河北 刘晓菊 刘 洋
《中国高考评价体系》指出高考的核心功能是“立德树人、服务选才、引导教学”,近年来生物学高考试题以“选拔人才和教学育人”为导向,试题通常不是简单的问答,而是以特定情境展开,同时情境的设置又有不同的层次并且设置了不同的难度,体现考查内容兼具基础性、综合性、创新性、应用性。
笔者常常通过学生错因分析调查问卷进行调查交流,发现某些学生对试题情境中给出的“新信息”“隐含信息”“关键词”的解读能力有不同程度的欠缺,这就导致了因未审清题目而作答失分的情况发生;
还有些学生经过审题后的综合思考推理,内心已经得出“一定答案”时,却因对“生物学事件或过程”的表述能力存在不同程度的欠缺,出现“内心明白答案”而答不出、答不准、答不全的情况,遗憾失分。由于阅读能力或语言表述能力的欠缺,在历年高考中都有学生遗憾失分,尤其是高考实验设计类题目。近几年生物学高考题中的实验设计题目既注重对基础知识和能力的考查,又注重对科学思维等生物学学科核心素养的考查。
下面以例1为例分析考题设置的情境,题干信息“药物A能够作用于下丘脑体温调节中枢调控体温”,实验目的是“探究 M 是否也具有解热作用并通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温”,需要学生找出隐含信息逐项解读。
【例1】(2022年,湖南卷,第18题节选)当内外环境变化使体温波动时,皮肤及机体内部的温度感受器将信息传入体温调节中枢,通过产热和散热反应,维持体温相对稳定。回答下列问题:
(3)若下丘脑体温调节中枢损毁,机体体温不能维持稳定。已知药物A作用于下丘脑体温调节中枢调控体温。现获得A的结构类似物M,为探究M是否也具有解热作用并通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温,将A、M分别用生理盐水溶解后,用发热家兔模型进行了以下实验,请完善实验方案并写出实验结论。
分组处理方式结果甲发热家兔模型+生理盐水发热乙发热家兔模型+A溶液退热丙发热家兔模型+M溶液退热丁①发热
②由甲、乙、丙三组实验结果,得出结论____________。
③由甲、乙、丙、丁四组实验结果,得出结论________。
【参考答案】①损毁下丘脑体温调节中枢的发热家兔模型+M溶液 ②M与药物A一样,也具有解热作用 ③M与药物A一样,通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温
对题干文字和表格信息进行分析,学生可获得的信息有①下丘脑存在体温调节中枢,若其损毁则体温不能稳定(例如下丘脑损毁的动物发热,则体温不能恢复正常);
②药物 A 可使发热家兔模型退热(来自表中信息),原理是药物A通过作用于下丘脑体温调节中枢调控体温(题干文字);
③发热家兔模型的下丘脑是否损毁?(答案是没有);
④发热家兔模型只是人为因素造成发热,药物A可使其退热,M也可使其退热;
⑤本实验探究目的有二:探究 M 是否也像A一样具有解热作用;
探究 M 是否通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温;
⑥由表格可知实验丁组的结果是被处理的家兔没有退热而是仍然发热,说明处理手段不起作用(处理什么样的动物呢?说明动物原来就发热,不是正常体温的动物)。
该题题干以简洁的文字描述和表格结合,把题目的多项条件信息呈现给了学生,要求学生有一定的获取相关信息的阅读能力和思考分析问题的思维能力。回答问题的环节不仅需要学生具有“阅读”能力,还需要学生具有信息转化能力、信息综合处理能力、演绎推理能力及运用生物学专业术语书面表述的能力,即“写”出恰当答案的能力。
通过调查问卷分析学生答题错误的原因有:第一,审题时有些学生没能抓住题干中的“下丘脑体温调节中枢损毁”这一信息,答题时不能恰当运用“损毁下丘脑体温调节中枢”这一实验手段;
第二,有些学生没有关注“也”这一关键词的含义,没有对实验探究2个实验目的的关系进行分析,认清二者成立与否不是必然连带关系,需要分别设置实验进行证明;
第三,没有认清乙组的作用,甲组作为对照组,乙组对A具有退热作用起到验证作用,乙与丙可作为相互对照,辅助证明探究问题①的结论;
第四,没有按照题目要求提取条件信息,即用发热家兔模型来完成实验探究。
