馮文琪 李高峰

(陜西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 西安 710000)

科學(xué)探究是學(xué)生進(jìn)行生命科學(xué)實(shí)踐所必需的核心能力與關(guān)鍵素養(yǎng)。英國(guó)自設(shè)置國(guó)家課程以來(lái)，就將科學(xué)列為三大國(guó)家課程之一。同時(shí)，在課標(biāo)中明確指出要高度重視學(xué)生科學(xué)探究能力的養(yǎng)成。毋庸置疑，教材是課程目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要載體，教材習(xí)題可及時(shí)把脈學(xué)生的探究能力，使教學(xué)更具針對(duì)性和高效性。

《AQA Biology》是由英國(guó)資格評(píng)估與認(rèn)證聯(lián)合會(huì)(Assessment and Qualification Alliance，簡(jiǎn)稱AQA)指定出版的高中生物學(xué)主流教材，可以用于備考英國(guó)高考。該套教材分為上下兩冊(cè)，共9章、23節(jié)，本文對(duì)教材中所附141道習(xí)題進(jìn)行了研究，其中包含章習(xí)題35道、節(jié)習(xí)題94道、實(shí)踐附加題12道，題型均為問(wèn)答題。另外，94.33%的習(xí)題源自高考真題，具有較高的信度和效度。

1 習(xí)題特征

1.1 創(chuàng)新實(shí)踐——著意高階思維訓(xùn)練 本套教材特將“科學(xué)探究”作為一節(jié)教學(xué)內(nèi)容獨(dú)立呈現(xiàn)，以強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究在生物學(xué)科中的重要地位。探究題一改傳統(tǒng)的驗(yàn)證式探究，由“知識(shí)訓(xùn)練”轉(zhuǎn)向“思維訓(xùn)練”，大膽采用新情境、新思路的創(chuàng)新式探究，探究目的不再是對(duì)習(xí)得知識(shí)的驗(yàn)證，而是鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)探究方案、技術(shù)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行探討。習(xí)得知識(shí)僅作為實(shí)驗(yàn)前提，學(xué)生不受結(jié)果預(yù)期的后攝抑制，更符合學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活中所面對(duì)的問(wèn)題(圖1)。

圖1 創(chuàng)新式探究與驗(yàn)證式探究示意圖

例1 為研究去除葉片對(duì)植物吸水率的影響，如圖，每位同學(xué)都準(zhǔn)備了一個(gè)蒸騰計(jì)和一株有八個(gè)葉片的植物枝條，實(shí)驗(yàn)中所有枝條都來(lái)自同一株植物。

(1) 如何將氣泡趕到毛細(xì)管的起始位置？

(2) 為獲得有效的植物吸水量，學(xué)生在設(shè)置蒸騰計(jì)時(shí)應(yīng)注意什么，請(qǐng)列舉兩條。

(3) 蒸騰計(jì)測(cè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示，試述從植物莖上去除葉子的數(shù)量和平均吸水率之間的關(guān)系。

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

1.2 實(shí)證驅(qū)動(dòng)——指向科學(xué)論證能力 教材鼓勵(lì)學(xué)生參與科學(xué)，而非接受科學(xué)，變“輸血”為“造血”。其探究題尤重實(shí)證分析，實(shí)證是生物學(xué)科發(fā)展的源動(dòng)力，也是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的根基。學(xué)生基于實(shí)證進(jìn)行科學(xué)推理： ①“為什么”，明晰證據(jù)存在的原因；②“怎么樣”，探求證據(jù)產(chǎn)生的機(jī)制，進(jìn)而生成結(jié)論，將“實(shí)踐基礎(chǔ)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤袄碚摶薄?/p>

例2 請(qǐng)閱讀下面材料，回答問(wèn)題。

阿司匹林可緩解發(fā)燒和炎癥。在前列腺素的產(chǎn)生途徑中，會(huì)有相關(guān)的酶參與控制。阿司匹林可以抑制其中的一種酶，即通過(guò)永久地附著在酶活性位點(diǎn)上，從而阻止細(xì)胞產(chǎn)生前列腺素。此酶也參與了血栓素(促進(jìn)血液凝固的物質(zhì))產(chǎn)生。在臨床治療中，醫(yī)生也會(huì)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(huì)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(jù)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(zhì)分子轉(zhuǎn)化的。

