例析测试命题的科学方法渗透及意义，本文主要内容关键词为：命题论文,意义论文,测试论文,科学论文,方法论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
《考试大纲（高中生物）》（考试说明）中规定：“生物学科的命题要体现生物学课程属于科学课程的性质。要重视对考生科学素养的考查，在生物科学和技术的基础知识、科学探究的方法、获取新知识和处理信息的能力、思维能力、分析和解决实际问题的能力等方面对考生的表现进行测量”。显然，测试题是否能测量考生的科学思维方式和对科学研究方法的掌握程度，也是衡量测试命题质量的一项标准。近2年来，北京市东城区教师研修中心生物学教研室在编制模拟试题的过程中，不断探索在试题中渗透科学方法，并逐步认识到对学生进行科学方法考查的深远意义。
一、科学思维方式的渗透
思维过程一般是从具体到抽象，再从抽象到具体，在思维过程中逐步认识客观事物，并揭示客观事物的本质。科学的思维过程要遵循逻辑规则，这其中既包括以归纳推理为主的归纳逻辑，也包括以演绎推理为主的演绎逻辑。科学认识是从个别到一般，又从一般到个别的反复过程，是归纳和演绎的统一。系统的科学思维训练，对学生形成逻辑思维的独特性和新颖性，以及创造性思维品质和习惯等具有重要意义。
1.归纳推理是从个别到一般的推理过程
例1.（北京市东城区2012年高三期末试题节选）为研究细胞分裂素对植物光合作用的影响，研究人员将长有约10片叶的杨树苗分别培养在不同浓度的细胞分裂素溶液中，结果如下表1。
请分析并回答：
（1）叶绿素分布在叶绿体的________上。与对照组相比，细胞分裂素对叶绿素总量及叶绿素a/b的影响是________，由此推测细胞分裂素对________促进更大，从而促进了光合作用的光反应阶段，为暗反应阶段提供了更多的________。
本题中第2空要求学生依据数据分析描述实验现象，第3空要求学生运用归纳逻辑推断细胞分裂素促进叶绿素合成的生理效应，从而获取新知识。
例2.（北京市东城区2012年高三备考二模试题节选）紫茎泽兰原产于中美洲，是严重危害我国生态环境的外来物种之一。某研究小组为探索紫茎泽兰种群特征及未来发展趋势，选择紫茎泽兰入侵的4种不同生态环境，即阔叶林林缘、云南松林、路旁坡地及阔叶林进行了大量的调查研究。下图表示部分调查结果。
请分析并回答：
（1）调查紫茎泽兰种群密度的常用方法是________。图1为4种生境中紫茎泽兰种群汇总后的年龄结构图，据图分析紫茎泽兰种群的年龄组成属于________型，由此推测在未来5年内该种群的发展趋势为________。
（2）图2表示紫茎泽兰在不同生境中的存活曲线。由图可知紫茎泽兰在________年龄段出现死亡高峰，推测可能是由于________、________等的结果；据图推测紫茎泽兰对4种生境的入侵）顺序为________→________→________→________。
本题既考查学生对生态学调查研究方法的习得水平，又考查学生的观察、比较、分析、综合、推理判断、数学方法等科学思维能力。第1小题的设问要求学生处理和分析图表数据，进而推测该种群的未来发展趋势，促使学生提高在既定情境中合理应用知识的能力；第2小题第1空的问题设置要求学生从图中直接获取信息后，再对相关信息的生成原因做出推测，从而促使学生提高分析综合的能力，第2空的问题设置要求学生不仅能准确获取相关的信息，还要通过分析、概括和推理得出紫茎泽兰对4种生境的入侵顺序，进而归纳得出“依据最大存活年龄推测入侵植物在不同环境下的入侵顺序”这个命题。由此可见，基于科学证据进行分析和归纳的科学方法训练，对培养学生的逻辑思维能力是十分重要的。
2.演绎推理是从一般到个别的推理过程
例1.（北京市东城区2011年高三备考一模试题节选）金鱼是由野生鲫鱼演化而来的，其丰富多彩的体色主要是人工选择的结果。已知控制金鱼体色的基因位于常染色体上，为研究金鱼体色的遗传规律，研究人员利用棕色和非棕色金鱼进行了下列几组实验：
