略論生物學(xué)科教學(xué)——基于對(duì)2012年高考全國課標(biāo)理綜卷29題的研析及反思

慕曉茹，吳敬洪

（1.大連教育學(xué)院 高中教師教育中心，遼寧 大連116021；2.大連經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)第十中學(xué)，遼寧 大連116600）

考生的答題情況顯示，2012年高考全國新課標(biāo)理綜卷29題（以下簡(jiǎn)稱29題）的難度比較大，教育部考試中心給予解釋：可能與試題設(shè)問比較新穎，巧妙，考生平時(shí)復(fù)習(xí)中很少見到類似的題目有關(guān)。[1]但教師們對(duì)該題所涉及的學(xué)科知識(shí)如此簡(jiǎn)單且很多知識(shí)要點(diǎn)屬于初中內(nèi)容卻難以理解。本文基于試題結(jié)構(gòu)及問題解決過程分析，揭示29題的命題立意、問題解決思維過程、難度所在及其歸因，并透過29題反思生物學(xué)教育教學(xué)。

一、29題試題及答案

29題及試后公布的答案（劃線部分）如下：

29.（11分）將玉米種子置于25℃、黑暗、水分適宜的條件下萌發(fā)，每天定時(shí)取相同數(shù)量的萌發(fā)種子，一半直接烘干稱重，另一半切取胚乳烘干稱重，計(jì)算每粒的平均干重，結(jié)果如下圖所示，若只考慮種子萌發(fā)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來源于胚乳，據(jù)圖1回答下列問題。

圖1

（3）萌發(fā)過程中胚乳的部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成幼苗的組成物質(zhì)，其最大轉(zhuǎn)化速率為mg·粒－1·d－1。

（4）若保持實(shí)驗(yàn)條件不變，120小時(shí)后萌發(fā)種子的干重變化趨勢(shì)是

二、29題試題結(jié)構(gòu)分析

基于問題解決理論中的問題結(jié)構(gòu)成分表述[2]，對(duì)29題的試題結(jié)構(gòu)分析如下：

1.初始狀態(tài)分析

初始狀態(tài)，即給定信息，指有關(guān)問題初始狀態(tài)的一系列描述，包括問題情境與問題條件兩個(gè)方面。

問題情境：

①在實(shí)驗(yàn)控制條件下的種子萌發(fā)（將玉米種子置于25℃、黑暗、水分適宜的條件下萌發(fā)。）

②測(cè)定干種的方法

③坐標(biāo)圖反映的種子干重與胚乳干重的的變化。

問題條件：

①種子萌發(fā)的實(shí)驗(yàn)控制條件。

②種子萌發(fā)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來源的假設(shè)。

③問（4）有追加問題條件：繼續(xù)黑暗條件。

2.目標(biāo)狀態(tài)分析

目標(biāo)狀態(tài)是指有關(guān)問題結(jié)果狀態(tài)的描述，即設(shè)問以引導(dǎo)考生做出什么樣的應(yīng)答。設(shè)問包括是何、為何、如何（怎么樣）、若何（假如是……，又會(huì)怎樣）這四類問題，其難度逐級(jí)遞增。

問（1）目標(biāo)狀態(tài)分析。試題目標(biāo)狀態(tài)：第一空：胚乳組織中的淀粉的水解產(chǎn)物。第二空：種子萌發(fā)生命活動(dòng)能量供應(yīng)的生理過程。問（1）兩空均是“是何”問題，要求回答事實(shí)要素。

問（2）目標(biāo)狀態(tài)分析。①試題目標(biāo)狀態(tài)：實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，第一空：種子萌發(fā)過程中呼吸速率最大的時(shí)間段，第二空：該時(shí)間段內(nèi)呼吸消耗的平均干重?cái)?shù)量。

②實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)狀態(tài)：圖中種子萌發(fā)干重隨時(shí)間進(jìn)程減少。

③事實(shí)目標(biāo)狀態(tài)：種子干重減少是由于呼吸消耗的結(jié)果。

問（2）的試題目標(biāo)狀態(tài)、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)狀態(tài)、事實(shí)目標(biāo)狀態(tài)相關(guān)或一致。問（2）為關(guān)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果狀態(tài)的“如何（怎么樣）”問題，第二空要求回答狀態(tài)的程度。

