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    理科综合能力考试与生物学教学.doc

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    理科综合能力考试与生物学教学.doc

    理科综合能力考试与生物学教学从强化素质意识、全面提高教学质量角度提出的高考理科综合能力考试科目,似乎揭示着我国高考的性质正在悄然地发生着变化。因为综合能力的考试显然不是强调学科间差异性的一面,而是突出学科间共同的可交流的一面,所测试的能力就应当是所有学生进入大学学习所必须具备的,即偏重测试学生的继续学习的可能性,这样高考的性质将从原来的选拔性逐步开始向甄别性过渡。从1999年各类大学教育部门招收新生的总数来看,大学教育正在向大众化的高层次的素质教育方向发展。大学教育的性质变了,高考的形式和内容也应当随之改变。 为适应大学教育性质改变应运而生的理科综合能力考试,向中学相关的各门理科的教学提出了新的问题和挑战,当然包括生物学教学。我们首先应当对综合能力和学科能力进行分析,然后探讨考试命题可能的思路,最后才能提出相应的对策。 理科综合能力与学科能力 以能力测试为主导的理科综合能力考试,在2个方面显然是不同于以往学科性的考试:其一是用能力测试取代知识测试;其二是以综合能力取代以往的学科能力。那么学科能力与综合能力之间存在什么样的关系呢? 正如上述的那样,理科综合能力是强调理科各门学科间共通之处,而非突出学科间的区别。因此就综合能力考查的知识内容而言,应当是各学科基本的内容,是每个学生都应当掌握和都能掌握的内容,不是深层次的内容,它所突出的是综合运用这些基础知识、基本技能解决实际问题的能力。 生物学科的能力可以分为两部分:一是一般能力,即与其他各门理科间可以相通的部分;二是学科特殊能力,即属本学科特有的那部分。因此学科能力的考查,主要是测试学生学科能力的倾向。 由此可见,综合能力测试和学科能力测试各有自身的倾向,虽有部分重叠,但区别更大。各学科能力的培养为形成综合能力提供了一定的基础,但综合能力并不会在学科能力培养时自然生成,必须进行一定的训练。有较强的学科能力不一定就会有较强的综合能力,过度地强调学科能力的培养有时还会造成不利于综合能力培养的情况;同样有较强的综合能力并不一定意味着有较强的学科能力。理科综合考试的命题 由于考试的性质和内容范围发生了变化,它涵盖了物理、化学和生物学3门学科,如果只把它看成3门学科考试的简单叠加,未免过于简单化了。我们需要从命题的指导思想出发并根据科学知识所应有的功能,来探讨理科综合能力考试命题的结构模式。 1对命题指导思想的理解 在教育部教考试19996号文件中规定“综合科目”考试的命题指导思想是:以能力测试为主导,考查考生在中学所学这些相关课程的基础知识、基本技能的掌握程度和运用这些基础知识分析问题、解决问题的能力。“综合科目”首先是学科内的综合,其次才是跨学科的综合。跨学科的综合试题占一定比例,其比重将逐步增大。 显然“能力测试为主导”的命题指导思想,更加注重考查学生有关进入高校继续学习的潜能,考查学生的基本文化素质和创新能力。考查的内容可分为两个部分:一是理科相关学科的基础知识和基本技能;二是运用这些知识分析、解决问题的能力。第一部分中的基础知识,属于陈述性的知识,这类试题的命题方式是大家所熟知的。本文在此想着重论述的是考试内容中的基本技能和第二部分内容,即对运用这些基础知识分析、解决问题的能力的考查。在综合能力考试中,所强调的这些能力应当是属于学科间共同可以交流的能力,即一般能力。与基础知识不同的是,这些内容属于程序性知识。程序性知识的考查不同于陈述性知识,它应在多种变式情境下进行测试。