平均分只有6．78分，難度系數為0．31(山東省抽樣統計公布數據)，下面從幾個方面對考生失分的原因進行探討：

(1)題干對某些問題的表述不明確、不準確，使考生不能清楚地理解題意，不能準確地從題干中獲取有效信息，致使考生語言表述不佳，回答不確切、不全面，這是造成考生失分的原因之一。

(2)由于部分考生沒有認真閱讀、思考括號中的說明給定的實驗條件以及該問題考慮的范圍和方向，致使部分考生對該問題把握不準確，造成實驗思路不清晰，于是出現了如下種種錯誤：

①仍然考慮暗培養箱中無氧呼吸的問題；

②增加了實驗變量，沒有將2支試管同時放在一樣的條件下，例如：將2支試管一支照光，一支黑暗等；

③續寫步驟不考慮實驗的可行性，先同時黑暗，再同時光照；

④續寫步驟、預測和分析結果不全面，有的不寫結果，有的不分析原因等。

(3)對NaHCO₃稀溶液的分析：根據考生所學的化學知識可知，在NaHCO₃稀溶液中存在如下的可逆反應：NaHCO₃=Na2CO₃+H₂O+CO₂或寫成HCO₃-+H₂O＝H₂CO₃+OH^-，H₂CO₃=H₂O+CO₂，它能在加酸、加熱或常溫光照下產生CO₂(如果CO₂被消耗，那么該可逆反應會向右移動，不斷的供應CO₂)，但在常溫、光照下產生的CO₂是很少的，是否能達到葉片進行光合作用所需的最低濃度呢?這個問題在題目中不可能明確說明，而實際上給考生解答本題帶來一定難度。另外，NaHCO₃稀溶液的濃度范圍在本題中也很難界定，對葉片而言，溶液濃度越大，所受浮力越大，越易上浮，但NaHCO₃是弱酸強堿鹽，濃度越大，對葉片的殺傷腐蝕作用越大，葉片保持活性的時間越短。而NaHCO₃溶液的濃度越小，越易水解，反應越易發生，但產生CO₂的量卻很少。顯然，其濃度問題是個矛盾，考生在思考這個問題時，分析得越細，對化學教材中的知識記憶的越牢，卻更不容易按照命題人的意圖寫出相應答案。

(4)用真空泵處理的分析：中學生物學教材中沒有涉及真空泵的實驗，一般中學生物實驗室中也不配備真空泵這種教學儀器，考生對真空泵較陌生，這種現實情況，對考生準確理解題意增加了一定的難度，也會導致部分考生失分。

(5)對光合作用過程的分析：光合作用的過程分為光反應和暗反應，光反應只能在光下進行，而暗反應在有光、無光條件下均能進行；光反應產生O₂，而CO₂的利用和有機物的生成是在暗反應過程中，所以蒸餾水中的葉片在日光燈下同樣可以進行光反應產生O₂。如果NaHCO₃稀溶液中的葉片會上浮的話，那么蒸餾水中的葉片也應該上浮(根據卡爾文循環可知，暗反應較弱或不進行也可能抑制光反應的進行，本文不做詳細分析)。因此部分考生在回答該問題時答出了與參考答案不同的實驗結果，也在情理之中。

(6)對葉片密度與浮力的分析：根據題目給定的參考答案，在NaHCO₃稀溶液中的葉片在日光燈下進行光合作用釋放出的O₂多于呼吸作用消耗的O₂，葉肉細胞間隙中的O₂增加，所受浮力增大，但此時葉片也進行暗反應合成了有機物，使葉片的質量增加。根據試題給定的實驗步驟(即用真空泵處理得到的實驗現象)可知：葉片合成的有機物的密度大于外界液體的密度，那么此時葉片合成的有機物所受的重力與葉片增加的浮力哪一個大哪一個小呢?是不是葉片還會上浮呢?考生難以做出準確的判斷。對于這個問題的分析，應從物理學和生物學2方面進行考慮，根據考生所學過的中學物理學知識可知，一般情況下，氣體分子間的距離是固、液體分子間距離的10倍左右，所以物質的量相同的氣體與固、液體相比，氣體體積約是固、液體體積的1000倍，又根據光合作用的過程，合成有機物與產生O₂的物質的量之比是1：6，所以產生的有機物使葉片重力的增量與產生氣體使葉片所受浮力增量的比值約是幾千分之一，故產生的有機物可忽略不計。

但對于只有高中知識水平的考生，又加之在特殊考場環境下，如此復雜的問題，很難做出準確的判斷。而蒸餾水中的葉片在日光燈下同樣可以進行光反應產生O₂，進行呼吸產生CO₂，再轉化為有機物的量較少，這樣倒更容易上浮。如果考生能對這種現象清楚地分析，就無法得出與參考答案相符的結果。

以上幾方面的分析表明，該實驗的變數太多，盡管有些變數可能不是該實驗的主要影響因素，而對于考生而言，卻很難把握。綜合各種變數，出現題目給定的預期結果的可能性不會太大，故實驗結果不惟一，實驗方案的設計太理想化。

鑒于以上種種原因，就極可能導致考生失分過多，出現平均分只有6．78分，難度系數為0．31，使試題在區分度上有所欠缺，也沒有較好的梯度。好的題目應該是有一定的難度系數，但又具有一定的梯度，且考生的分數分布呈現正態曲線。在對一部分考生調查中發現，有些平時學習成績優秀的考生，對所學生物學知識及相關的物理、化學知識把握得較準確，分析問題較全面，該題失分的可能性反而有可能會增大，沒有得到較理想的分數。