問（3）目標(biāo)狀態(tài)分析。

①試題目標(biāo)狀態(tài)：胚乳的部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成幼苗的組成物質(zhì)的最大轉(zhuǎn)化速率的程度。

②實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)狀態(tài)：圖中萌發(fā)種子干重、胚乳干重隨時(shí)間進(jìn)程減少。

③事實(shí)目標(biāo)狀態(tài)：種子干重減少是由于呼吸消耗的結(jié)果，胚乳干重減少是用于呼吸消耗及轉(zhuǎn)化為幼苗組成物質(zhì)的結(jié)果。

問（3）為關(guān)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果狀態(tài)的“如何”問題，要求填狀態(tài)程度。問（3）的試題目標(biāo)狀態(tài)與實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)狀態(tài)不一致，試題目標(biāo)狀態(tài)與事實(shí)狀態(tài)相關(guān)，中間有推理（見問（3）的特定中間狀態(tài)③），使事實(shí)與試題狀態(tài)一致。

問（4）目標(biāo)狀態(tài)分析。①試題目標(biāo)狀態(tài)：第一空：120小時(shí)后萌發(fā)種子的干重變化趨勢(shì)。第二空：解釋變化趨勢(shì)的原因。

②實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)狀態(tài)：圖中萌發(fā)種子干重120小時(shí)之前隨時(shí)間進(jìn)程減少。

③事實(shí)目標(biāo)狀態(tài)：120小時(shí)之前種子干重減少是由于呼吸消耗的結(jié)果。

第一空是關(guān)于未來狀態(tài)預(yù)測(cè)的“如何”問題，第二空是“為何”的解釋原因問題，要求陳述因果關(guān)系（多要點(diǎn)分層次邏輯性表達(dá)）。

3.中間狀態(tài)分析

中間狀態(tài)，指從問題的起始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)之間的中介狀態(tài)與各個(gè)步驟，即解決問題的過程中會(huì)遇到的種種亟待解決的障礙因素。

試題總體中間狀態(tài)：

①相關(guān)術(shù)語含義，包括胚乳、干重、平均干重等，這些術(shù)語含義不清晰不影響解答的正確性，但若清晰將減少問題解決過程中的信息負(fù)荷。

②種子萌發(fā)的過程（人教版初中教材：當(dāng)一粒種子萌發(fā)時(shí)，首先要吸收水分。子葉或胚乳中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)給胚根、胚芽、胚軸。隨后，胚根發(fā)育，突破種皮，形成根。胚芽發(fā)育成莖和葉。）

③種子萌發(fā)如果長(zhǎng)出了幼嫩的根、莖和葉，說明它已經(jīng)長(zhǎng)成了幼苗（人教版初中教材）。

④測(cè)定干重的方法，及其中隱含信息：萌發(fā)種子干重包含胚乳的干重。

⑤圖中坐標(biāo)及曲線（處理的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）解讀。

⑥用準(zhǔn)確恰當(dāng)（合乎邏輯、合乎學(xué)術(shù)公認(rèn)的表達(dá)習(xí)慣）的生物學(xué)術(shù)語表達(dá)。問（1）（3）要求。

⑦數(shù)學(xué)計(jì)算（小學(xué)水平）。問（2）（3）要求。

問（1）的特定中間狀態(tài)：

①淀粉是多糖，基本單位是葡萄糖，淀粉水解后變成葡萄糖。

②細(xì)胞的能量“通貨”是ATP，ATP分子高能磷酸鍵中的能量的主要來源是呼吸作用。呼吸作用是在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的，因此也叫做細(xì)胞呼吸。

問（2）的特定中間狀態(tài)：

①一定時(shí)間段內(nèi)種子的呼吸速率最大的含義（由第二空提問所給出的文字判斷知：呼吸消耗的平均干重最大代表呼吸速率最大。）

②一定時(shí)間段消耗的平均干重＝起止時(shí)間點(diǎn)的平均干重?cái)?shù)之差。

問（3）的特定中間狀態(tài)：

①胚乳組織中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去向。由題干關(guān)于種子萌發(fā)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來源的假設(shè)（若只考慮種子萌發(fā)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來源于胚乳。），結(jié)合問（1）解答和問（3）給出的文字（萌發(fā)過程中胚乳的部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成幼苗的組成物質(zhì)）進(jìn)一步分析可知：

