略论生物学科教学——基于对2012年高考全国课标理综卷29题的研析及反思

慕晓茹，吴敬洪

（1.大连教育学院 高中教师教育中心，辽宁 大连116021；2.大连经济技术开发区第十中学，辽宁 大连116600）

考生的答题情况显示，2012年高考全国新课标理综卷29题（以下简称29题）的难度比较大，教育部考试中心给予解释：可能与试题设问比较新颖，巧妙，考生平时复习中很少见到类似的题目有关。[1]但教师们对该题所涉及的学科知识如此简单且很多知识要点属于初中内容却难以理解。本文基于试题结构及问题解决过程分析，揭示29题的命题立意、问题解决思维过程、难度所在及其归因，并透过29题反思生物学教育教学。

一、29题试题及答案

29题及试后公布的答案（划线部分）如下：

29.（11分）将玉米种子置于25℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发，每天定时取相同数量的萌发种子，一半直接烘干称重，另一半切取胚乳烘干称重，计算每粒的平均干重，结果如下图所示，若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳，据图1回答下列问题。

图1

（3）萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质，其最大转化速率为mg·粒－1·d－1。

（4）若保持实验条件不变，120小时后萌发种子的干重变化趋势是

二、29题试题结构分析

基于问题解决理论中的问题结构成分表述[2]，对29题的试题结构分析如下：

1.初始状态分析

初始状态，即给定信息，指有关问题初始状态的一系列描述，包括问题情境与问题条件两个方面。

问题情境：

①在实验控制条件下的种子萌发（将玉米种子置于25℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发。）

②测定干种的方法

③坐标图反映的种子干重与胚乳干重的的变化。

问题条件：

①种子萌发的实验控制条件。

②种子萌发所需营养物质来源的假设。

③问（4）有追加问题条件：继续黑暗条件。

2.目标状态分析

目标状态是指有关问题结果状态的描述，即设问以引导考生做出什么样的应答。设问包括是何、为何、如何（怎么样）、若何（假如是……，又会怎样）这四类问题，其难度逐级递增。

问（1）目标状态分析。试题目标状态：第一空：胚乳组织中的淀粉的水解产物。第二空：种子萌发生命活动能量供应的生理过程。问（1）两空均是“是何”问题，要求回答事实要素。

问（2）目标状态分析。①试题目标状态：实验结果分析，第一空：种子萌发过程中呼吸速率最大的时间段，第二空：该时间段内呼吸消耗的平均干重数量。

②实验目标状态：图中种子萌发干重随时间进程减少。

③事实目标状态：种子干重减少是由于呼吸消耗的结果。

问（2）的试题目标状态、实验目标状态、事实目标状态相关或一致。问（2）为关于实验结果状态的“如何（怎么样）”问题，第二空要求回答状态的程度。

问（3）目标状态分析。

①试题目标状态：胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质的最大转化速率的程度。

②实验目标状态：图中萌发种子干重、胚乳干重随时间进程减少。

③事实目标状态：种子干重减少是由于呼吸消耗的结果，胚乳干重减少是用于呼吸消耗及转化为幼苗组成物质的结果。

问（3）为关于实验结果状态的“如何”问题，要求填状态程度。问（3）的试题目标状态与实验目标状态不一致，试题目标状态与事实状态相关，中间有推理（见问（3）的特定中间状态③），使事实与试题状态一致。

问（4）目标状态分析。①试题目标状态：第一空：120小时后萌发种子的干重变化趋势。第二空：解释变化趋势的原因。

②实验目标状态：图中萌发种子干重120小时之前随时间进程减少。

③事实目标状态：120小时之前种子干重减少是由于呼吸消耗的结果。

第一空是关于未来状态预测的“如何”问题，第二空是“为何”的解释原因问题，要求陈述因果关系（多要点分层次逻辑性表达）。

3.中间状态分析

中间状态，指从问题的起始状态到目标状态之间的中介状态与各个步骤，即解决问题的过程中会遇到的种种亟待解决的障碍因素。

试题总体中间状态：

①相关术语含义，包括胚乳、干重、平均干重等，这些术语含义不清晰不影响解答的正确性，但若清晰将减少问题解决过程中的信息负荷。

②种子萌发的过程（人教版初中教材：当一粒种子萌发时，首先要吸收水分。子叶或胚乳中的营养物质转运给胚根、胚芽、胚轴。随后，胚根发育，突破种皮，形成根。胚芽发育成茎和叶。）

