例談科學實證在生物學試題中的應用

馮文琪 李高峰

(陜西師范大學生命科學學院 西安 710000)

1 科學探究類試題在培養實證精神中的作用

科學精神是中國學生六大核心素養之一，在《普通高中生物學課程標準(2017年版)》中明確指出，應密切關注學生的科學探究能力養成[1]。科學始于問題，明于證據。在科學問題提出后，需要可靠的實驗證據加以證實。“科學實證”作為科學探究的重要依憑和關鍵組成，能夠驅動探究活動的發展；實證精神也愈加成為當代青年必備的科學品質。

生物學本就是依托科學實驗，探求生命本質，探索自然現象的學科。在我國2018年生物學高考中，充分發揮高考育人的特點，基于生物學學科核心知識，重點考查和培養學生的探究能力及實證精神。科學探究類題目多以科學實證為依托，即基于實證的探究，其證據多為實驗數據或實驗現象；題目通過模擬實驗、情境創設、圖表示意等多種途徑，考查學生面對科學證據時所表現出的現象解釋、信息提取、甄選評價、提煉結論等科學探究能力。

2 基于證據的生物學試題特征

2.1 解釋證據——透視解析實驗證據 解釋證據類題目最為常見，主要考查學生能否解釋實驗數據或實驗現象的合理存在。學生在面對實驗證據時，需厘清變量間關系，提取關鍵信息，透視科學證據變化脈絡，結合生物學知識反思溯源，給予合理解釋。

例1 (2018年全國卷Ⅰ，第31題節選)為探究不同因素對尿量的影響，某同學用麻醉后的實驗兔進行不同的實驗，實驗內容如下：

a. 記錄實驗兔的尿量(單位： 滴/min)。

b. 耳緣靜脈注射垂體提取液0.5 mL，記錄尿量。

c. 待尿量恢復后，耳緣靜脈注射20%葡萄糖溶液15 mL，記錄尿量，取尿液做尿糖定性實驗。

(1) 該同學發現，與a相比，b處理后實驗兔尿量減少，其主要原因是。

例2 (2018年北京卷，第31題節選)因N、 P元素的污染物大量流入，我國某大型水庫曾連續爆發“水華”。為防治“水華”，在控制上游污染源的同時，研究人員依據生態學原理嘗試在水庫中投放以藻類和浮游動物為食的鰱魚和鳙魚，對該水庫生態系統進行修復，取得了明顯效果。

(3) 藻類吸收利用水體中的N、 P元素，浮游動物以藻類為食，銀魚主要以浮游動物為食，由圖可知，將鰱、鳙魚苗以一定比例投放到該水庫后，造成銀魚生物積累量，引起該變化的原因是。

2.2 推理證據——基于證據推測結論 證據推理類題目旨在考查學生能否基于實驗證據進行推理預測。學生應以科學問題為切入點，以生物學知識為導引，以實驗證據為線索，進行嚴密推理和邏輯論證，對實驗現象進行對比與分析，創造性地分析實驗證據。

例3 (2018年全國卷Ⅱ，第30題節選)為了研究某種樹木樹冠上下層葉片光合作用的特性，某同學選取來自樹冠不同層的A、 B兩種葉片，分別測定其凈光合速率，結果如圖所示，據圖回答問題：

(1) 從圖可知，A葉片是樹冠(填“上層”或“下層”)的葉片，判斷依據是。

2.3 應用證據——基于證據遷移應用 應用證據類題目廣泛聯系生產、生活實際，主要考查學生能否應用科學證據解決實際問題。通過學生的主觀思考轉換證據價值，從輸入到輸出，從理論到應用。一改傳統實證探究只有理論的單向軌，轉變為理論與實踐并行的雙向軌，旨在培養學生加工處理實驗證據，并將其遷移應用于生活實踐的能力。

例4 (2018年全國卷Ⅰ，第30題節選)甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強度的變化趨勢如圖所示。

(3) 甲、乙兩種植物中，更適合在林下種植的是。

2.4 鑒別證據——甄選實驗證據 鑒別證據類題目主要考查學生對于證據信息的鑒別甄選能力。在處理紛雜的實驗數據時，學生應首先對其進行嚴格的審核，甄選出有效證據，識別超出合理誤差范圍的異常證據，并由此對探究過程進行診斷反思。

例5 (2018年全國卷Ⅰ，第37題節選)(4)甲、乙兩位同學用稀釋涂布平板法測定某一土壤樣品中微生物的數量，在同一稀釋倍數下得到以下結果： 甲同學涂布了3個平板，統計的菌落數分別是110、140和149，取平均值133；乙同學涂布了3個平板，統計的菌落數分別是27、169和176，取平均值124。有人認為這兩位同學的結果中，乙同學的結果可信度低，其原因是。

3 啟示與反思

3.1 邏輯論證，注重概念自主構建 實證是科學理論的基本支撐和關鍵驅動。教師應注意引導學生以科學實證為線索，對科學問題進行大膽的猜測和推理，將問題和證據建立邏輯論證的關系，從而促使學生將生物學知識與實驗證據建立聯結，對科學現象做出新的解釋，通過實證的方式主動建構科學概念。

3.2 思維聚焦，探究設計指向創新 在科學實證中，建議設置促進科學思維達成的創新式探究，教師需精選適合探究的知識內容，幫助學生通過科學論證的方式自主建構概念、認識科學本質，從而加強對生物學知識的理解，便于學生習慣在探究性學習中獲得知識、提高能力。同時，也可消除學生對于實驗未知的畏難情緒。

3.3 遷移運用，探究情境聯系生活 《勸學》有云：“君子性非異也，善假于物也。”科學教育亦如此，期望學生能夠善于運用科學實證以助力問題的解決；故此，教學中要多訓練學生在真實情境驅動下進行實證分析，搭建“實證”通往“實踐”的橋梁，切實將實證精神應用于日常問題的解決中，內化為學生的科學品質。

3.4 科學實探，夯實實踐論證能力 理論源于實踐，學生若要保持對實驗證據的敏感度，還需扎實的實驗根基。在實際教學中，教師應打破“黑板上做實驗”的教學陋習，增加實驗課時比重。學生在探究時，親歷數據搜集、現象分析、信息處理、推理總結、應用遷移等一系列實證過程，從而在實踐中思考，在反思中成長，在潛移默化中形成科學實證精神。