去向一：胚乳中的部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)用于呼吸作用消耗。實(shí)則為：胚乳組織中的淀粉被水解為葡萄糖，一部分葡萄糖通過呼吸作用氧化分解為種子萌發(fā)提供能量。

去向二：胚乳的部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成幼苗的組成物質(zhì)。實(shí)則為：淀粉水解成的葡萄糖中的一部分葡萄糖轉(zhuǎn)化為幼苗的組成物質(zhì)。）

②一段時(shí)間內(nèi)胚乳干重的減少是由于用于種子萌發(fā)的結(jié)果。其中呼吸作用消耗量＝ 萌發(fā)種子干重降低量，每粒種子每天將胚乳營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成幼苗的組成物質(zhì)的轉(zhuǎn)化速率 ＝ 每天每粒種子的胚乳干重降低量 － 萌發(fā)種子干重降低量（呼吸作用消耗的干重）。

③營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成幼苗組成物質(zhì)應(yīng)主要發(fā)生在種子萌發(fā)中后期

問（4）的特定中間狀態(tài)：

①黑暗條件下，幼苗只能進(jìn)行呼吸作用，不能進(jìn)行光合作用。

②量的變化的原因解釋邏輯表達(dá)。降低（或減少）是因?yàn)橛腥o來，或去多來少（同理，增加是因?yàn)橛衼頍o去，或來多去少）。

③由總體狀態(tài)③延伸判斷：種子萌發(fā)后期時(shí)的植物生命體應(yīng)稱為幼苗。

三、基于試題結(jié)構(gòu)分析的問題解決分析

為了更好地理解試題結(jié)構(gòu)在問題解決過程的意義，有必要進(jìn)一步對(duì)問題及問題解決給予分析。

問題或試題的起始狀態(tài)、中間狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)統(tǒng)稱為問題空間。試題解答，即問題解決，也可以理解為在問題空間進(jìn)行搜索，通過一系列認(rèn)知活動(dòng)或思維活動(dòng)克服各種障礙因素而找到答案的過程，這個(gè)過程完成需經(jīng)過一系列認(rèn)知操作（借助已學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析、推理等）和技能方法應(yīng)用活動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)。

1.問（1）的問題及其解決分析

問（1）是“是何”問題，并且可以脫離試題總體情境和條件而構(gòu)成問題。作為29題的第一問，它是后續(xù)問題的臺(tái)階，并進(jìn)一步強(qiáng)化或提示了總體問題條件②。

問（1）的答案由“水解”“作用”而限定，指向明確。所涉及為基本核心概念，很基礎(chǔ)，是容易題。

第一空，可以根據(jù)問（1）特定中間狀態(tài)①判斷填“葡萄糖”。

第二空，根據(jù)問（1）特定中間狀態(tài)②填“呼吸”最準(zhǔn)確恰當(dāng)，因?yàn)榉N子萌發(fā)是個(gè)體水平的生命現(xiàn)象；若第二空填“細(xì)胞呼吸”略失恰當(dāng)，不符合學(xué)術(shù)公認(rèn)的生物學(xué)表達(dá)習(xí)慣；填“生物氧化”正確，但超出高中生物學(xué)范圍。

2.問（2）問題解決分析

問（2）的試題目標(biāo)狀態(tài)、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)狀態(tài)、事實(shí)目標(biāo)狀態(tài)一致。

問（2）為關(guān)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果狀態(tài)的“如何（怎么樣）”問題，第二空要求回答狀態(tài)的程度。

第一步，考生應(yīng)能由問（2）給出文字推知呼吸速率是指“每粒種子呼吸消耗的干重”，這也是學(xué)習(xí)能力的體現(xiàn)，由此可將問題解答置于圖中種子這條線。

第二步，由于圖示折線差異變化明顯可見，據(jù)圖直觀判斷呼吸速率最大的時(shí)間段是72～96，計(jì)算平均干重差是26.5，即204.2－177.7＝26.5；也可依次算出各時(shí)間段平均干重差（此處略），選擇數(shù)最大而完成兩空填充。前者時(shí)間成本較少。

3.問（3）問題解決分析

問（3）為關(guān)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果狀態(tài)的“如何”問題，要求填狀態(tài)程度。

