生物學(xué)高考實(shí)驗(yàn)探究試題分析及復(fù)習(xí)教學(xué)建議

林立云

（寧德市教師進(jìn)修學(xué)院，福建 寧德 352100）

實(shí)驗(yàn)探究體現(xiàn)了生物學(xué)自然科學(xué)屬性，考查實(shí)驗(yàn)探究能力是生物學(xué)高考重要特征之一。［1］［2］筆者嘗試依據(jù)《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》（下文簡(jiǎn)稱課標(biāo)）及《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》，分析近5 年高（含高考改革省份生物學(xué)學(xué)業(yè)水平選擇型/等級(jí)性考試）考生物學(xué)試題中有關(guān)實(shí)驗(yàn)探究考查內(nèi)容，以便更好地進(jìn)行生物學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)。

一、生物學(xué)高考實(shí)驗(yàn)探究考查內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)探究能力是科學(xué)探究素養(yǎng)的重要組成部分，是指能夠?qū)ο嚓P(guān)生物學(xué)問題進(jìn)行科學(xué)探究，如分析問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、預(yù)測(cè)結(jié)果并得出結(jié)論或做出解釋，掌握科學(xué)探究的整個(gè)流程，增強(qiáng)理解生命世界、建構(gòu)知識(shí)的意愿與能力。［1］［2］科學(xué)探究是獲取生物學(xué)知識(shí)的手段與過程，生物學(xué)知識(shí)是科學(xué)探究的結(jié)果，科學(xué)探究和生物學(xué)知識(shí)是生物科學(xué)不可分割的兩個(gè)方面，科學(xué)思維是科學(xué)探究的核心?？梢姡飳W(xué)知識(shí)、科學(xué)探究方法及科學(xué)思維三者密切關(guān)聯(lián)，相輔相成。這三者也是生物學(xué)高考實(shí)驗(yàn)探究考查的主要內(nèi)容。

（一）考查生物學(xué)知識(shí)

生物學(xué)高考主要考查有關(guān)生命現(xiàn)象、生命活動(dòng)的基本概念、規(guī)律與方法等生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，其是學(xué)生高質(zhì)量地認(rèn)識(shí)問題、分析問題和解決問題所必需具備的知識(shí)。［3］［4］提出問題、做出假設(shè)、選擇實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論等實(shí)驗(yàn)探究是建立在一定的生物學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)上的。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)探究有助于學(xué)生建立、理解與應(yīng)用生物學(xué)知識(shí)，構(gòu)建生物學(xué)知識(shí)體系。

以“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”為例，分析2018年到2022 年6 道高考試題考查內(nèi)容（表1），發(fā)現(xiàn)在教科書實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，試題情境的新穎性與復(fù)雜性提高。通過改變實(shí)驗(yàn)材料、試劑、檢測(cè)指標(biāo)等創(chuàng)設(shè)新的問題情境，考查學(xué)生是否理解“成熟的植物細(xì)胞與外界溶液構(gòu)成滲透系統(tǒng)，可發(fā)生滲透作用；原生質(zhì)層的伸縮性大于細(xì)胞壁的伸縮性”等實(shí)驗(yàn)原理及相關(guān)生物學(xué)重要概念，要求學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，合理?yīng)用探究方法（圖1），具備信息獲取能力、推理分析能力及解決問題能力。

圖1 “探究植物細(xì)胞的吸水和失水”知識(shí)結(jié)構(gòu)圖

表1 2018 年-2022 年有關(guān)“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”高考試題分析

（二）考查科學(xué)方法

理解與應(yīng)用科學(xué)方法是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的關(guān)鍵。課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生掌握科學(xué)研究方法，如控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)、自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”及“假說—演繹法”等，親身體驗(yàn)科學(xué)家是如何探究生命世界的。

分析2022 年高考全國(guó)甲卷、全國(guó)乙卷、浙江卷、湖南卷及廣東卷有關(guān)實(shí)驗(yàn)探究試題（表2），發(fā)現(xiàn)多以生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)試題情境，要求學(xué)生理解科學(xué)探究的一般過程，側(cè)重于從實(shí)驗(yàn)思路、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)原理、材料用具選擇、研究方法、自變量和因變量、結(jié)果檢測(cè)指標(biāo)、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄與分析、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論等方面考查學(xué)生理解與應(yīng)用生物科學(xué)方法的程度。特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的使用、實(shí)驗(yàn)基本操作的要求明顯提高，要求學(xué)生具備探究能力、實(shí)踐能力與創(chuàng)造能力。

