例析2018年福建中考生物學試題中科學思維的考查

陳秋香 （福建省漳州市普通教育教學研究室 福建漳州 363200）

科學思維作為生物學科核心素養的四大要素之一，其內涵是要求學生能夠運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法探討生命現象及規律，審視或論證生物學社會議題。科學思維成為當今教學與命題中備受關注的熱點，尤其是在中考命題中如何考查學生的科學理性思維。科學思維在試題中的體現將是今后命題中的核心問題。縱觀這兩年的福建生物中考試題，命題者通過對試題材料選取、呈現方式、問題的設置、題型的開放性等多個角度，有效地考查了學生的科學思維，對生物教學起到了很好的導向作用。2018年福建生物學中考試題在考查更高層次的認知目標的同時，對學生的科學思維的考查更為明顯。具體凸顯如下。

1 創設新情境的試題背景，考查學生的理性分析和批判思維

通過創設新情境能防止學生死記硬背，考查學生的“科學思維”素養。特別是資料題能有效考查學生高階認知水平，其試題背景更強調新情境。這類試題的設計旨在引導學生在新情境下獲取信息、識別信息和處理信息，培養學生對身邊的事物作出理性分析和批判思考的能力，是中考命題的重要方向。

［例1］閱讀資料，回答問題。

資料1 2014年，一名2歲男孩被攜帶埃博拉病毒的果蝠咬傷后，成為埃博拉出血熱疫情首例感染者。埃博拉病毒通過密切接觸已感染病毒的動物或人傳播蔓延，導致疫情大面積暴發。

資料2 疫苗對預防傳染病有重要作用。2017年，我國獨立研發的埃博拉疫苗，通過世界衛生組織的技術審查，走進非洲。人體接種該疫苗28天后，體內抗體水平達到最高值。

（1）導致上述2歲男孩患病的傳染源是______。

（2）__________是埃博拉出血熱的病原體；它沒有______結構，必須寄生在其他生物細胞內。

（3）接種埃博拉疫苗使人體產生抗體，從免疫的角度看，埃博拉疫苗屬于________。

（4）從預防傳染病的角度看，接種疫苗的措施屬于____________。需要專門研制埃博拉疫苗來抵抗埃博拉病毒，而不能接種乙肝疫苗來預防該病，原因是______________。

分析：本題選取了埃博拉出血熱疫情和疫苗的研制情況等為背景，讓學生在新的情境中解題，促進學生對知識的理解，能更真實地檢測學生在閱讀中作出的理性分析，結合所學知識嘗試解釋生產、生活中的現象，解決生活中的疑難問題。這樣的新情境不僅可以考查學生的理性分析，還可以引導學生養成理性判斷的思維習慣。特別對于第4小題的設問，需要學生通過閱讀與分析，知道研制成功的埃博拉疫苗可以在人體內產生抗體，再應用所學抗原與抗體的概念，對材料中的埃博拉疫苗進行理性分析和識別，再進行判斷。最后一空不是提問埃博拉疫苗對埃博拉病毒的作用，而是打破常規設問引進接種乙肝疫苗是否對埃博拉病毒有預防作用。這樣設問需要學生具有理性分析與推論，進而對推論作出解釋，可以體現學生的個性化解題思維，能有效檢測出學生的批判性思維。本題是“批判性思維等方法探討生命現象及規律，審視或論證生物學社會議題”的具體體現。

2 注重圖文信息的轉化，考查學生模型的建構能力

當前，越來越多國家的科學教育標準強調模型建構的作用，并將其納入學業考試。用模型描述系統的因果關系或相互關系的過程就是建模。利用抽象圖形與文字之間的關系，來考查學生圖文轉化能力，這種通過解釋模型、評價模型、修正模型來進一步顯現學生的科學思維，是當前中考較新的命題思路。

圖1 反射弧五個組成部分關系示意圖

［例2］圖1反射弧五個組成部分關系示意圖，下列反射與其反射弧組成部分對應關系正確的是（ ）

___A___B____C____________________D反射手被針刺立刻縮回__________司機看到紅燈剎車___________談虎色變膝跳反射____________反射弧的組成部分____①是手臂肌內______②是視神經_______③位于脊髓⑤是膝蓋下方韌帶____

分析：本題靈活利用系統模型方式直觀呈現感受器、傳入神經、神經中樞、傳出神經及效應器等概念之間的關系。學生要先看懂反射弧五個組成部分的簡單示意圖，以示意圖為中心，通過演繹推理，逐一對表格中4個選項的具體事例進行分析，歸納與概括出各選項中反射弧的組成部分的內涵，并判斷與示意圖是否對應正確，主要考查學生通過圖文轉化來解釋模型、評價模型的科學思維能力。本題是“模型與建模”的具體體現。

3 設置綁定的問題串，考查學生的演繹推理能力

有些試題通過前后兩個小問題設置綁定關系來反饋學生的思維途徑，可以通過第二個問題的設問，使學生的思維外顯化，獲得更多學生掌握情況的信息來測試學生思維的形成路徑。這種運用正反向思維的命題方式，考查學生演繹推理能力也是PISA測試試題的命題方式之一。因此命題者試題設問時，既重視學生對科學事實（即“是什么”）的準確辨析，也嘗試在推理與論證理由（即“為什么”）適當加大考查力度。

