科學探究視角下英國AQA高中生物學教材習題淺析

馮文琪 李高峰

(陜西師范大學生命科學學院 西安 710000)

科學探究是學生進行生命科學實踐所必需的核心能力與關鍵素養。英國自設置國家課程以來，就將科學列為三大國家課程之一。同時，在課標中明確指出要高度重視學生科學探究能力的養成。毋庸置疑，教材是課程目標實現的重要載體，教材習題可及時把脈學生的探究能力，使教學更具針對性和高效性。

《AQA Biology》是由英國資格評估與認證聯合會(Assessment and Qualification Alliance，簡稱AQA)指定出版的高中生物學主流教材，可以用于備考英國高考。該套教材分為上下兩冊，共9章、23節，本文對教材中所附141道習題進行了研究，其中包含章習題35道、節習題94道、實踐附加題12道，題型均為問答題。另外，94.33%的習題源自高考真題，具有較高的信度和效度。

1 習題特征

1.1 創新實踐——著意高階思維訓練 本套教材特將“科學探究”作為一節教學內容獨立呈現，以強調科學探究在生物學科中的重要地位。探究題一改傳統的驗證式探究，由“知識訓練”轉向“思維訓練”，大膽采用新情境、新思路的創新式探究，探究目的不再是對習得知識的驗證，而是鼓勵學生對探究方案、技術設計和數據結果進行探討。習得知識僅作為實驗前提，學生不受結果預期的后攝抑制，更符合學生在現實生活中所面對的問題(圖1)。

圖1 創新式探究與驗證式探究示意圖

例1 為研究去除葉片對植物吸水率的影響，如圖，每位同學都準備了一個蒸騰計和一株有八個葉片的植物枝條，實驗中所有枝條都來自同一株植物。

(1) 如何將氣泡趕到毛細管的起始位置？

(2) 為獲得有效的植物吸水量，學生在設置蒸騰計時應注意什么，請列舉兩條。

(3) 蒸騰計測量的是吸水速率，而不是蒸騰速率，試從兩方面解釋其原因。

(4) 實驗結果如表所示，試述從植物莖上去除葉子的數量和平均吸水率之間的關系。

從植物莖上去除葉子的數量每分鐘平均吸水率(mL)00.1020.0840.0460.0280.01

1.2 實證驅動——指向科學論證能力 教材鼓勵學生參與科學，而非接受科學，變“輸血”為“造血”。其探究題尤重實證分析，實證是生物學科發展的源動力，也是學生進行科學探究的根基。學生基于實證進行科學推理： ①“為什么”，明晰證據存在的原因；②“怎么樣”，探求證據產生的機制，進而生成結論，將“實踐基礎”轉變為“理論基石”。

例2 請閱讀下面材料，回答問題。

阿司匹林可緩解發燒和炎癥。在前列腺素的產生途徑中，會有相關的酶參與控制。阿司匹林可以抑制其中的一種酶，即通過永久地附著在酶活性位點上，從而阻止細胞產生前列腺素。此酶也參與了血栓素(促進血液凝固的物質)產生。在臨床治療中，醫生也會使用阿司匹林降低患者心肌梗死的概率。

(1) 為什么阿司匹林只影響此途徑中的一種酶，而不會影響其他的酶？

(2) 試探究是哪種酶(X、 Y或Z)被阿司匹林所抑制？找出證據并加以解釋。

(3) 阿司匹林是一種酶抑制劑，解釋阿司匹林是如何阻止基質分子轉化的。

(4) 阿司匹林為什么可以降低心肌梗死的風險？

1.3 情境指引——激發問題探究意識 學起于思，思源于疑。探究始于個人認知與周圍環境的不平衡，問題情境是激發學生探究興趣的關鍵，教材中探究習題善以知識為基，以學生為本，以生活情境為鋪墊，以科技前沿為指引，其主題多圍繞身體機能、疾病治療、生產實踐等更加貼近學生的問題情境，借此消除學生對未知的畏難情緒。

例3 某些黑巧克力中含有高濃度的類黃酮。類黃酮可減少血液膽固醇濃度，從而降低冠心病患病風險。為探究吃黑巧克力對降低冠心病患病率的影響，科學家將健康的志愿者隨機分為兩組，其中一組每天吃一定量含有類黃酮的黑巧克力，另一組作為對照組?？茖W家們每周測量志愿者臂動脈管腔的直徑。一月后，吃含有類黃酮黑巧克力的志愿者手臂動脈管腔的直徑增加了。

(1) 高膽固醇是冠心病的危險因素之一，試說出另外兩個與冠心病相關的危險因素。

(2) 為什么要選擇調查健康的志愿者？

(3) 試述應怎樣對待對照組。

(4) 說明為什么臂動脈管腔直徑的增加與降低冠心病的風險有關。

1.4 數形結合——聚焦模型建構推理 數形結合是本套教材探究類習題的常見表征。問題解決逐漸從線性解決轉向跨學科、交互式、問題導向的新型模式[1]。數學作為工具學科，其數學模型、數理邏輯可大大簡化問題的解決，習題以模式圖、數據表和趨勢線等方式轉換數據表達，鼓勵學生加工數據、科學運算、構建模型、解釋預測，從而豐富數據的分析視角。

例4 為估算植物組織的水勢，實驗小組準備了6個馬鈴薯塊，將其分別浸泡在由100 mL濃度為0.5 mol/L的蔗糖溶液稀釋成的6種不同濃度的溶液中，實驗小組測量了馬鈴薯塊浸泡前和浸泡1 h后的質量。

(1) 如何用100 mL濃度為0.5 mol/L的蔗糖溶液配制6種不同濃度蔗糖溶液各20 mL？

(2) 計算上表中質量變化百分比。

(3) ①繪制蔗糖濃度與馬鈴薯質量變化百分比的關系圖；②請說明能否用關系圖大致估計水勢。

2 啟示與建議

2.1 “一實”——情境平實 探究情境創設應更加自然平實，加強生物學科與生活實踐交匯處的反思，理論聯系實踐，將科學問題映射于日常生活中。學生已積累的生活經驗是對科學探究的有益補充，既可減少學生對實驗未知的畏難情緒，又可引發學生對生活的思考，使其具備更敏銳的科學嗅覺。

2.2 “二白”——探究留白、結論留白 誠然，學生在進行科學探究時必有學科知識作為依托，但若要真正訓練和培養學生的探究能力，還是要引導學生在探索未知中探索真知，即題目設置應有一定的“留白”，探究留白和結論留白，減少對學生作答思路的干預。學生在問題引導下，找尋證據、梳理思路、加工語言、科學論證，從而將學生的科學認知推向更高層級發展[2]。

2.3 “三多”——多學科、多層次、多維度 生命世界紛繁復雜，任何科學問題都不是一座孤島。在探究生命現象時，教師應注意引導學生打破學科壁壘，多學科知識融合，多維度收集證據，多視角解釋問題。注重方法技術的創新與探索，開展多學科協同的探究活動。