初中科學試題結構要素分析及教學建議

摘 要：布置作業、講例題和命制試題是每位科學老師做的最多的三件事，所以“題”的研究在科學教學中顯得尤為重要。本文通過對試題結構三要素：考點知識、干擾知識和背景知識的分析，結合筆者十多年的科學教學實踐，著重從“干擾知識”和“背景知識”這兩個方面提出相應的教學建議。試題要素研究對于提高教師試題編制水平和促進教學質量的提高具有一定的參考意義。

關鍵詞：試題結構；考點知識；干擾知識；背景知識

一、 試題研究的必要性

首先，素質教育也要考試。根據教學要求，編制試題或命題組卷是教師在教學中的常規工作。因此，試題研究是教師必須掌握的一項基本功。

其次，雖然中考科學考試范圍是嚴格按照中考細則要求，但是如果研究每年的中考試卷，會發現核心知識年年考，其他知識輪流考。比如：受力分析、測電阻和電功率實驗、光合作用與呼吸作用等核心知識年年考，只是形式變換一下。只有通過中考試題的研究，我們才能找準考試的重難點，才能把握學生的思維深度，從而進行有效教學。

第三，杭州中考試題不僅涵蓋初中科學的核心知識，還凸顯了考查學生以科學方法解決實際問題的能力。學生平時題做得太多，負擔太重，動腦筋的時間太少。中考很難碰到一個做過的相同的題，如果真的想提高學生成績，一定要培養學生分析和解決問題的能力。一般問題拿到后怎么樣去處理，要把范式教給學生，不是讓學生去回憶以前有沒有做過。題目無限，規律有限，只有教師認真研究命題規律才能正確指導學生應對無限習題。因此，研究試題編制對于提高科學教學質量，促進教師專業水平提高都具有重要的實踐意義。

二、 構建試題的基本要素

圖1

一般來說，一個高質量的試題應該包含三個方面的知識要素：考點知識、干擾知識、背景知識。如圖1所示。

（一） 考點知識要素

這是一個試題最基本的知識要素，它來自教材，符合“考試說明”的知識范疇。如“慣性”“光的反射”“酸的通性”“神經系統”“神經調節”“生物分類”“食物鏈和食物網”等。考點知識具有一定的“顯性”，主要考查學生對基礎知識掌握情況。教師在平時教學時要回歸課堂、回歸教材、回歸課標，避免補充超綱的知識和鉆怪題、難題。同時科學教學要立足于教材，又不局限于教材。

圖2

例1：（杭州2016年中考卷第15題）如圖2所示電路，當開關閉合時可以讀出各電表的示數。當開關斷開后，下列電表示數不變的是（ ）。

A.

B.

C.

D.

該題就屬于“考點知識”類的考題，目的是考查學生對電流表和電壓表知識的掌握程度。

（二） 干擾知識要素

學生在課堂學習中遇到的最大困難就是“干擾知識”，而“干擾源”就是學生學習新知時大腦中已經儲存的那些不科學的“先驗”和舊知。如滑動摩擦力的大小與速度有關，速度越大滑動摩擦力也越大；只要是“生成鹽和水的反應都是中和反應”等，就是典型的干擾知識。干擾知識進入考題后會增加試題的難度，其主要考查學生對知識或概念的理解水平。

例2：（杭州2015年中考卷第20題）如圖3所示，密度為ρ、厚度為d、邊長為L的均勻正方形薄板靜止在水平桌面上，其右端與桌子邊緣相平。板與桌面間的光滑程度不變，現用水平力向右推薄板使其運動L/4，在推薄板的過程中薄板對桌面的壓力F、壓強p和摩擦力f的變化情況是（ ）。

圖3

A. p、F、f均不變

B. p大小由ρdg增大為4/3ρdg，F不變、f變大

C. F大小由ρL2dg減小為3/4ρL2dg，p不變、f變小

D. p大小由ρdg增大為4/3ρdg，F、f不變

該試題中的“L/4”就是暗示“受力面積”變小了，但由于學生有一個不科學的認識，那就是認為“受力面積”跟滑動摩擦力有關，這就是一個典型的“干擾知識”。

其實一個高質量的試題往往是“考點知識、干擾知識和背景知識”三個要素綜合，或取其二或取其三。

例3：（杭州2015年中考卷第2題）某研究小組成功制備了四氧化銥陽離子（IrO4+），已知其中氧元素顯-2價，由此可判斷其中銥元素的化合價為（ ）。

A. +9

B. +7

C. +5

D. +3

首先這“四氧化銥”是其中一個干擾因素，因為“四氧化銥”課本上沒有出現過，考試時學生容易被“干擾”。其次“陽離子（IrO4+）”是該試題中的第二個干擾因素，因為此“銥元素”是“帶電原子團”中的元素，而非“化合物”中的元素，因為帶電原子團在計算元素化合價時，不適用“各元素化合價代數和為零”這一結論。學生在解答此題時往往只知“各元素化合價代數和為零”其結論，而不理解符合其結論的條件是“化合物”。第三，“元素的化合價”是課本上學過的基礎知識，屬于“考點知識”，但命題者把“元素的化合價”置于“帶電原子團”中使得學生容易掉入“各元素化合價代數和為零”的陷阱。