③种子萌发如果长出了幼嫩的根、茎和叶，说明它已经长成了幼苗（人教版初中教材）。

④测定干重的方法，及其中隐含信息：萌发种子干重包含胚乳的干重。

⑤图中坐标及曲线（处理的实验数据）解读。

⑥用准确恰当（合乎逻辑、合乎学术公认的表达习惯）的生物学术语表达。问（1）（3）要求。

⑦数学计算（小学水平）。问（2）（3）要求。

问（1）的特定中间状态：

①淀粉是多糖，基本单位是葡萄糖，淀粉水解后变成葡萄糖。

②细胞的能量“通货”是ATP，ATP分子高能磷酸键中的能量的主要来源是呼吸作用。呼吸作用是在细胞内进行的，因此也叫做细胞呼吸。

问（2）的特定中间状态：

①一定时间段内种子的呼吸速率最大的含义（由第二空提问所给出的文字判断知：呼吸消耗的平均干重最大代表呼吸速率最大。）

②一定时间段消耗的平均干重＝起止时间点的平均干重数之差。

问（3）的特定中间状态：

①胚乳组织中营养物质的去向。由题干关于种子萌发所需营养物质来源的假设（若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳。），结合问（1）解答和问（3）给出的文字（萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质）进一步分析可知：

去向一：胚乳中的部分营养物质用于呼吸作用消耗。实则为：胚乳组织中的淀粉被水解为葡萄糖，一部分葡萄糖通过呼吸作用氧化分解为种子萌发提供能量。

去向二：胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质。实则为：淀粉水解成的葡萄糖中的一部分葡萄糖转化为幼苗的组成物质。）

②一段时间内胚乳干重的减少是由于用于种子萌发的结果。其中呼吸作用消耗量＝ 萌发种子干重降低量，每粒种子每天将胚乳营养物质转化成幼苗的组成物质的转化速率 ＝ 每天每粒种子的胚乳干重降低量 － 萌发种子干重降低量（呼吸作用消耗的干重）。

③营养物质转化成幼苗组成物质应主要发生在种子萌发中后期

问（4）的特定中间状态：

①黑暗条件下，幼苗只能进行呼吸作用，不能进行光合作用。

②量的变化的原因解释逻辑表达。降低（或减少）是因为有去无来，或去多来少（同理，增加是因为有来无去，或来多去少）。

③由总体状态③延伸判断：种子萌发后期时的植物生命体应称为幼苗。

三、基于试题结构分析的问题解决分析

为了更好地理解试题结构在问题解决过程的意义，有必要进一步对问题及问题解决给予分析。

问题或试题的起始状态、中间状态和目标状态统称为问题空间。试题解答，即问题解决，也可以理解为在问题空间进行搜索，通过一系列认知活动或思维活动克服各种障碍因素而找到答案的过程，这个过程完成需经过一系列认知操作（借助已学知识进行分析、推理等）和技能方法应用活动才能实现。

1.问（1）的问题及其解决分析

问（1）是“是何”问题，并且可以脱离试题总体情境和条件而构成问题。作为29题的第一问，它是后续问题的台阶，并进一步强化或提示了总体问题条件②。

问（1）的答案由“水解”“作用”而限定，指向明确。所涉及为基本核心概念，很基础，是容易题。

第一空，可以根据问（1）特定中间状态①判断填“葡萄糖”。

第二空，根据问（1）特定中间状态②填“呼吸”最准确恰当，因为种子萌发是个体水平的生命现象；若第二空填“细胞呼吸”略失恰当，不符合学术公认的生物学表达习惯；填“生物氧化”正确，但超出高中生物学范围。

2.问（2）问题解决分析

问（2）的试题目标状态、实验目标状态、事实目标状态一致。

问（2）为关于实验结果状态的“如何（怎么样）”问题，第二空要求回答状态的程度。

第一步，考生应能由问（2）给出文字推知呼吸速率是指“每粒种子呼吸消耗的干重”，这也是学习能力的体现，由此可将问题解答置于图中种子这条线。

第二步，由于图示折线差异变化明显可见，据图直观判断呼吸速率最大的时间段是72～96，计算平均干重差是26.5，即204.2－177.7＝26.5；也可依次算出各时间段平均干重差（此处略），选择数最大而完成两空填充。前者时间成本较少。

3.问（3）问题解决分析

问（3）为关于实验结果状态的“如何”问题，要求填状态程度。

试题目标状态与实验目标状态不一致，试题目标状态与事实状态相关，中间有推理（见问（3）的特定中间状态③）转化，使事实状态与试题状态一致。

推理过程如下：

第一步，由题干关于种子萌发所需营养物质来源的假设（若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳），结合问（1）解答和问（3）给出的文字（萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质）进一步分析可知胚乳组织中营养物质的去向：一是呼吸消耗，二是幼苗组成物质。

第二步，得出转化速率计算方法：转化量＝胚乳营养物质减少总量 – 呼吸消耗量，即每粒种子每天将胚乳营养物质转化成幼苗的组成物质的转化速率（量）＝ 每天每粒种子的胚乳干重降低量 － 萌发种子干重降低量（呼吸作用消耗的干重）。