第1组：棕色金鱼雌雄交配，后代均为棕色；
第2组：纯种非棕色金鱼与棕色金鱼杂交，无论正交或反交，
代均为非棕色；
第3组：用第2组的与棕色金鱼杂交，统计后代中非棕色个体为2 867条，棕色个体为189条，比例约为15︰1。
请分析并回答：
1）根据实验结果推断，金鱼体色的________为显性性状，棕色金鱼个体一定为________。
2）第3组杂交称为________，依据其结果可以推知F1产生的配子的________和________，进而可以推断棕色性状是由位于________（同源、非同源）染色体上的________对基因控制的。
本题第1小题要求学生以“具有相对性状的纯合亲本杂交，表现出的那个亲本的性状为显性性状”这个已知命题为前提，根据第2组杂交实验结果“代均为非棕色个体”，推知金鱼的非棕色体色为显性性状，从而训练学生运用普遍定律演绎法进行逻辑推理的能力；第2小题要求学生以“测交后代表型比真实反映配子种类及比例”这个命题为前提，推知控制金鱼体色性状的等位基因对数，目的是训练学生运用经验定律演绎法进行逻辑推理的能力。定律演绎法是演绎推理的一种类型，它是以定律或规律为一般性前提进行演绎推理的逻辑方法。科学研究中的定律有普通定律和经验定律之分，前者揭示事物发展的本质，如具有相对性状的纯质亲本杂交，表现的那个亲本性状为显性；后者是人们根据经验总结出来的对客观事物必然性的认识，如的配子比（经验值）为
，n为控制相对性状的等位基因对数。遗传规律的习题不仅是进行定律演绎法训练的好素材，也是进行假说演绎法训练的良好素材。
例2.（北京市东城区2012年高三备考一模试题节选）现有如下品系特征的几种果蝇，已知下页表2中所列性状的遗传涉及2对等位基因。研究人员通过裂翅品系与其他品系果蝇的杂交实验，阐明了裂翅基因的遗传规律。
请分析并回答：
（1）若要确定裂翅基因是在X染色体上还是在常染色体上，可将裂翅品系与野生型进行________，若________，则可确定裂翅基因位于常染色体上。
（2）科学家完成果蝇裂翅基因定位后，继续进行下列实验研究：
根据上述实验现象，可推知裂翅性状由________性基因控制。裂翅品系自交后代中，裂翅品系与野生型比例接近2︰1的原因最可能是________。
（3）已知黑檀体性状由3号染色体上的隐性基因控制。若要对裂翅基因进行进一步的染色体定位，现选择（2）中裂翅品系与黑檀体品系进行杂交，表型及比例为________。将中________雌蝇与黑檀体直翅雄蝇进行交配产生后代。若后代表型及比例为________，则说明裂翅基因与黑檀体基因的遗传符合自由组合定律；若后代只出现2种表型，则说明裂翅基因在________号染色体上，且在产生配子的过程中，________。
本题的命题意图在于促使学生梳理遗传学实验过程和方法性知识，增强信息处理和获取新知识的能力，体验假说演绎法的推理过程，提高逻辑思维能力。第1小题的设问涉及正交和反交实验法，第2小题涉及对实验结果的数理统计推断，第3小题则要求学生运用假说演绎法对相关基因定位，可见，本题立足于假说演绎的角度，进一步考查学生的逻辑推理能力。假说演绎法在科学研究中是最能体现科学探索和创新精神的一种思维方法，它是以假说为前提，通过演绎推理推出可测结果的逻辑思维过程，它只有与实验或调查数据结合起来，才能证实或否定假说。学生从第3小题中体验到演绎推理能够对科学假说进行逻辑检验，并为实践验证提供指导，因此，在科学思维训练中占有重要位置。
二、科学研究方法的渗透
在高中生物学知识体系中，科学研究方法主要蕴含在与生物学相关的实验内容中，包括生物制片、染色和观察，细胞内物质提取、分离和检测，验证性实验和探究性实验设计与实施，以及生态学和遗传学调查方法等，其中主要是实验和探究能力的培养和考查。
例1.（北京市东城区2011年高三期末试题节选）在生长素的发现过程中，植物学家利用燕麦胚芽鞘进行了相关实验。请分析回答：