表2 2022 年生物學(xué)高考實(shí)驗(yàn)探究試題中有關(guān)科學(xué)方法考查內(nèi)容分析

（三）考查科學(xué)思維

科學(xué)思維是一種建立在證據(jù)和邏輯推理基礎(chǔ)上的高質(zhì)量的思維范式和習(xí)慣，科學(xué)探究離不開科學(xué)思維，科學(xué)探究和科學(xué)思維是建構(gòu)概念、形成生命觀念的重要方式。［5］培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維是高中生物學(xué)課程目標(biāo)之一，也是高考評(píng)價(jià)的重點(diǎn)內(nèi)容。

分析2022 年高考全國(guó)甲卷、全國(guó)乙卷、浙江卷、湖南卷及廣東卷實(shí)驗(yàn)探究試題有關(guān)科學(xué)思維考查內(nèi)容，

發(fā)現(xiàn)主要考查實(shí)驗(yàn)結(jié)論及其判斷依據(jù)、解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、選擇和處理實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)思路及評(píng)價(jià)方案的優(yōu)劣或糾錯(cuò)等。要求學(xué)生能基于所學(xué)生物學(xué)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果，合理應(yīng)用比較、分類、歸納、演繹、批判性思維及構(gòu)建模型等科學(xué)思維方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象和建構(gòu)知識(shí)。

二、實(shí)驗(yàn)探究單元復(fù)習(xí)教學(xué)建議

應(yīng)充分利用教科書提供的實(shí)驗(yàn)、生物科學(xué)史及概念性知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究單元復(fù)習(xí)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。

（一）重視建構(gòu)生物學(xué)知識(shí)體系

實(shí)驗(yàn)探究單元復(fù)習(xí)教學(xué)要幫助學(xué)生深入理解和領(lǐng)會(huì)生物學(xué)概念的內(nèi)涵和外延，構(gòu)建基于生物學(xué)大概念與重要概念的知識(shí)體系，促進(jìn)學(xué)生深入理解、遷移和應(yīng)用生物學(xué)必備知識(shí)。

例如，開展“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)單元復(fù)習(xí)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)材料用具、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)論及應(yīng)用等維度進(jìn)行復(fù)習(xí)（如圖1），構(gòu)建知識(shí)體系，深刻理解與應(yīng)用植物細(xì)胞的吸水和失水機(jī)制。

（二）以科學(xué)探究為主線設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)教學(xué)

以科學(xué)探究為主線設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)教學(xué)方案，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和實(shí)踐能力。

例如，以“假說—演繹法”設(shè)計(jì)分離定律、自由組合定律、DNA 的復(fù)制及基因在染色體上等復(fù)習(xí)教學(xué)方案；根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料、工具、方法步驟、結(jié)果與應(yīng)用等科學(xué)探究流程設(shè)計(jì)有關(guān)基因工程、細(xì)胞培養(yǎng)工程等復(fù)習(xí)教學(xué)方案，促進(jìn)學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)研究的基本思路，理解與應(yīng)用科學(xué)探究方法。

（三）重視發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維

基于具體學(xué)情及教學(xué)內(nèi)容，從單元復(fù)習(xí)角度創(chuàng)設(shè)具有一定的思維深度、廣度的問題情境或習(xí)題，并提供充足的獨(dú)立思考與練習(xí)的時(shí)間，促進(jìn)學(xué)生熟練應(yīng)用邏輯思維、建模、批判性思維與創(chuàng)造性思維等科學(xué)思維方法，認(rèn)識(shí)問題、分析問題與解決問題。

例如，指導(dǎo)學(xué)生完成有關(guān)試題：如何構(gòu)建紅花雜合體植株親本的基因組合？并用遺傳圖解表示雜交過程。根據(jù)題干信息，做出白花純合體基因型的假說，依據(jù)假說進(jìn)行演繹推理，預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。要求學(xué)生應(yīng)用比較、分類及建模等思維方法，構(gòu)建紅花、白花、紫花植株的基因組合模型，以及子代不同花色植株的個(gè)體數(shù)量模型。應(yīng)用“假說—演繹法”，確定植株甲的基因型，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新能力。

縱觀近5 年高考生物學(xué)有關(guān)實(shí)驗(yàn)探究考查內(nèi)容，應(yīng)努力踐行“核心素養(yǎng)為宗旨、內(nèi)容聚焦大概念、教學(xué)過程重實(shí)踐、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)促發(fā)展”等高中生物學(xué)課程基本理念，［3］以科學(xué)探究為主線設(shè)計(jì)高三生物學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)、復(fù)雜、綜合的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)生物學(xué)知識(shí)體系，發(fā)展科學(xué)思維能力與科學(xué)探究能力。