中考生物學試題中科學思維評價要素分析
——以2018年浙江省中考生物學試題為例

沈偉云

(浙江省嵊州市教體局教研室 紹興 312400)

科學思維是一種有明確的思維方向，有充分的思維依據(jù)，能對事物或問題進行觀察、比較、分析、綜合、抽象與概括，建立在證據(jù)和邏輯推理基礎上的思維方式。科學思維既是一種高階邏輯思維，也是一項重要的生物學學科核心素養(yǎng)，其包括歸納和概括、演繹和推理、模型和建模、批判性思維。

中考生物學試題是一類由專家命制、充分體現(xiàn)科學思維核心素養(yǎng)的試題，通過對2018年浙江省中考生物學試題的評析研究，提出在科學教學中培養(yǎng)學生科學思維的策略，對學生科學思維的發(fā)展起到良好的導向促進作用。

1 分析事實證據(jù)，培養(yǎng)學生歸納和概括思維

歸納和概括思維是認識事物本質(zhì)規(guī)律不可或缺的思維過程，是指在頭腦中把對象的各個組成部分有機聯(lián)系起來，從個別到一般、從特殊事例到一般原理的科學思維方法。

初中生物學存在大量自然現(xiàn)象、實驗證據(jù)等事實性知識，通過引導學生分析事實證據(jù)，歸納、概括得出結(jié)論，有助于形成正確的生物學概念和規(guī)律，也有利于學生思維能力的培養(yǎng)。

例題1(臺州) 肝臟中含有過氧化氫酶。某同學利用動物肝臟研究酶的某些特點,實驗記錄如表：

分析實驗結(jié)果，無法得出過氧化氫酶( )

A. 具有專一性

B. 能加快過氧化氫分解

C. 具有高效性

D. 活性受溫度影響

試管實驗材料及處理產(chǎn)生氣泡快慢15mL5%H2O2溶液+2滴蒸餾水,常溫最慢25mL5%H2O2溶液+2滴3.5%FeCl3溶液,常溫較快35mL5%H2O2溶液+2滴肝臟研磨液,常溫最快45mL5%H2O2溶液+2滴肝臟研磨液,70℃水浴加熱較慢

評析： 若要研究酶的專一性，則須設置另一種對H2O2分解不起作用的酶作對照，以此表明肝臟研磨液中的過氧化氫酶對H2O2分解具有專一性，而此實驗無其他酶作實驗，故無法得出過氧化氫酶的專一性特點。通過1(蒸餾水)與3(肝臟研磨液)作比較實驗，可歸納出過氧化氫酶能加快過氧化氫分解，通過2(FeCl3溶液)和3(肝臟研磨液)作比較，可歸納出過氧化氫酶具有高效性特點。通過3(常溫)與4(70℃水浴加熱)對比實驗，可歸納出過氧化氫酶是生物分子，其活性受溫度影響。通過上述結(jié)論，可概括出過氧化氫酶具有能加快過氧化氫分解、高效性、活性受溫度影響等特點。

教學啟示： 在生物學教學中，學生會接觸到許多生物學事實或?qū)嶒灛F(xiàn)象，教師可引導學生通過歸納得出結(jié)論，并且通過概括，把結(jié)論以簡潔的形式表達出來。

例如，展示脊椎動物的骨骼圖，通過讀圖可引導學生歸納出四類動物身體背部都有一條脊柱的特點，進而概括出脊椎動物是身體背部都有一條脊柱，脊柱由許多塊脊椎骨組成的概念。

在引導學生進行歸納和概括時，教師要求學生不能停留在事實證據(jù)的表面，要開展深度的分析，作出理性的判斷，在培養(yǎng)學生歸納和概括科學思維的同時，也有利于學生分析能力的提高。

2 加強知識遷移，培養(yǎng)學生演繹和推理思維

演繹和推理是以一般性的全稱性知識判斷為前提，通過推導得出具體陳述或個別結(jié)論的過程。通過演繹和推理，既有助于加深學生對生物學知識的理解，也有利于培養(yǎng)學生遷移應用知識解決實際問題的能力。

例題2(寧波) 馬鈴薯(俗稱“土豆”)是人們十分喜愛的食物之一(圖略)。請回答下列問題：

(1)食用的馬鈴薯屬于該植物的(填器官名稱)。(2)把切好的土豆絲放入清水中,過一段時間后發(fā)現(xiàn)土豆絲變得硬挺，從細胞液濃度分析這主要是因為。(3)圖中(圖略)發(fā)芽的馬鈴薯種入土壤后長成新植株。這種生殖方式屬于。

評析： (1)食用的馬鈴薯屬于植物的塊莖。(2)根據(jù)“當細胞液濃度大于環(huán)境溶液濃度時，細胞吸水”規(guī)律，由于馬鈴薯細胞液濃度大于清水濃度，可演繹推理出馬鈴薯細胞吸水，過一段時間后發(fā)現(xiàn)土豆絲變得硬挺。(3)根據(jù)“沒有經(jīng)過兩性生殖細胞的結(jié)合，屬于無性生殖”規(guī)律，由于發(fā)芽的馬鈴薯，種入土壤后長成新植物，沒有經(jīng)過兩性生殖細胞的結(jié)合，可推理出該生殖方式屬于無性生殖。

教學啟示： 在生物學教學中，教師可基于學生已有的認知經(jīng)驗，聯(lián)系生活實際，提出有價值的問題，引導學生通過演繹與推理思維方法解釋現(xiàn)象、解決問題。