（1）甲图表示植物学家的部分实验。根据2组实验结果________（能、不能）说明胚芽鞘的生长、弯曲与尖端产生的物质有关，理由是________。
（2）用含不同浓度生长素的琼脂小块放在去顶的胚芽鞘切面的一侧，分别测量胚芽鞘的弯曲程度，实验结果如乙图所示。由图可知，促进胚芽鞘生长的最适生长素浓度为________μmol/L，与浓度为0.25 μmol/L的结果相比，浓度为0.30 μmol/L的生长素对胚芽鞘生长的影响是________。
本题以图表形式呈现了生长素发现过程中科学家温特的经典实验过程及结果。试题的设问要求学生依据实验设计的基本原则，解读图中蕴含的实验步骤和实验结果，分析曲线图提供的实验数据并得出相应的实验结论，从而达到考查学生实验和探究能力的预期目标。
例2.（北京市东城区2011年高三备考一模试题节选）多数鱼类的体色会随着环境条件的变化而改变。经研究发现，鱼类体表色素细胞内色素颗粒的运动能够引起鱼类体色的改变，研究中通常采用不同的色素细胞指数等级来表示色素颗粒扩散的程度。为验证肾上腺素和乙酰胆碱对鱼体色的影响，科研人员进行了相关实验研究，请完善下列实验内容。
实验对象：体长约10cm且体色相近的同种鲫鱼若干条。
药品及用具：鱼用生理盐水、适宜浓度的肾上腺素、乙酰胆碱、显微镜、载玻片等。
实验步骤：
第1步：将鲫鱼平均分成3组，编号为甲、乙、丙，分别放入3个玻璃缸中置于背光处饲养一段时间。
第2步：给甲组鲫鱼腹腔中注入2mL肾上腺素，乙组鲫鱼腹腔中注入________，而丙组鲫鱼腹腔中注入________作为对照。
第3步：将装有上述处理后鲫鱼的玻璃缸置于________处，约2h后，观察比较3组鲫鱼体表颜色的变化。
预期实验结果：甲、乙、丙3组鱼的体色由深到浅依次是________。
第4步：再取另一条鲫鱼，用其体表同一部位的鳞片制成多个________，分别用适宜浓度的上述物质进行处理，10min后显微镜下观察鳞片内色素细胞中色素颗粒运动的情况，记录各组鳞片的________，从而定量分析相关物质对鱼体色的影响。
本题主要是考查学生设计可行的实验方案的能力。学生在明确实验目的后，首先要确认实验的单一变量及无关变量，这样才能完成第2步、第3步的实验设计，从而对实验结果进行合理的预期，在预期的基础上，又设计了进一步的实验来进行验证，这里既考查了生物学的基础操作，同时也考查了学生对实验观测变量方法的描述。
三、考查科学方法的意义
1.提高学生的生物科学素养
我国《普通高中生物课程标准（实验）》倡导提高学生的生物科学素养，并将其作为生物学课程标准的基本理念之一。科学素养主要包括科学知识、科学方法、科学能力、科学观以及科学品质5个方面。科学方法能够促进科学知识的建构，促进科学能力和科学品质的培养，因此，在生物学教学评价之一的纸笔测试中，加强科学方法的渗透和考查，不仅能够为每个学生的终身发展奠定基础，而且也关系到我国整体公民科学素养的提高。
2.有助于学生对学科知识的掌握和理解，从而形成生物学科思想方法
科学方法是一种思维方式和行为方式，学生一旦将科学方法内化为自己的思维方式和行为方式，就能在智力上获得一定程度的发展，从而有助于培养学生的创造性才能。随着学生对科学方法的不断了解、积累和熟练使用，可以使学生借助于科学方法获取相关的科学知识、掌握技能，进而在头脑中形成相应的认知结构，并且在遇到问题时能抓住问题的关键，找出解决问题的途径。通过训练可以使学生在实践中逐步掌握生物科学方法，形成一套行之有效的生物学思想方法，学会用最基本的思想方法去解决一般乃至相对困难的问题。
3.对于一线教学产生注重学生能力训练的良好导向
在模拟试题中突出对学生能力水平的检测，有助于对一线教学产生良好的导向，使教师在教学中更加注重对学生各种能力的培养，有助于重知识轻能力的教学方式的转变，从而有利于学生能力水平的逐渐提高。