（三） 背景知識要素

前兩者要素在傳統命題中較為常見，而“背景知識”在近幾年中考試題中已經成為命題的一個創新“亮點”，同時也是試題研究的重點。“背景知識”的特點是：文字多，閱讀量大，所涉及的問題遠離課本且與課本具有一定的相關性，緊密結合社會生活和生產實際。如社會熱點問題，最新科技成果，新思想和新技術等都成為命題中“背景知識”的重要資源。

例4：（杭州2016年中考題第37題）大量排放以CO2為主的溫室氣體導致全球氣候變暖已得到公認。控制大氣中CO2含量刻不容緩。

項目使用量CO2的排放量（千克）

家庭用水（米3）10.93

家庭用電（千瓦時）10.96

家用天然氣（米3）12.77

（1）在自然界碳循環中，大氣中CO2被消耗轉化為有機物的主要途徑是 。大氣中部分CO2會溶解于水，導致海水酸化，其反應的化學方程式是 。

（2）科學家提出用某些溶液來吸收CO2，從而將CO2從工業尾氣中“捕捉”出來。適合“捕捉”CO2的溶液有 。（寫出一種）

（3）一些城市在大型建筑的屋頂種植當地草類、花卉等植物，并配置相應的傳感器與灌溉技術來降溫，從而減少空調使用。這種“綠色屋頂”可以降溫的主要原因是 。

（4）假定一臺空調使用時的平均功率為2千瓦，我們每天少使用空調1小時，據表計算，一個月（以30天計）可減少CO2排放 千克。

該題中的“全球氣候變暖”就是屬于背景知識，是一個熱點社會問題；“科學家提出用某些溶液來吸收CO2，從而將CO2從工業尾氣中‘捕捉出來”和“綠色屋頂”是一種新思想；而用“傳感器與灌溉技術來降溫”就是一種新技術。在這么多的“背景知識”中綜合考查了“碳循環”“二氧化碳溶于水生成碳酸”“植物蒸騰、蒸發降溫”和“電能計算”等考點知識。

三、 試題要素研究的教學建議

本文著重闡述“干擾知識”和“背景知識”的教學建議。

1. 對“干擾知識”的教學建議

“干擾知識”的教學不僅是提高教學質量的重要手段，而且也是教師專業水平的重要體現。干擾知識要素，是試題結構中的重要要素之一，在現行試題中已經廣泛存在，是多數學生學習的主要“敵人”，對此，教師在教學中要引起高度重視。

我們知道科學知識或概念一般都具有兩個重要特征，一是關鍵特征；二是無關特征。所謂“關鍵特征”是指對知識或概念起決定性作用的因素，且不能隨外因改變而改變的；而“無關特征”則是知識或概念的外部因素，在描述知識或概念時并不起決定性作用。為了說明問題方便起見，我們借用“男性”和“女性”這兩個概念來論述關鍵特征和無關特征。決定一個人是否女性，關鍵特征是卵巢，因為它是女性的第一性征。即女性一定有卵巢，有卵巢的一定是女性。而乳房、頭發長短、音調高低、服裝顏色等等都是女性的無關特征，因為它們是女性的第二性征。即長發不一定是女性，音調高的也不一定是女性。我們通過外部因素可以改變第二性征，但無法改變卵巢，哪怕是通過“變性手術”也無法將一個男性變為真正意義上的女性，因為手術無法改變體內的卵巢這一關鍵特征，而只能改變無關特征。同理，試題千變萬化其根本原因在于改變了知識或概念的無關特征，但是知識或概念的關鍵特征是無法改變的。基于這樣的認識，我們在知識或概念教學中要緊緊抓住知識或概念的關鍵特征進行教學突破，引導學生正確識別關鍵特征和無關特征，防止無關特征干擾對關鍵特征的學習和理解。

例5：“慣性”教學

首先決定“慣性”大小的因素——關鍵特征是“質量”，且只跟質量有關，質量大的物體慣性大，質量小的物體慣性小。而速度、材料、密度和力等都是無關特征。特別是“速度”在學生頭腦中已有“經驗”，往往由于“汽車速度越快，撞車后越危險”這樣的“事實”干擾了慣性學習和理解。如“關于慣性，下列說法正確的是（ ）。