该题在设问方面更能体现考试的难度梯度,第(3)问难度大于(1)和(2)问,一些科学思维、知识掌握程度和能力更优的学生解答这类具有应用性、创新性的题目会得分更高。
笔者根据调查结果发现失分学生最大问题是答题不规范,语言表述不符合要求。怎样能避免这些现象发生呢?教师在高中生物学课堂教学中,要着重培养训练学生的“获取相关信息的阅读能力”及“运用生物学专业术语书面表述的能力”。
2.1 进行典型例题的“说题训练”
例如在教师讲解例2时,可引导学生学会信息转换,对题干进行细致分析,提出有价值的问题。如果学生会提出多个问题,则说明关注点正确,分析到位,才能全面深入地解读试题,为正确解答题目打好基础。
【例2】(2019年,全国卷Ⅰ,第29题)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理,该植物根细胞中溶质浓度增大,叶片中的脱落酸(ABA)含量增高,叶片气孔开度减小。回答下列问题。
(1)经干旱处理后,该植物根细胞的吸水能力_______。
(2)与干旱处理前相比,干旱处理后该植物的光合速率会________,出现这种变化的主要原因是___________________。
(3)有研究表明:干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料,设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果___________________。
【参考答案】(1)增强 (2)降低 气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少 (3)取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度,经干旱处理后,再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变;
将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组,在干旱条件下,一组进行ABA处理,另一组作为对照组,一段时间后,分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小,对照组气孔开度不变。
对题干文字进行分析,教师引导学生提出问题:第一,作为可实施的实验手段,可对植物进行怎样的处理?处理的目的是什么?第二,干旱处理植物后,出现了什么指标的改变?第三,这种指标变化,说明了植物根细胞的渗透压会怎样变化;
导致其吸水能力增大还是减小?第四,干旱处理可导致植物叶片出现什么物质含量的变化?隐含信息是什么?第五,干旱条件下为什么植物会出现“叶片气孔开度减小”的现象?这里显示影响气孔开度的因素都有哪些?对光合速率的影响应从什么角度考虑?
这些问题信息可转换为以下条件信息:第一,减少对植物浇水,是一种可实施的实验手段,目的是“人工干旱处理”,可为“我”所用;
第二,处理后出现根细胞溶质浓度增大这一指标变化;
第三,干旱处理植物后会导致根细胞的渗透压升高,吸水能力增强;
第四,干旱处理可导致植物叶片出现“ABA增多”,隐含信息是叶片中“ABA”含量可测;
第五,干旱处理导致植物出现“叶片气孔开度减小”的生命现象,一般认为是植物适应缺水环境,关闭气孔或减小气孔开度,降低蒸腾作用散失水分,其影响因素一般是气温、风力等环境变化;
气孔开度变化减少了水分散失,同时减少了光合作用原料CO2进入叶肉细胞的量。该题题干运用简洁的语言描述把题目的多项条件信息呈现给了学生,要求学生有一定的获取相关信息的阅读能力。
2.2 进行典型例题的答案“表述错因分析训练”
审题时学生若没能抓住题干中的“气孔开度”这一关键词,答题时则不能恰当运用。学生常见的表述答成了非标准答案:“气孔的打开程度”“气孔张开程度”等近似名词。第(2)小题着重考查学生的逻辑推理能力,需要学生回忆、调动已有知识——气孔不仅是植物蒸腾作用散发水分的结构,还是CO2进入叶片即进入叶肉细胞的通道,于是才能根据题干信息“干旱处理后,叶片气孔开度减小”,与干旱处理前相比,单位时间内的植物光合作用吸收CO2量减少,导致暗反应原料不足,进而使光合作用速率下降。