試題目標(biāo)狀態(tài)與實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)狀態(tài)不一致，試題目標(biāo)狀態(tài)與事實(shí)狀態(tài)相關(guān)，中間有推理（見問（3）的特定中間狀態(tài)③）轉(zhuǎn)化，使事實(shí)狀態(tài)與試題狀態(tài)一致。

推理過程如下：

第一步，由題干關(guān)于種子萌發(fā)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來源的假設(shè)（若只考慮種子萌發(fā)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來源于胚乳），結(jié)合問（1）解答和問（3）給出的文字（萌發(fā)過程中胚乳的部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成幼苗的組成物質(zhì)）進(jìn)一步分析可知胚乳組織中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去向：一是呼吸消耗，二是幼苗組成物質(zhì)。

第二步，得出轉(zhuǎn)化速率計(jì)算方法：轉(zhuǎn)化量＝胚乳營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)減少總量 – 呼吸消耗量，即每粒種子每天將胚乳營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成幼苗的組成物質(zhì)的轉(zhuǎn)化速率（量）＝ 每天每粒種子的胚乳干重降低量 － 萌發(fā)種子干重降低量（呼吸作用消耗的干重）。

第三步：完成數(shù)字計(jì)算并取最大值填空。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成幼苗組成物質(zhì)應(yīng)發(fā)生在種子萌發(fā)中后期，這一直覺判斷會(huì)指引考生縮小計(jì)算范圍或量，72～96小時(shí)轉(zhuǎn)化速率為43.6－26.5＝17.1mg·粒－1·d－1，即（161.7－118.1）－（204.2－177.7）＝17.1；96～120小時(shí)為27—5＝22mg·粒－1·d－1，即（118.1－91.1）－（177.7－172.7）＝22。最大轉(zhuǎn)化速率為22mg·粒－1·d－1。

4.問（4）問題解決分析

第一空是關(guān)于未來狀態(tài)預(yù)測(cè)的“如何”問題，第二空是“為何”問題。

第一空，根據(jù)問（4）特定中間狀態(tài)①作出趨勢(shì)判斷“降低”。

第二空，根據(jù)問（4）特定中間狀態(tài)②進(jìn)行原因說明或解釋。嚴(yán)謹(jǐn)與邏輯表達(dá)應(yīng)包括誰變化、有去無來、什么導(dǎo)致變化，即“幼苗只能進(jìn)行呼吸作用消耗有機(jī)物，不能進(jìn)行光合作用合成（或制造）有機(jī)物”。

由于種子萌發(fā)后期時(shí)的植物生命體應(yīng)稱為幼苗。所以選擇幼苗作為干重變化主體才是準(zhǔn)確恰當(dāng)?shù)?。問?）給出陳述中有使用“幼苗”，這也是提示，關(guān)鍵是考生是否有這個(gè)意識(shí)。

29題并沒有很難的“若何”問題，問（3）難是由于考生真實(shí)實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)缺失導(dǎo)致的曲線含義直覺與科學(xué)過程技能欠佳，問（4）第二空難在考生準(zhǔn)確的生物學(xué)術(shù)語表達(dá)意識(shí)欠缺，而多要點(diǎn)邏輯表達(dá)能力要求較高。29題的四個(gè)問題思維與邏輯層次遞進(jìn)連貫，前面問題的正確理解和解決會(huì)影響后面問題的解決。

四、來自29題的教學(xué)反思

從試題結(jié)構(gòu)分析及問題解決分析來看，29題是對(duì)考生整個(gè)基礎(chǔ)教育階段的生物科學(xué)素養(yǎng)、學(xué)習(xí)能力和基本科學(xué)探究能力等方面的積累性學(xué)習(xí)成就的測(cè)查，對(duì)基礎(chǔ)生物學(xué)教育教學(xué)將起到積極的正向反拔作用。

1.開足開好生物實(shí)驗(yàn)課以切實(shí)落實(shí)生物課程

29題給出了數(shù)學(xué)方法處理的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，問（2）（3）（4）都是由此生成的問題，但好多學(xué)生對(duì)這種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)缺少直覺，問（2）的第一空（呼吸速率最大時(shí)間段的判斷）還要全部計(jì)算各時(shí)間段平均干重差才能填充，因?yàn)樵谒麄兊膶W(xué)習(xí)經(jīng)歷中很少或從來沒有基于實(shí)驗(yàn)情境的由數(shù)據(jù)到結(jié)果的科學(xué)過程技能①操作。