第三步：完成数字计算并取最大值填空。营养物质转化成幼苗组成物质应发生在种子萌发中后期，这一直觉判断会指引考生缩小计算范围或量，72～96小时转化速率为43.6－26.5＝17.1mg·粒－1·d－1，即（161.7－118.1）－（204.2－177.7）＝17.1；96～120小时为27—5＝22mg·粒－1·d－1，即（118.1－91.1）－（177.7－172.7）＝22。最大转化速率为22mg·粒－1·d－1。

4.问（4）问题解决分析

第一空是关于未来状态预测的“如何”问题，第二空是“为何”问题。

第一空，根据问（4）特定中间状态①作出趋势判断“降低”。

第二空，根据问（4）特定中间状态②进行原因说明或解释。严谨与逻辑表达应包括谁变化、有去无来、什么导致变化，即“幼苗只能进行呼吸作用消耗有机物，不能进行光合作用合成（或制造）有机物”。

由于种子萌发后期时的植物生命体应称为幼苗。所以选择幼苗作为干重变化主体才是准确恰当的。问（3）给出陈述中有使用“幼苗”，这也是提示，关键是考生是否有这个意识。

29题并没有很难的“若何”问题，问（3）难是由于考生真实实验机会缺失导致的曲线含义直觉与科学过程技能欠佳，问（4）第二空难在考生准确的生物学术语表达意识欠缺，而多要点逻辑表达能力要求较高。29题的四个问题思维与逻辑层次递进连贯，前面问题的正确理解和解决会影响后面问题的解决。

四、来自29题的教学反思

从试题结构分析及问题解决分析来看，29题是对考生整个基础教育阶段的生物科学素养、学习能力和基本科学探究能力等方面的积累性学习成就的测查，对基础生物学教育教学将起到积极的正向反拔作用。

1.开足开好生物实验课以切实落实生物课程

29题给出了数学方法处理的实验数据，问（2）（3）（4）都是由此生成的问题，但好多学生对这种实验数据呈现缺少直觉，问（2）的第一空（呼吸速率最大时间段的判断）还要全部计算各时间段平均干重差才能填充，因为在他们的学习经历中很少或从来没有基于实验情境的由数据到结果的科学过程技能①操作。

若说29题的“设问比较新颖，巧妙，考生平时复习中很少见到类似的题目”，莫不如说29题打在了基础生物学教育的软肋或盲区，那就是学生群体的基础生物学学习状况不理想或未达标，这与整个基础生物学教育阶段必要的实验课欠缺有直接关系。29题正警示我们要开足、开好实验课，让能力在真实情境中习得，让课程切实得以落实。

2.基于课程标准开展能力教学

作为一道理科综合能力测试卷中的生物学试题，其测查的具体能力点在哪里？

从考试大纲[3]看，能力点在：理解能力（2）（3），实验探究能力（1）（2），获取信息能力（1），具体陈述略。

从课程标准[4]的课程目标之能力目标来看，能力点在：探究能力（3）分析问题，阐明与研究该问题相关的知识；（9）根据证据作出合理判断；（10）用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点；（11）听取他人意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护。

相对于考试大纲，课程标准的探究能力陈述针对科学探究过程行为，更具体、更具观测性。对教师教学而言，基于课标教学更具有操作性与指导意义。因此，基于课程标准开展能力教学，应成为我们的理念共识与教学追求。

对于“用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点”这一能力项，教学现状是：学生很少有真实情境中的实践，师生常常止步于“看懂”，教师对学生文本表达要求少，引导也不到位，学生更疏于动笔。

学生基于生物学情境的表达能力差，一方面是准确术语表达的意识薄弱或欠缺，另一方面则是逻辑表达能力不足。前者是由于很少有情境有机会进行准确术语表达的作业，后者既有逻辑思维能力影响，也有缺少针对性的训练的因素。情境机会和针对性训练是教学容易有所作为的。

对量变化的解释是一项基本的科学过程技能，量增是有来无去或来多去少，量减是无来有去或来少去多。这很容易形成技巧的表达在教学实践中也确实很少有教师能设计和安排一些有针对性的训练教学。

[1]教育部考试中心.高考理科试题分析（课程标准实验·2013年版）[M].北京：高等教育出版社，2013：135.

[2]陈琦，刘儒德.当代教育心理学：修订版[M].北京：北京师范大学出版社，2008：326.

[3]教育部考试中心.2013年普通高等学校招生全国统一考试理科综合考试大纲的说明（课程标准实验·2013年版）[S].北京：高等教育出版社，2013：12.

[4]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2010：8.

注①：科学过程技能指学习者在参与科学探究活动中所做的具体行为或相应的行为方式。