(4) 阿司匹林為什么可以降低心肌梗死的風(fēng)險(xiǎn)？

1.3 情境指引——激發(fā)問(wèn)題探究意識(shí) 學(xué)起于思，思源于疑。探究始于個(gè)人認(rèn)知與周圍環(huán)境的不平衡，問(wèn)題情境是激發(fā)學(xué)生探究興趣的關(guān)鍵，教材中探究習(xí)題善以知識(shí)為基，以學(xué)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(jī)能、疾病治療、生產(chǎn)實(shí)踐等更加貼近學(xué)生的問(wèn)題情境，借此消除學(xué)生對(duì)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(fēng)險(xiǎn)。為探究吃黑巧克力對(duì)降低冠心病患病率的影響，科學(xué)家將健康的志愿者隨機(jī)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(duì)照組?？茖W(xué)家們每周測(cè)量志愿者臂動(dòng)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(dòng)脈管腔的直徑增加了。

(1) 高膽固醇是冠心病的危險(xiǎn)因素之一，試說(shuō)出另外兩個(gè)與冠心病相關(guān)的危險(xiǎn)因素。

(2) 為什么要選擇調(diào)查健康的志愿者？

(3) 試述應(yīng)怎樣對(duì)待對(duì)照組。

(4) 說(shuō)明為什么臂動(dòng)脈管腔直徑的增加與降低冠心病的風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。

1.4 數(shù)形結(jié)合——聚焦模型建構(gòu)推理 數(shù)形結(jié)合是本套教材探究類習(xí)題的常見(jiàn)表征。問(wèn)題解決逐漸從線性解決轉(zhuǎn)向跨學(xué)科、交互式、問(wèn)題導(dǎo)向的新型模式[1]。數(shù)學(xué)作為工具學(xué)科，其數(shù)學(xué)模型、數(shù)理邏輯可大大簡(jiǎn)化問(wèn)題的解決，習(xí)題以模式圖、數(shù)據(jù)表和趨勢(shì)線等方式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)表達(dá)，鼓勵(lì)學(xué)生加工數(shù)據(jù)、科學(xué)運(yùn)算、構(gòu)建模型、解釋預(yù)測(cè)，從而豐富數(shù)據(jù)的分析視角。

例4 為估算植物組織的水勢(shì)，實(shí)驗(yàn)小組準(zhǔn)備了6個(gè)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(shí)驗(yàn)小組測(cè)量了馬鈴薯塊浸泡前和浸泡1 h后的質(zhì)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(jì)算上表中質(zhì)量變化百分比。

(3) ①繪制蔗糖濃度與馬鈴薯質(zhì)量變化百分比的關(guān)系圖；②請(qǐng)說(shuō)明能否用關(guān)系圖大致估計(jì)水勢(shì)。

2 啟示與建議

2.1 “一實(shí)”——情境平實(shí) 探究情境創(chuàng)設(shè)應(yīng)更加自然平實(shí)，加強(qiáng)生物學(xué)科與生活實(shí)踐交匯處的反思，理論聯(lián)系實(shí)踐，將科學(xué)問(wèn)題映射于日常生活中。學(xué)生已積累的生活經(jīng)驗(yàn)是對(duì)科學(xué)探究的有益補(bǔ)充，既可減少學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)未知的畏難情緒，又可引發(fā)學(xué)生對(duì)生活的思考，使其具備更敏銳的科學(xué)嗅覺(jué)。

2.2 “二白”——探究留白、結(jié)論留白 誠(chéng)然，學(xué)生在進(jìn)行科學(xué)探究時(shí)必有學(xué)科知識(shí)作為依托，但若要真正訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，還是要引導(dǎo)學(xué)生在探索未知中探索真知，即題目設(shè)置應(yīng)有一定的“留白”，探究留白和結(jié)論留白，減少對(duì)學(xué)生作答思路的干預(yù)。學(xué)生在問(wèn)題引導(dǎo)下，找尋證據(jù)、梳理思路、加工語(yǔ)言、科學(xué)論證，從而將學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知推向更高層級(jí)發(fā)展[2]。

2.3 “三多”——多學(xué)科、多層次、多維度 生命世界紛繁復(fù)雜，任何科學(xué)問(wèn)題都不是一座孤島。在探究生命現(xiàn)象時(shí)，教師應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生打破學(xué)科壁壘，多學(xué)科知識(shí)融合，多維度收集證據(jù)，多視角解釋問(wèn)題。注重方法技術(shù)的創(chuàng)新與探索，開(kāi)展多學(xué)科協(xié)同的探究活動(dòng)。