第(3)小题考查了学生的实验探究能力及实验方案的语言表述能力。要求学生设计实验来验证植物在干旱逆境条件下“气孔开度减小(气孔关闭的适应性表现)”的直接诱发因素是“ABA增多”,需要学生用 “给定”的材料即“ABA缺失突变体植株”来进行实验设计。学生答错的原因有:第一,实验目的不清,“验证实验”答成“探究实验”,在结果预期时答出“如果……则说明气孔开放程度大小与ABA增多有关而不是缺水引起;
如果不……则说明气孔开放程度大小与ABA增多无关,由缺水引起”形式的答案。第二,实验材料的选择没有按题目要求进行,即没有以“该种植物的ABA缺失突变体植株”为材料,而选择了“正常植株”。第三,“实验思路”表述成“实验步骤”,写成了“第一步:……;
第二步:……”。第四,语言表述不符合专业术语要求,例如“ABA缺失突变植株”答成“ABA缺失植株”,所答名词缺乏准确性,口语化严重。
2.3 对已知的多种错误答案进行“改错训练”
为训练学生运用科学严谨的生物学专业术语进行书面表述,教师可在班内开展“得分小于总分50%”的“典型错例”分析课。在课上匿名展示学生“典型错例”,班内进行“纠错”发言,发言可挑出1~3处错误,陈述理由并进行改正。课堂上教师对学生的引导非常重要,及时纠错和恰当追问是培养学生严谨、科学的专业语言表述能力的关键。
【例3】根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出:(1)实验思路,(2)预期实验结果及结论。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
【参考答案】略
学生的答案实例每个步骤都有错误,各取最典型的实例“第一步:配制含放射性元素标记的‘核糖核苷酸’培养基若干,标记成甲组,配制含放射性元素标记的‘脱氧核糖核苷酸’培养基若干,标记成乙组。第二步:分别用甲、乙两组培养基培养待测新病毒,一段时间后检查甲、乙培养基中子代病毒的放射性。结果预测分析:如果甲组培养基中子代病毒含有放射性而乙组培养基中的子代病毒无放射性,则证明新病毒是RNA病毒;
如果乙组培养基中的子代病毒含有放射性而甲组培养基中的子代病毒无放射性,则证明新病毒是DNA病毒。”
班内学生纠错分析:
第一组寻找错例并改错:本实验分组一定要为两组,且标记为甲、乙两组,但要找到甲乙两组的自变量是什么,要把RNA和DNA区分开,只能用其各自特有碱基U和T,不能用“核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸”,因为核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸分子被标记的位置不确定,且二者可降解成磷酸、五碳糖、含N碱基等成分,不一定能把RNA和DNA区别开。“假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换”可确定甲乙两组的自变量为放射性同位素标记的差异性碱基(一组标记U,另一组标记T)。
第二组寻找错例并改错:不能用培养基直接培养病毒,因为病毒营寄生生活,其繁殖离不开宿主细胞。应该先培养宿主细胞,再接种新病毒进行培养。
第三组寻找错例并改错:题干说明实验材料中“体外培养的宿主细胞”,并结合教材中T2噬菌体侵染大肠杆菌的相关知识,可初步确定因变量的检测指标为放射性有无,检查对象为“宿主细胞释放的子代病毒”而不是“培养基中的子代病毒”。
第四组寻找错例并改错:写实验设计思路,不能详细写出实验步骤,这样不符合题目要求。
因此题3答案为(1)实验思路:甲组将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。(2)预期实验结果及结论:若甲组收集的病毒有放射性,乙组没有,即为RNA病毒;
反之为DNA病毒。
通过习题课上的多次“说题训练”“表述错因分析训练”和“改错训练”,笔者发现学生在阅读审题时更仔细了,非选择题的解答表述能力有不同程度的提高,考试时试题得分率也有不同程度的提高。最主要的是学生自身的科学思维得到了发展,会从提出问题出发,落实到解决问题,会对已有“成果”进行批判性的纠错,这种学习习惯和思维习惯,会让学生在做题和考试中得到更多的收获。
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