福建省中考生物學實驗探究題分析與教學反思

福建省霞浦縣教師進修學校 林淑芳

科學探究是學生積極主動地獲取生物科學知識、領悟科學研究方法而進行的各種活動。實驗探究題作為考查學生科學探究能力的載體，具有分值高、圖文并茂、思維含量大的特點，能夠多維度考查學生科學思維、科學探究、社會責任等方面的生物學科核心素養。筆者以近四年福建省中考試題第34題科學探究題為研究點，從試題分析考查內容與特點，從學生答題情況分析學習者特點，提出實驗探究題教學建議，希望對實踐教學有所啟示。

一、中考試卷實驗探究題分析

（一）試題情境來源

近四年實驗探究題的試題情境皆來源于科研論文，保證了試題的科學性、新穎性。在明確實驗思路前提條件下，命題者根據考生的認知特點，圍繞某一實驗目的節選科研論文的部分實驗步驟、圖表，進行簡化，整理成一道由刺激情境、測量目標和問題設置組成的實驗探究題，使得試題基于真實實驗情境，既考查科學探究過程的必備知識，又考查學生圖文轉換、信息獲取、數據分析推理和實驗探究等關鍵能力，并突出知識在生活、生產中的應用，彰顯了學科核心素養。

（二）試題考查特點

試題的命制立足于素養立意，追求穩中求變，“穩”的是試題設問點都落腳在科學探究的核心問題上，其中，“控制單一變量，設計對照實驗”“描述實驗現象”“根據實驗現象，分析和判斷證據、數據，得出結論”是高頻考點；“變”的是試題的呈現方式、設問角度和思維程度，學生僅憑單純的記憶和知識再現已經無法完整答題，這樣可以有效避免通過反復訓練形成的機械記憶效應，從而真實考查了學生的科學思維和科學探究能力。試題還設置了開放性問題表述，例如2017、2018年34題第（5）小題，將解題轉變為解決生活問題，引導學生將試題的學習成果融入社會真實情景中解決真實問題，無痕化地引領學生在探究與思辨過程中滲透社會責任教育。

二、學生答題分析

（一）數據分析

筆者對2017—2020年試題各考點我縣實測難度值進行統計，發現學生對“實驗所需材料”“現象描述”答題相對較好，對“確定變量、設計對照實驗”“實驗原理”答題次之，而對“數據的分析推理”“得出結論”答題較弱。不難看出，考點所體現的難度值與其對應考查的思維含量、層次有關，越是需要學生邏輯推理、歸納概括等高階思維部分，考點的難度值越低，學生的得分率也越低。

（二）高頻失分點應答表現

“根據實驗現象，分析和判斷證據、數據，得出結論”既是高頻考點也是高頻失分點，它以推理分析圖表數據、長句表述來注重對學生的理性思維、邏輯思維和文字表述能力的考查，是初高中教學銜接上重能力提高的體現。應答時，一部分學生沒有讀懂圖表數據，未能正確作答或空白；大部分學生答題時邏輯不夠清晰，文字表述不夠嚴謹、全面，作出不完整或過于籠統的應答；小部分學生能夠具備良好的科學思維，能基于實證數據提取關鍵信息作出科學、完整應答。

（三）答題問題訪談

筆者對2020屆初二學生隨機抽查100人進行認知訪談，發現學生答題存在的主要問題有：情緒障礙、閱讀障礙、知識提取障礙、策略性障礙、表達障礙。其中，知識提取障礙、策略性障礙和表達障礙表現較為突出（圖1）。訪談結果與學生實測情況相吻合，都說明了學生對科學探究過程和方法掌握不到位，缺乏科學探究題解題策略，需要他人的指導幫助。

圖1 學生答題障礙類型人數占比

三、實驗探究題教學反思

（一）解讀數學模型，規范結論表述

數學模型是培養學生科學思維的一個有效媒介，2017—2020年中考都是以數學模型來呈現實驗數據，要求學生能夠結合數學思想方法讀懂圖表、發現規律、得出結論，將學生的思維引向更深層次的高階思維，達到測量學生思維深度的目的。

研究發現，結論歸納表述是學生答題最薄弱環節，主要是因為學生對多樣化的數學模型感到困惑，缺乏數據解讀技巧，導致文字表述不規范。針對這些問題，通過圖2同組數據不同數學模型轉化，引導學生對比觀察不同數學模型是如何表示同組數據的，消除學生讀圖畏難情緒障礙，明白不同圖表數據的解讀方法是相通的，都是先識別坐標，明確橫縱坐標關系；然后辨析特殊點（最低點、轉折點、最高點），分析模型走向和變化趨勢，找出聯系與差異推導規律，并科學規范地表述結論。

圖2 同組數據不同數學模型轉化

（二）指導解題規律，提高答題技巧

雖然試題情境、考查內容方式會變，但涉及的科學探究原理、方法卻是相同或相似的，通過解題規律指導提高學生審題、答題技巧。以確定變量為例，可以從實驗目的、實驗裝置、實驗結果數據圖表的橫縱坐標等途徑來確定變量。例如2019年第34題實驗目的是“探究生物硫鐵投加時間對鉻污染水體中斑馬魚存活率的影響”，其中，“生物硫鐵投加時間”是變量，“鉻污染水體中斑馬魚”是實驗對象，“存活率”是觀測指標，即探究“變量對實驗對象觀測指標的影響”，將實驗目的由陳述句轉化成疑問句“變量對實驗對象觀測指標有影響嗎？”，就是探究活動的基本流程之一——“提出問題”。又如，從圖2的不同數據圖表來看，橫坐標是變量“生物硫鐵投加時間”，縱坐標是觀測指標“存活率”。

（三）變式拓展訓練，促進知識遷移

“科學探究”主題考查的目標層次是Ⅱ層次，對于同一考點的考查，試題可以從不同的設問技巧層次來考查學生的信息處理、科學實踐能力等關鍵能力，引導學生利用核心知識或活動經驗原型，通過科學思維，在陌生的情境下，解釋或解決科學問題。以“控制單一變量，設計對照實驗”的考查為例，2017年中考34第（1）小題從實驗步驟②中就可直接判斷變量；2019年34題第（2）小題需要從實驗結果逆向反推設計，學生的答題需經歷讀圖到信息提取、再到轉換判斷的兩次思維轉換。

在教學中，可以通過變試題情境考查探究過程和方法、變數學模型考查數據解讀分析推理能力、變評價實驗方案的形式考查實驗探究能力和評價能力等，增加學生的思維含量，提高思維品質，促進學習遷移的發生，實現先前知識和思維能力的遷移。

（四）創設探究情境，提高答題適應力

新課程倡導的評價觀是考查學生在具體真實情境中分析問題、解決問題的能力。研究發現，問題原型的相似度與解題能力熟練度都會影響學生答題。表現為，較難的試題會因為學生對它熟悉而降低答題難度，同樣，較容易能力要求的試題也會因為學生缺少訓練而增加難度。在教學過程中，教師可以有意識地從教材科學史、實驗、科研論文等材料中提取素材進行情境創設，提高學生對相似情境和陌生情境的答題適應能力，提高學生審題靈敏度和答題熟練度。

總之，從試題測評要求和學生發展需求角度綜合考量，應從認知、能力、情意方面創設條件促進學生深度理解科學探究的本質，提高學生解題關鍵能力。