因此综合能力的考查是要以有关学科知识为材料,考查学生能力结构中的一般能力因素,考查对知识的理解、运用、分析与综合能力,也就是跨学科的综合能力和学科知识渗透的能力。显然理科综合能力考试要加强考查学生在掌握了相关理科课程的基础知识和基本技能的情况下,综合运用知识解决问题的能力以及创新能力。 2对科学功能的认识和命题模式 当今的社会,科学已在我们的生活和政治中占据着重要的地位,人类对科技的应用,已极大地改变了世界的面貌。对现代科学社会功能的认识,大致认为有4个方面:认识世界的功能、改造世界的功能、政治的功能和文化的功能,其中认识世界的功能是科学的一种基本功能。科学能帮助人类认识未知并能增强人类的认识能力。因而任何一种科学的知识或理论,在认识世界方面都具有两个方面的作用:一方面是解释作用,即用已有的理论去解释客观世界中自然现象产生的原因、过程和可能的结果;另一方面是探索作用,即在现有理论的基础上,对人类未知的领域进行探索,以发现新的规律。 在基础教育阶段,学生学习了科学知识以后,要运用这些知识去解决问题,主要是在上述这两个方面进行,即运用所学的知识和技能对实际存在的问题进行解释或是对他们未知的领域进行探索。如果学生仅在纯粹的科学情境中运用知识,可能会造成理性主义的倾向,这样很可能会使他们从自然环境中游离出来,造成人际关系的冷漠,丧失本应具有的人性。因此还应让他们在技术的、生活的、社会的和自然环境等情境下运用知识,更多地理解科学与社会的关系、人与自然的关系,这样学生才能真正理解科学。由于实际问题的复杂性,有时可能仅限于某一学科领域内,有时则涉及多个学科领域,在大多数情况下仅从单一学科的角度并不能解决所有问题,需要从多角度分析,综合地考虑问题才能达到目的。 根据对综合科目命题指导思想的理解和对科学知识功能的认识,以及现有的有关综合考试的材料,笔者认为,理科综合能力考试命题的模式主要有两种:解释性取向的模式和探究性取向的模式。理科综合能力考试的命题模式 1解释性取向模式 学生是通过学习来获得书本知识的,但获得书面的知识并不是全部意义所在,他们要认识世界就必须用已有的知识来解释他们所面对的世界,并形成自己的判断。如何测试这种综合运用有关知识进行解释的能力呢? 我们可以从解释对象、现象情境和科学内容这三方面来考虑,形成三维的解释性取向的命题模式,如图1所示。图1 解释性取向命题的模式 该模式的Y轴是解释的对象,应包括3个方面:(1)对现象产生原因的解释;(2)对现象产生过程的描述和解释;(3)对已有结果或是可能结果的解释。X轴是理科的物理、化学和生物学3门学科。Z轴则是科学、生活、技术、社会和自然环境等现象情境,这是为学生真正理解科学而设置的现象情境。为了便于我们分析这种模式命题的情况,下面通过实例来说明。 例1:(1998综合能力测试的T3-12题):下图是我国农村采用的一种沼气池的剖面示意图。使用时由进料口放进农作物的废弃物如秸杆、杂草、树叶等以及人、畜、家禽的排泄物,然后加水到一定位置以留下贮气空间。经过一段时间,便有沼气产生。图2 一种沼气池的剖面示意图 (1)在沼气发酵的过程中,有一种微生物具有除臭的作用,这种微生物是什么?是如何除臭的? (2)在沼气发酵的过程中,进行着非常复杂的微生物代谢活动。其呼吸类型有:好氧型、厌氧型和兼气型(如酵母菌)3种。试分析这3种微生物的数量在沼气池中的消长规律。 (3)在对醋酸盐进行的甲烷发酵研究中,曾做过如下同位素示踪实验: CDCOOHCDH+CO 在同样的条件下,请预测下列反应物 CDCOOH (4)下面是由乙醇经奥氏甲烷杆菌及一种硫微生物等作用下生产甲烷的方程式: CHCHOH+HOCHCOO-+H+-给体 4H-给体+COCH+2HO合并以上两步反应式并写出一个方程式_。 这道试题明显是解释性取向的,要求学生运用已学过的知识来解释一个涉及生物学和化学(科学内容)知识的、生产情境(现象情境)中的有关问题。