五步思考法解答科學生物探究題

摘 要：初中科學課程是以培養學生科學素養為宗旨的科學入門課程，發展學生的科學素養離不開科學的學習過程。

關鍵詞：生物教學； 探究題； 五步思考法

中圖分類號：G633．91 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2012）04-030-002

科學的核心是探究，教育的重要目標是促進學生的發展，科學課程應當體現這兩者的結合，突出科學探究的學習方式。而中考生物探究題就是為考查學生的探究能力而設置，要求學生掌握基本的科學探究方法及探究步驟。內容包括：提出問題和猜想與假設能力的考查；制定計劃與設計實驗能力的考查（主要是對照實驗）；進行實驗與收集證據并對證據處理能力的考查；實驗評價與交流（主要是對實驗可靠性的評價）。從考生得分情況來看，生物探究題是失分較多題型之一。失分原因主要有讀題不夠仔細，無法理解題意，答題詞不達意等，歸結起來是對探究過程理解不夠。如何幫助考生提高閱讀能力，理解探究實驗的過程，提高規范準確的文字表達能力，增進學生對科學探究的理解是本文的主旨。基于筆者對近幾年中考中出現的生物實驗探究題的分析，試圖找到一個合理的思考方法來幫助學生對科學生物探究題的理解。

我們可以選擇生物探究的問題作為思考起點，采用圖表的形式來表示生物探究題的思考程序，用數字①②③④⑤代表思考的先后順序。下面就是五步思考法的模式圖。

利用這一模式圖，來對照近幾年來中考中出現的生物探究題。

第一步：科學探究的起點是提出問題，弄清探究誰（X）對誰（Y）的影響，即明確實驗目的，發展學生觀察現象和提出問題的能力，增進對提出問題意義的理解。每個生物探究題我們都可以找到對應的“X”和“Y”。如2009紹興中考題第30題，探究赤霉素（X）對大豆植物高矮特性（Y）的影響。2010年紹興中考題29題，探究光照（X）對蒲公英的葉型（Y）的影響。2011年紹興中考題31題，興趣小組探究不同濃度的重金屬污染液（X）對水稻種子萌發（Y）是否有影響。發展學生提出猜想和形成假設的能力，即可以假設“X”對“Y”有影響或者無影響。

例1：（2011年聊城31）為探究廢電池對生物的影響，某生物興趣小組做了如下探究實驗：

提出的問題：廢電池對種子萌發有影響嗎？

實驗器材：大豆種子、廢電池浸出液、清水、培養皿、濾紙、紗布

實驗方案：

I．取相同的2個培養皿，編號l號和2號，底部墊上幾層吸水紙。

II．向兩個培養皿中分別放人大豆種子各20粒，在種子上面覆蓋紗布，放在溫暖的地方培養。

III．每天向l號培養皿紗布上灑適量的電池浸出液，保持種子濕潤，2號培養皿不做任何處理。

Ⅳ.觀察大豆種子的萌發情況并做好記錄。

實驗結果：10天后兩組培養皿中的種子都沒萌發。

根據實驗方案和結果，回答下列問題：

(1)該實驗假設是____________。

(2)設計2號實驗的目的是______，2號培養皿中的大豆種子沒有萌發的原因是缺乏______________。

(3)從實驗設計和實驗結果看，能否說明電池浸出液對種子萌發有影響______________。

(4)想達到預期實驗效果，必須對原實驗方案進行修改，即每天向l號培養皿紗布上灑適量的電池浸出液的同時，還應向 號培養皿紗布上灑適量的______________。

分析：該題實驗目的是探究廢電池（X）對種子萌發（Y）的影響。所以第一空答案：（1）廢電池對種子萌發有影響（或廢電池對種子萌發沒有影響）

第二步：由第一步弄清探究誰（X）對誰（Y）的影響，即確定了“X”為實驗變量和“Y”為反應變量。“X”為實驗變量，也叫自變量。是指實驗中由實驗者操縱的因素或條件。“Y”為反應變量，又稱因變量，指實驗中由于實驗變量引起的變化和結果。通常實驗變量是原因，反應變量是結果，二者具有因果關系。實驗的目的在于獲得和解釋這種前因后果。搞清實驗變量和反應變量是制定計劃、進行實驗設計前提，幫助學生理解實驗意圖，增進對實驗探究過程的理解?？梢霐祵W中“Y是X的函數概念”以便讓學生更加容易理解。

第三步：控制變量法是把多因素的問題變成多個單因素的問題。每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，分別加以研究。而初中探究實驗多采用控制變量法。它是科學探究中的重要思想方法，是學生必備的科學素養之一。由于第二步確定了實驗變量（X），那么其他所有可能對反應變量（Y）產生影響的因素均為無關變量又稱控制變量，指實驗中除實驗變量外的影響實驗現象和實驗結果的因素或條件。因此對實驗組和對照組除實驗變量外的條件都應控制相同。