例如，以接種疫苗為例可提出問題： 常用接種水痘疫苗來預防水痘傳染病，接種的水痘疫苗屬于什么？教師可引導學生先回憶抗原概念，抗原是指進入人體后能夠引起機體產(chǎn)生免疫反應的任何體外物質(zhì)，接著討論水痘疫苗是怎樣一種物質(zhì)，是由病原體制成的，只不過是經(jīng)過處理后，其毒性減小或失去了活性，但仍然是病原體。在此基礎上可演繹推理得出水痘疫苗屬于抗原。

傳統(tǒng)課堂教學中學生記憶的科學知識很容易被遺忘，而“參與科學推理”的過程會讓學生的科學思維得到發(fā)展，同時促進對科學知識的理解[1]。在生物學教學中，教師引導學生運用已有的生物學知識，對一些生命現(xiàn)象進行探討或預測，有助于學生演繹和推理思維的發(fā)展，也有利于學生遷移能力的培養(yǎng)。

3 引導學生析圖，培養(yǎng)學生模型和建模思維

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認識對象所做的一種簡化的概括性描述，是科學研究中對復雜事物的一種簡單的描述方法。在生物學教學中，模型經(jīng)常以實物或圖畫形式來呈現(xiàn)，其能形象直觀地表達生物學對象的特征。

通過模型的建構(gòu)和解讀，有助于學生建模思維的發(fā)展。

例題3(嘉興) 模型是學習科學的重要方法。為了更好地學習理解人類的ABO血型系統(tǒng),圖1是某同學繪制的A型血和B型血的模型圖。據(jù)此推測,O型血的模型圖是( )

圖1 血型模型

評析： 根據(jù)A型血紅細胞上含有A凝集原，故“△”表示為A凝集原的模型，B型血紅細胞上含有B凝集原，故圓“O”表示為B凝集原的模型。

教學啟示： 在生物學教學中，涉及的模型可分為物理模型、概念模型、數(shù)學模型。學生通過對模型的解讀，能獲得生物學的基本概念、原理、規(guī)律，揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)[2]。

4 鼓勵學生質(zhì)疑，培養(yǎng)學生的批判性思維

批判性是思維活動中獨立分析和批判的程度，是思維活動中善于嚴格估計思維材料和精細地檢查思維過程的智力品質(zhì)[3]。

在生物學教學中，要注重引導學生質(zhì)疑，鼓勵學生敢于提出問題，重視啟發(fā)學生釋疑，以此來培養(yǎng)學生的批判性思維。

例題4(寧波) 日常生活中，有人喜歡把植物放在室外陽光下，有人喜歡把植物放在室內(nèi)。太陽光與照明燈光對植物光合作用哪個更有利呢?小科進行如圖2的實驗探究。

【作出假設】太陽光比照明燈光更有利于植物的光合作用。

圖2 實驗探究裝置圖

【材料準備】玻璃鐘罩、量筒、同一品種的天竺葵、水、白磷和其他必需的器材。

【實驗步驟】①按如圖所示的裝置連接好實驗器材,并檢驗裝置氣密性；②取6株生長狀況相同的天竺葵，分別放入6套相同裝置內(nèi)，每套裝置如圖所示,平均分成兩組；③第一組裝置放在陽光下，第二組裝置放在密閉的黑色帳篷中(內(nèi)有溫控裝置)，用具有自動調(diào)光系統(tǒng)的照明燈照射；④6 h后，用激光筆點燃足量白磷，待白磷燃燒熄滅并冷卻后，打開彈簧夾,測得并記錄量筒內(nèi)水量的變化數(shù)據(jù)。

【交流與討論】

(1) 本實驗用自動調(diào)光系統(tǒng)的作用是調(diào)節(jié)照明燈的。

(2) 小科認為實驗測得量筒內(nèi)水量的變化數(shù)據(jù)，就是植物產(chǎn)生的氧氣體積。你認為小科的觀點是的。(填“正確”或“不正確”)

【評價與反思】

(3) 從植物光合作用的原料分析，為使光合作用正常進行應向裝內(nèi)提供。

(4) 為增加證據(jù)的可靠性，小科認為還需改進實驗設計。

評析： 該探究主題是基于對“太陽光與照明燈哪個對植物光合作用更有利”而提出質(zhì)疑的。(1)自動調(diào)光系統(tǒng)的作用是調(diào)節(jié)照明燈的光照強度；(2)由于量筒內(nèi)水量減少體積為玻璃鐘罩內(nèi)與白磷反應的氧氣的體積，而實際上消耗的氧氣體積為玻璃鐘罩空氣中原有的氧氣體積和植物光合作用產(chǎn)生的氧氣的體積之和，故認為小科的觀點是不正確的。該小題是對測量植物產(chǎn)生氧氣體積方法提出質(zhì)疑;(3)隨著光合作用的進行，空氣中的CO2減少，而光合作用的原料為CO2與水，水可以由植物從土壤中吸收，故須補充CO2。

上述問題都可在實驗探究過程中引導學生提出，通過交流和討論去解決。

教學啟示： 在生物學教學中，教師要積極創(chuàng)設情境，保證學生思考時間，鼓勵學生提出問題，發(fā)表不同觀點，如在做種子呼吸實驗時，學生提出不同的問題，如： 種子為什么要事先浸水？為什么種子需要消毒？只有萌發(fā)的種子才能進行呼吸作用嗎？植物的其他器官也能進行呼吸作用嗎？

通過這些問題的解決，既可習得植物呼吸作用的概念，也發(fā)展了學生批判性思維。科學課程標準指出： 求真務實，堅持真理，敢于依據(jù)客觀事實提出和堅持自己的見解[4]。教師可基于生物學問題或觀點引導學生敢于破舊立新，提出新的見解，并開展論證，在促進學生批判性思維發(fā)展的同時，也有助于學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。