［例3］閱讀資料，回答問題：

資料1 我省推進美麗鄉村建設，推廣農業清潔生產技術。例如利用微生物技術處理秸稈、畜禽糞便和垃圾等“農村三廢”；改造水塘或洼地，利用生態組合凈化污水，生態組合中有綠藻、浮萍等植物，浮游動物以及細菌、真菌等生物。

資料2 農村土壤重金屬污染是影響水稻品質的因素之一。袁隆平團隊利用基因編輯技術，修改水稻細胞中調控重金屬鎘吸收的基因，篩選出抗鎘超級稻。

（1）細菌、真菌能分解秸稈、糞便和垃圾中的__，在處理“農村三廢”中發揮作用。

（2）污水中的氮、磷是生態組合中的_____生活需要的無機鹽；浮游動物作為生態系統的______有利于水塘中的物質循環。

（3）抗鎘超級稻的抗鎘性狀能否遺傳?_______，判斷的理由是_____________。

分析：本題通過農業清潔生產技術和土壤中重金屬對水稻污染的兩則生產生活中的具體事例，把學生置于真實的生活情境中，有效激發學生綜合運用生態系統的組成及其在生物圈中的作用、綠色植物的生活需要水和無機鹽、生物的遺傳和變異等知識，分析解決“農村三廢”治理問題，以及科學家袁隆平利用基因編輯技術篩選出抗鎘超級稻。試題讓學生在解決問題中感受到知識對指導生產實踐的巨大作用，同時也引導學生關注身邊的生物知識及最新的生物科技研究成果。第3小題的設問，考查學生基于基因編輯技術的科學事實，揭示生命遺傳的本質。通過前后兩個小問題設置綁定關系，使學生判斷可遺傳原因的思維路徑外顯化，有效考查了學生的正反向思維能力、演繹推理能力。“抗鎘性狀”是由基因控制的，基因控制的性狀是可以遺傳的，所以“抗鎘性狀”是可以遺傳的。這就是“演繹與推理”的具體體現。

4 強調真實實驗的情境，考查學生不同的科學思維層次

科學思維是生物學核心素養中其他三大要素的基礎，是學生未來發展的重要關鍵能力。只有在真實的情境中才能真實地表現出學生的關鍵能力，情境越真實越能反映學生的核心素養水平，在真實情境中考查學生的生物學核心素養，是中考命題的重要方向。特別是每年的實驗探究題，強調用真實的實驗情境進行命題，其目的除了考查實驗操作技能與實驗的執行水平，有利于導向規范的實驗教學外，也可以多角度、多層次考查學生在新實驗情境下科學思維的深度與廣度。

［例4］泡菜的制作工藝是我國悠久的食文化遺產之一。制作泡菜過程中，應控制亞硝酸鹽在一定濃度范圍內，以免對人體產生危害。

興趣小組研究不同濃度食醋對泡白菜中亞硝酸鹽含量的影響，具體做法是：稱取等量白菜4份，每份均加入等量7%鹽水、鮮姜和辣椒，再加入食醋，調節料液的食醋濃度分別為0.3%、0.6%、0.9%。重復做3次。從泡菜制作第1 d開始，每天測定其亞硝酸鹽含量，測定10 d，結果如圖2所示。

添加不同濃度食醋的泡白菜中亞硝酸鹽含量的變化圖

（1）制作泡菜所利用的細菌是________。

（2）設置食醋濃度為0的組，目的是_______；實驗中添加的材料需取等量，目的是_______。

（3）分析曲線，隨泡制時間增加，亞硝酸鹽含量變化趨勢均表現為_______，并在第_______天均達到最大值。

（4）分析比較四條曲線亞硝酸鹽含量的最大值，不同濃度食醋對泡白菜亞硝酸鹽含量的影響是____。

（5）結合本實驗，對家庭自制泡白菜提出一條建議：________________________________________。

分析：本題屬于中等難度題，考查課標中主題一科學探究和主題九生物技術中的相關知識。試題結合“泡白菜在4種不同食醋環境中亞硝酸鹽變化”的具體實驗，設置科學探究情境，考查學生對科學探究一般方法的掌握情況。除了第（1）小題是簡單題，考查的是I層次外，其他試題考查的都是II層次，其實質也是從不同角度考查了學生的不同科學思維層次和深度，各小題涉及的科學思維層次的不同表現見表1。可見，本題的科學思維內涵的豐富表現，特別是分析、歸納的具體體現。題目設計了不同梯度的難度問題，對學生科學思維的深度進行階梯性的考查，尤其是第4小題，采用SOLO方式的差別賦分測量學生不同的思維表現，有效區分學生的思維水平。這類試題的巧妙設計，從另一個側面也說明了科學思維和科學探究互為倚重，科學思維是科學探究的重要內涵，科學探究是科學思維的實證過程。

表1 科學探究能力與科學思維互為滲透

總之，把科學思維有機地融入生物學科命題實踐中，才能進一步將學生核心素養培養的測評通過素養型命題落到實處。更好地考查學科本質，以考來促進學，以達到共同發展學生核心素養的目的。