要求解释的对象:第(1)小题是解释除臭的原因;第(2)小题是解释3种微生物的数量在沼气池中的消长规律(过程);第(3)小题是对结果的预测;第(4)小题是用符号对乙醇在微生物作用下生成甲烷的过程进行解释。 仔细分析1998年、1990年的综合能力测试卷,我们可以发现,试卷中有大量的解释性取向的试题,它们有一个主要的特点是:较多地挑选了涉及多门学科内容的生产、生活、社会和自然环境的情境,分层设问,紧扣主题,由表及里地要求学生对现象产生的原因、过程和结果进行解释。考生在解答这些问题时,也表现出他所具有的学科间知识的渗透能力和综合能力。 2探究性取向的命题模式 仅能对一些现象进行解释,不能满足人类的好奇心,只有不断地从现有的认识出发,通过一定的方法,探索未知的世界,这才是创造新知的过程。科学知识不是静态的,而是在科学家不懈地努力下得到极大的丰富。 相对于快速增长的科学理论知识而言,科学研究的方法相对比较稳定。科学研究的过程是对未知问题的解决过程,大致可分为7个步骤,如图3。图3科学研究的过程 探究性试题就是要让学生在不同的问题情境下,尝试去解决问题,可以是全过程的,也可以是突出某些步骤的。也即测试学生在实现目标的过程中克服障碍最终达到目标的能力,以此来测定学生综合运用知识解决问题的能力以及创新能力。 探究性取向命题的模式可以用研究过程、研究情境和科学内容的三维结构来表示(图形大致和图1相同,故略)。其中的研究情境(Z轴)和科学内容(X轴)这两个纬度与解释性取向的命题模式相似,研究过程(Y轴)则分为4个方面:(1)认识问题及提出假说;(2)设计和实行研究计划;(3)分析和解释资料;(4)推出结论及评价。我们仍通过例题来进行说明。 例2:由于大量利用燃煤供能,造成酸雨的频繁出现,土壤的酸性增强。随着土壤pH的降低,土壤中可溶性铝增多,这对植物生长是有害的;与此同时,植物十分需要的可溶性磷却减少了。 为了了解这些土壤的情况,科学家做了调查。首先他们取从土壤表面到100mm深的(0mm100mm)土块作为1个土壤样本,并进行测量,得出的数据见下表;接着他们将0mm100mm的土层分成0mm20mm、20mm40mm、40mm60mm和60mm100mm4层,分别对各层土壤样本进行测量,得出数据,见图4甲、乙和丙。请根据这些信息回答下列问题: 0mm100mm土壤样本的数据土样pH可溶性磷的质量分数可溶性铝的质量分数0 mm100 mm4.21.3×10-51.5×10-5 土层深度(mm)甲土层深度(mm)乙土层深度(mm)丙图4各层土壤样本测量数据 (1)从以上的调查数据,可得出酸雨对土壤会造成什么样的影响? (2)土壤中的铝元素原本主要以不溶性的Al2O3形式存在,随着土壤酸性的增强,可溶性铝增多,原因是(写化学方程式):_。 本题是考查学生探究过程中根据数据推出结论的能力,而涉及的科学内容为生物学和化学,探究情境是科学情境。 通过上述的例子可以看出,解释性取向和探究性取向综合试题都能测试学生的基本技能和综合运用知识解决问题的能力,同时又各自指向明确。解释性的综合试题主要是在现实存在现象的背景下进行测试,探究性的综合试题则是在对未知事件进行探究的过程背景下进行测试。当然也可能存在既要对现象进行解释,又要对问题进行研究的合二为一的试题。在试卷中可能会有多道涉及不同学科和不同情境的试题指向同一种能力进行测试,以确定学生的能力水平。这样真正体现了以有关学科知识为材料,考查考生能力结构中的一般能力因素的这种以能力测试为主导的命题指导思想。生物教学的调适毫无疑问,在现今的情况下,高考是对教学最强有力的导向工具之一,教育部在确定高考改革的方案时,也要求基础教育部门要充分利用高考改革机制促进高中课程设置、教学内容和教学方法的改革,真正发挥高考改革对推进中小学全面实施素质教育的积极导向作用。