A. 物體在阻力相同的情況下，速度大的不容易停下來，所以速度大的物體慣性大

B. 推動地面上靜止的物體比維持這個物體做勻速運動所需的力大，所以靜止的物體慣性大

C. 在月球上舉重比在地球上容易，所以同一個物體在月球上比在地球上慣性小

D. 物體的慣性與物體運動速度的大小、物體運動狀態的改變、物體所處的位置無關”

這一問題中出現了“速度”“運動狀態”和“位置”都是慣性的“無關特征”。

為此建議在科學教學中，首先，教師要研究和識別知識或概念的關鍵特征和無關特征，牢固樹立“萬變不離其宗”的教學思想，這里的“宗”就是指關鍵特征；其次，用實驗的方法讓學生增強對關鍵特征的感性認識；第三，編制對應的、無關特征逐個變化的系列試題讓學生在“錯中學”，提高學生對關鍵特征的理性認識和辨別試題中干擾因素（無關特征）的能力；第四，選擇相應的中考試題來檢測學生的掌握情況，為調整教學方法提供參考依據。

2. 對“背景知識”的教學建議

考點知識、干擾知識、背景知識這三者之間，背景知識對考查目標起著重要作用，很多教師往往重視考點知識和干擾知識，忽視背景知識。所以我們必須充分了解背景知識的特點才能制定有效的教學策略。

首先，“背景知識”具有開放性和突發性。背景知識可能與物理化學有關，也可能與生物醫藥有關，還可能與天文地理宇宙太空有關。由于社會熱點問題不知何時發生，教師在教學中不可能像備課一樣，做一些借鑒和準備工作。如“天津港爆炸事件”就是一個典型的突發事件，但又是一個良好的命題背景：CaC+H2O=Ca（OH）2+C2H2電石與水的反應產生可燃氣體乙炔，由于可燃氣體在有限空間（集裝箱）燃燒會爆炸，結果產生二次爆炸，所以造成第一批進入火場的消防員遇難的慘劇。

其次，“背景知識”具有時效性和創新性。背景知識一般取材于近一兩年發生的事件，往往與最新科技成果、最新科技產品、最新科技理論等具有很高的相關性。如智能汽車、遙感測量、納米機器人和量子計算等。

例6：（杭州2014年中考題第23題）閱讀下列材料，回答問題：材料1：市場上多數種類西瓜的食用部分是果肉，但有一種特殊栽培種類——“瓜子西瓜”的種子特別大，適合用來制作瓜子。另外，科技人員將剛結出的圓形西瓜幼果放進立方體的透明盒中讓它繼續生長，則原本圓形西瓜會被塑造成方形，這種外形引人注目的“方形西瓜”會受到某些人的喜愛。材料2：在運輸和貯藏新鮮蔬菜水果的過程中，調整包裝箱內空氣的組成比例，可以延長蔬菜水果的保鮮時間。

（1）我們平常吃的西瓜子是由西瓜植株中的 發育而成。若從“方形西瓜”中取出種子播種，使其自然生長，則會結出 西瓜。

（2）西瓜中含有一些人體必需的礦物質元素和糖類等有機物質，它們分別來自 、 。

（3）為延長蔬菜水果的保鮮時間，應如何調整包裝箱內空氣的組成比例？ 。

（4）若將甲品種果樹的枝條嫁接在乙品種果樹的植株上，則嫁接存活后的枝條上將結出 品種的水果。

從這一背景材料中不難看出，“方形西瓜”和“果蔬保鮮”都是當下社會需求的新技術。

中考試題喜歡用新的背景知識來考察課標要求的知識點，教師要指導學生如何面對較陌生、較復雜的試題背景。因此，首先建議教師要引導學生多看“新聞聯播”節目，關注國家大事和國內外新聞事件，定期開展“新聞和新技術”交流會，以“小報”和“微視頻”的形式分小組交流，評出優秀“背景材料”在班上進行表彰，讓學生獲取更多的“背景知識”材料；其次建議教師在周末可以適當減少作業量，同時要求學生收集“背景知識”材料作為其中一種形式的“作業”；第三，教師建議重視培養學生的閱讀能力和“如何從背景材料中快速獲取有用信息”的能力，久而久之才能做到厚積薄發。

四、 結束語

近幾年來，杭州的科學中考命題一直遵循著“有助于高中階段的學習，有助于素質教育的推進，有助于推進課程標準實施”的原則，注重理論聯系實際、解決原始問題、學以致用、邏輯推理。同時，杭州中考命題堅持以提高每個學生的科學素養為總目標，體現科學知識與技能、過程方法與能力、科學態度情感與價值觀和科學技術社會與環境的關系四個方面的理念。總之，在這些正確原則和理念的引導下，發揮教師的主觀能動性，認真研究試題編制能促進高效科學課堂的生成，促進教師專業化成長和發展，從而有效提高學生的科學素養。

參考文獻：

[1]初中科學課程標準（2011年版）[S].北京師范大學出版社，2011.

[2]陳寶義.慣性中考試題解答策略[J].數理化學習（初中版），2016.

[3]林乃彬.初中科學復習課的有效性[J].教育研究，2014.

[4]蔣永貴.教師知識對合科課程實施影響及其發展建議——基于對浙江省某市初中科學教師的課堂觀察與訪談[J].教師教育研究，2012.

[5]2014年～2016年浙江省杭州市高中招生文化考試科學試卷.

作者簡介：

楊建峰，浙江省杭州市，浙江省杭州市淳安縣千島湖初級中學。