林君祥

[摘? ?要]以科學(xué)史為素材的試題如能多角度設(shè)置考查點，不僅能體現(xiàn)能力立意的命題思想，還能實現(xiàn)對學(xué)生探究性思維的考查?；谶@兩點，對一道以科學(xué)史為素材的中考試題進(jìn)行了評析、質(zhì)疑和改進(jìn)。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)史;中考試題;評析;改進(jìn)

[中圖分類號]? ?G633.98? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）02-0078-02

縱觀近三年浙江省各地市科學(xué)中考試題，可以發(fā)現(xiàn)以科學(xué)史為素材的試題在普及化，9個地區(qū)的科學(xué)中考試卷中均有不同程度的體現(xiàn)，且杭州、紹興、臺州、衢州4個地區(qū)的科學(xué)中考試卷中每年均有一題是基于科學(xué)史素材的實驗探究題或解答題。命題者以獨(dú)特的科學(xué)史材料或科學(xué)家設(shè)計的經(jīng)典實驗為背景命制的試題，既巧妙靈活又具有綜合性，因此頗受一線教師的好評。由于科學(xué)史多是以實驗為支撐，作為中考試題的素材具有重要的意義和價值，不僅體現(xiàn)了以能力立意的命題思想，也突出考查了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。這樣的試題往往具有以下一些特點：①設(shè)計新穎，素材真實;②重視對學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的考查;③有一定的探究性和開放性。

筆者認(rèn)為，以科學(xué)史為素材的試題如果能做到用詞規(guī)范，題意明確，突出對學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決問題能力的考查，確實能為試卷的評價增分不少。因為這樣的試題在設(shè)計上考查了學(xué)生對知識的深層次理解和應(yīng)用;在問題設(shè)置上，能充分考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)背景，引發(fā)學(xué)生的思考和知識遷移，突出對學(xué)生推理能力的考查;在命題目標(biāo)上，指向?qū)W生的認(rèn)知過程，關(guān)注分?jǐn)?shù)背后隱藏的不同的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和解決策略。但是如果運(yùn)用不當(dāng)?shù)脑?，會在試題的科學(xué)性和適標(biāo)性上留人以話柄。下面以2018年衢州市科學(xué)中考試題第26題為例來加以評析、質(zhì)疑和改進(jìn)。

[原題]材料一：兩千多年前，亞里士多德認(rèn)為空氣沒有“重量”，真空是不存在的。

材料二：至少從1614年開始，伽利略卻認(rèn)為空氣是有重量的。他的同事兼學(xué)生托里拆利在1643年做了如圖1實驗：把一端封閉的長玻璃管裝滿水銀倒置在一個敞口的水銀槽里，水銀從玻璃管的頂部下降了一段距離后，液面不再下降，高度總保持距槽中水銀面30英寸（76厘米）左右。1646年帕斯卡重復(fù)了這一實驗。

材料三：在17世紀(jì)中葉，對該實驗的兩個關(guān)鍵問題的回答都有代表性的支持者和反對者（如下表）。

[關(guān)鍵問題的回答 支持者 反對者 大氣壓力支撐水銀柱 笛卡爾

帕斯卡 所有亞里士多德學(xué)派

羅貝瓦爾 水銀柱上方存在真空 羅貝瓦爾

波義耳 所有亞里士多德學(xué)派、笛卡爾、伽利略、霍布斯 ]

（1）一些反對者認(rèn)為，由于管內(nèi)水銀產(chǎn)生了蒸汽，使水銀減少，水銀液面下降。為了反駁這一觀點，帕斯卡同時拿出酒和水，詢問反對者：用酒和水做托里拆利實驗，酒柱與水柱哪個液面下降得更多？反對者們認(rèn)為酒的液面下降得更多，原因是? ? ? ? ? ? ?。但是實驗現(xiàn)象卻是水柱液面下降得更多。

（2）另一些反對者認(rèn)為，由于管內(nèi)遺留了少量空氣，才使水銀液面下降。帕斯卡利用1米左右長、不同直徑的玻璃管進(jìn)行托里拆利實驗，如果觀察到的實驗現(xiàn)象是? ? ? ? ? ? ?，就可以反駁反對者們的觀點。

（3）下列關(guān)于科學(xué)本質(zhì)及科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程的描述正確的有? ? ? ? ? ? ?。