若說29題的“設(shè)問比較新穎，巧妙，考生平時(shí)復(fù)習(xí)中很少見到類似的題目”，莫不如說29題打在了基礎(chǔ)生物學(xué)教育的軟肋或盲區(qū)，那就是學(xué)生群體的基礎(chǔ)生物學(xué)學(xué)習(xí)狀況不理想或未達(dá)標(biāo)，這與整個(gè)基礎(chǔ)生物學(xué)教育階段必要的實(shí)驗(yàn)課欠缺有直接關(guān)系。29題正警示我們要開足、開好實(shí)驗(yàn)課，讓能力在真實(shí)情境中習(xí)得，讓課程切實(shí)得以落實(shí)。

2.基于課程標(biāo)準(zhǔn)開展能力教學(xué)

作為一道理科綜合能力測(cè)試卷中的生物學(xué)試題，其測(cè)查的具體能力點(diǎn)在哪里？

從考試大綱[3]看，能力點(diǎn)在：理解能力（2）（3），實(shí)驗(yàn)探究能力（1）（2），獲取信息能力（1），具體陳述略。

從課程標(biāo)準(zhǔn)[4]的課程目標(biāo)之能力目標(biāo)來看，能力點(diǎn)在：探究能力（3）分析問題，闡明與研究該問題相關(guān)的知識(shí)；（9）根據(jù)證據(jù)作出合理判斷；（10）用準(zhǔn)確的術(shù)語、圖表介紹研究方法和結(jié)果，闡明觀點(diǎn)；（11）聽取他人意見，利用證據(jù)和邏輯對(duì)自己的結(jié)論進(jìn)行辯護(hù)。

相對(duì)于考試大綱，課程標(biāo)準(zhǔn)的探究能力陳述針對(duì)科學(xué)探究過程行為，更具體、更具觀測(cè)性。對(duì)教師教學(xué)而言，基于課標(biāo)教學(xué)更具有操作性與指導(dǎo)意義。因此，基于課程標(biāo)準(zhǔn)開展能力教學(xué)，應(yīng)成為我們的理念共識(shí)與教學(xué)追求。

對(duì)于“用準(zhǔn)確的術(shù)語、圖表介紹研究方法和結(jié)果，闡明觀點(diǎn)”這一能力項(xiàng)，教學(xué)現(xiàn)狀是：學(xué)生很少有真實(shí)情境中的實(shí)踐，師生常常止步于“看懂”，教師對(duì)學(xué)生文本表達(dá)要求少，引導(dǎo)也不到位，學(xué)生更疏于動(dòng)筆。

學(xué)生基于生物學(xué)情境的表達(dá)能力差，一方面是準(zhǔn)確術(shù)語表達(dá)的意識(shí)薄弱或欠缺，另一方面則是邏輯表達(dá)能力不足。前者是由于很少有情境有機(jī)會(huì)進(jìn)行準(zhǔn)確術(shù)語表達(dá)的作業(yè)，后者既有邏輯思維能力影響，也有缺少針對(duì)性的訓(xùn)練的因素。情境機(jī)會(huì)和針對(duì)性訓(xùn)練是教學(xué)容易有所作為的。

對(duì)量變化的解釋是一項(xiàng)基本的科學(xué)過程技能，量增是有來無去或來多去少，量減是無來有去或來少去多。這很容易形成技巧的表達(dá)在教學(xué)實(shí)踐中也確實(shí)很少有教師能設(shè)計(jì)和安排一些有針對(duì)性的訓(xùn)練教學(xué)。

[1]教育部考試中心.高考理科試題分析（課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)·2013年版）[M].北京：高等教育出版社，2013：135.

[2]陳琦，劉儒德.當(dāng)代教育心理學(xué)：修訂版[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2008：326.

[3]教育部考試中心.2013年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試?yán)砜凭C合考試大綱的說明（課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)·2013年版）[S].北京：高等教育出版社，2013：12.

[4]中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京：人民教育出版社，2010：8.

注①：科學(xué)過程技能指學(xué)習(xí)者在參與科學(xué)探究活動(dòng)中所做的具體行為或相應(yīng)的行為方式。