为此,生物学教学也必须进行调整和适应。 1继续重视学科基本知识和基本技能的学习 学科能力的培养能为综合能力的培养提供一定的基础。因为理科综合能力是建立在理科各学科相应的基础上的,它需要使用各学科的概念、符号和计量等系统知识,没有这些基础,培养理科综合能力是难以想象的。因此,必须继续重视生物学科的基本能力和基本技能的学习。 为此,必须要使生物学科的陈述性的知识结构化。因为优秀的学生与一般学生比较,差异并不是在记忆的知识总量,而是在提取这些知识的能力上,而良好的知识结构有利于学生对知识的提取。对生物学的程序性知识要条件化,许多学生在遇见问题时并不是缺少知识,而是缺乏对使用什么样的知识来解决问题的判断能力,也就是他的程序性知识尚停留在对其意义理解的陈述性阶段,并未使这些程序性知识条件化,没有形成产生式系统。 2要强调教学的内在价值,改进教学方法 在重视了教学传递知识,为学生提供将来能在社会中生存的外在价值的同时,我们应当更加重视较易忽视的教学的内在价值,即有利于学生的发展。传统的课堂教学中以教师讲,学生读、背和模仿为主的教学活动必须加以改变。虽然传统的讲授法、黑板、板书设计等无疑在课堂教学中有其合理和有效的一面,但显然这些方法对将学生置于实践活动的主体是不利的。我们必须引入课堂讨论、问题研究、小组活动等教学组织形式,真正使学生成为学习活动的发起者和参与者,丰富学生的实践经验。在注重学科领域学习的同时,我们还应当关注社会的、科技发展的和学生生活中的事件,将这些信息引入教学中来,使学生获得较完整的科学知识。将教学从死记硬背的注重接受知识的模式转向培养能力为主、注重学生未来发展可能性的方向,显然需要相当长的过程。加之班级学生人数较多,如何在这种教学环境中,开发出有利于学生能力发展的教学组织形式,是每个从事科学教育的教师应该重视的问题。 3积极开展综合性实践活动 正如前面所论述的那样,学科能力的培养为综合能力的培养提供了一定的基础,但若是过于强调学科本位,则不利于综合能力的培养。因为学科的知识是对相应科学知识进行简约化和教学化改造的体系,与相应的科学知识相比,虽然在内容排序上更符合学生认知发展的规律,但因为它的简约性,就少了科学研究或问题的背景,更趋于理论化。过于强调学科的能力,将造成学生只能在学科情境下应用知识解决问题,停留在从理论到理论的唯理阶段,不能将知识用于解决实际问题。学科本位的思想,甚至还会造成对认识自然这个统一体的障碍。因为这将造成面对实际问题时仅从单一学科角度看待问题,认为不同的学科间是无法交流的,缺少整体观。 综合能力不会自然生成,需要进行训练。开展综合性的实践活动是较为理想的途径。综合性的实践活动将使学生能在思想上冲破固有的模式,突破学科间那森严的壁垒,建立起沟通的桥梁,从而得到思维的自由和空间。由于关注人与自然的关系,会使学生对社会中科学问题的关注,在学生不断的学习中,将发展他们合理的批判性的思维方法,深入考虑自然科学与社会间的复杂关系,从而增强他们在面对现实问题时,能多角度地思考,综合地判断,并运用已有的知识较合理地解决实际问题的能力。 在培养学生综合能力的问题上,我们既要反对只重视学科能力培养,认为综合能力是学生在学习相应学科时自然会生成的倾向;也要反对为培养学生的综合能力,只重视进行综合性问题的教学,忽视学科教学的倾向。应当认为两者是相互关联的,都不可偏废。 高考改革的目的是为了推进素质教育的全面实施,强调对学生的创新精神和实践能力的培养。理科综合能力考试改革将是在总结现有高考所取得的成绩的基础上进行的,一定会汲取现阶段高考改革的成功经验,是渐进式的改革,而非突变式的。我们应当反思目前的教学,本着稳定中求发展的思想,将教学指向真正有利于提高学生全面素质的方向上去。 文/方红峰

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