例2：2009年紹興中考題第30題。探究“赤霉素對大豆植株高矮特性的影響”。

(1)甲同學進行了如下實驗：

①取生長正常、大小相同的大豆幼苗15株，測量高度后，置于按科學標準配制的培養液中，放在適宜的溫度和光照等條件下培養。

②每天噴灑用清水配制的赤霉素溶液。

③20天后測量每株大豆的高度。發現平均高度增加了。

實驗結論：赤霉素有促進大豆植株增高的作用。

(2)乙同學認為甲的實驗結果可信度不高，因為甲沒有設置對照實驗。請你幫助設置對照實驗：

①取____________________________的大豆幼苗15株，置于同樣的培養液和適宜的溫度和光照等條件下培養。

②每天噴灑與實驗組等量的_____________________。

③20天后測量每株大豆的高度，計算平均高度。

(3)如果20天后，出_____________________的實驗結果，可以得到“赤霉素有促進大豆植株增高作用”的實驗結論。

(4)請你再提出一個可能影響大豆植株高度的因素________。

分析：問題①就是對控制變量的考查，答案是(2)①與實驗組相同。而考生許多錯誤答案“生長正常、大小相同”就是因為沒有體現控制變量。

第四步：分析如何顯示實驗結果和實驗預期，即（X）對（Y）的影響，這個“影響”應如何顯示和實驗的預期是什么。實驗現象是什么，試驗結果如何顯示，現象描述，數據表格出現，數據圖像出現。對這些的分析有利于學生發展收集信息和處理信息的能力，理解收集、處理信息的技術對科學探究的意義。如例2中的(3)如果20天后，出現___________________________的實驗結果，可以得到“赤霉素有促進大豆植株增高作用”的實驗結論。分析：實驗結果顯示應該是平均高度，單一植株高度并不能說明問題。所以答案為“實驗組植株的平均高度大于對照組植株的平均高度”，而不少考生往往只答“植株高度”就是缺乏對實驗預期的分析。

例3：2011年紹興中考第31題．興趣小組為探究“不同濃度的重金屬污染液對水稻種子萌發是否有影響”，進行了如下實驗，

【方法和步驟】

①采集重金屬污染液500m1，用熱餾水將其逐漸級稀釋10、102、103、104倍，獲得4種不同濃度的重金屬溶液。

②取4只相同培養皿，分別編號為甲、乙、丙、丁，墊上紗布，加入等體積的不同濃度重金屬污染液，浸潤紗布。

③挑選籽粒飽滿、大小相似的水稻種子200粒，隨機均分成4組，分別均勻放入上述4只培養皿的紗布上。

④將4只培養皿置于25℃恒溫培養箱內，每天給它們補充等量、相應濃度的重金屬污染液。

【統計和分析】

一段時間后，統計各組水稻種子的______________，進行比較。

【預測結果】

如果重金屬污染液對水稻種子的萌發有抑制作用．實驗結果應是______________。

【反思與評價】

（1）在步驟③中，每只培養皿中均勻放置50粒水稻種子，而不是1粒的原因是______________。

（2）實驗方案存在缺陷，還需要增加一個實驗，用與實驗組相同量的蒸餾水代替金屬污染液，培養水稻種子，其目的是_______。

分析：第一空就是考查實驗結果的顯示，實驗預期應該是在相等數量的水稻種子中實驗組和對照組誰萌發的種子多，即萌發率誰高。所以答案為“萌發率”而非萌發情況等籠統的描述。這樣的訓練有助于學生發展表達和交流的能力。

第五步：科學解釋和評價的能力是學生必備的科學素養之一，對探究實驗可靠性評價是培養這一科學素養有效途徑，而實驗設計是否合理是實驗可靠性評價的關鍵。主要可以從實驗設計是否有對照（即是否有對照組實驗）和是否會產生實驗偶然性兩方面加以思考。對照實驗有空白對照，條件對照，自身對照，相互對照。而初中階段應用較多的是空白對照。如例2中②每天噴灑與實驗組等量的_____________________。分析：實驗組噴灑赤霉素而對照組應噴不含赤霉素的清水形成空白對照，所以答案為“清水”。又如例1中(4)想達到預期實驗效果，必須對原實驗方案進行修改，即每天向l號培養皿紗布上灑適量的電池浸出液的同時，還應向 號培養皿紗布上灑適量的______________。分析：實驗組噴灑重金屬污染液，對照組2號應噴等量的清水進行空白對照。所以答案，2，清水。實驗的偶然性也是評價實驗可靠性的主要內容，一般從樣本數量和試驗次數來避免實驗的偶然性。如例3中【反思與評價】

（1）在步驟③中，每只培養皿中均勻放置50粒水稻種子，而不是1粒的原因是______________。

分析：從樣本數量太少容易引發實驗的偶然性。所以答案，防止實驗的偶然性。

例4：（2010潮州31）。聶利同學在一個養蜂場看到許多蜜蜂聚集在蜂箱上，雙翅沒有振動，仍嗡嗡地叫個不停。她對《十萬個為什么》中“蜜蜂發聲是不斷振動雙翅產生的”這一結論產生懷疑。蜜蜂的發聲部位到底在哪里?下面是聶利同學的主要探索過程：

①把多只蜜蜂的雙翅用膠水粘在木板上，蜜蜂仍然發聲。

②剪去多只蜜蜂的雙翅，蜜蜂仍然發聲。

③在蜜蜂的翅根旁發現兩粒小“黑點”，蜜蜂發聲時，黑點上下鼓動。

④用大頭針刺破多只蜜蜂的小黑點，蜜蜂不發聲。

請回答：______________

(1)聶利同學在實驗時，采用多只蜜蜂的目的是______________。

分析：采用多只蜜蜂就是為了避免樣本數量太少導致實驗偶然性。所以答案：(1)避免實驗的偶然性。

總之，利用五步思考法能快速準確理解題意，既加快了考生解題速度又提高了考生答題的準確性和規范性，從而提高了生物探究題的得分率。使學生提高能力的同時增進了對科學探究的理解。