A.公元1646年前，所有人都贊同亞里士多德提出的“真空不存在”的觀點

B.科學(xué)實驗中要努力得到和前人一樣的實驗結(jié)論

C.科學(xué)發(fā)現(xiàn)是一個不斷完善、不斷修正的過程

D.實驗是科學(xué)研究的重要方法

試題評析：這是一道實驗探究題，需要考生閱讀科學(xué)史材料，了解科學(xué)的發(fā)展進(jìn)程，考查了學(xué)生將知識運(yùn)用到新情境中，并與已有知識建立聯(lián)系，分析有關(guān)現(xiàn)象，提出解決問題的途徑和方法的能力。根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)三維目標(biāo)分類，本題屬于知識性考試水平要求中的“應(yīng)用水平層次”，技能性考試水平要求中的“遷移水平層次”，體驗性考試水平要求中的“領(lǐng)悟水平層次”。第（1）小題主要考查學(xué)生“能對提出的猜想和假設(shè)陳述理由”，考生要在理解反對者提出的觀點的前提下才有可能做出正確回答。由題中所給材料可知，反對者認(rèn)為水銀蒸汽的產(chǎn)生是一種“蒸發(fā)現(xiàn)象”，水銀蒸發(fā)是導(dǎo)致水銀液面下降的原因，考生要在理解反對者的觀點的同時將已學(xué)知識——酒精的蒸發(fā)能力遠(yuǎn)大于水，應(yīng)用到該小題中。根據(jù)反對者的觀點將錯就錯，蒸發(fā)能力強(qiáng)的酒精液面應(yīng)該下降得多，然而事實上是水柱液面下降得更多，自然就證偽了反對者的觀點。第（2）小題主要考查了學(xué)生對可能出現(xiàn)的實驗結(jié)果進(jìn)行推測的能力，根據(jù)液體壓強(qiáng)的特點：液體的壓強(qiáng)大小取決于液體的密度和液體所處的深度，在管內(nèi)外壓強(qiáng)差不變時，水銀柱的高度與管徑粗細(xì)無關(guān)，因此可以推測出“當(dāng)水銀在上方為真空時，不同直徑的玻璃管內(nèi)的水銀柱高度相同”這一實驗現(xiàn)象來反駁反對者的觀點。這樣的科學(xué)史材料充分展現(xiàn)了科學(xué)家的探究性思維，也檢測了考生思維的深刻性、靈活性和創(chuàng)新性，是單純的知識和理論考查所無法比擬的。第（3）小題側(cè)重于考查學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解?？茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神是科學(xué)核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容之一，從題中的素材可看出，科學(xué)史是科學(xué)家不斷求實、創(chuàng)新、質(zhì)疑、批判和進(jìn)步的發(fā)展史?？茖W(xué)史更是人類智慧的結(jié)晶，不僅包含科學(xué)家從實驗探究中得到的理論和方法，還包括科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和不斷創(chuàng)新的科學(xué)精神。因此，像本題這樣的以科學(xué)史為素材命制的試題，它關(guān)注了考生知識形成的過程，注重對考生科學(xué)素養(yǎng)的考查，同時還能較好地引導(dǎo)初中科學(xué)學(xué)科的教與學(xué)。

質(zhì)疑與改進(jìn)：筆者認(rèn)為該試題的第（2）小題仍存在不足之處。一是如果玻璃管上方是真空，那么可以觀察到粗細(xì)不同的玻璃管內(nèi)的水銀柱的高度相等，但是管內(nèi)水銀柱高度相等只能說明管內(nèi)外氣壓差相等，而不能說明管內(nèi)水銀柱上方?jīng)]有空氣;二是查閱相關(guān)資料也不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時帕斯卡等科學(xué)家是采用“逐漸傾斜玻璃管，管內(nèi)水銀柱的豎直高度不變，當(dāng)繼續(xù)傾斜玻璃管到一定程度時，管內(nèi)會充滿水銀”的方法來說明管內(nèi)確實沒有空氣?？茖W(xué)家用內(nèi)徑不同的玻璃管和長短不同的玻璃管重做這個實驗，發(fā)現(xiàn)水銀柱的豎直高度不變，是用來說明大氣壓強(qiáng)與玻璃管的粗細(xì)、長短無關(guān)。即參考答案“各管內(nèi)水銀柱的高度相等”只是反駁反對者的觀點的必要不充分條件。因此，筆者認(rèn)為該小題的參考答案應(yīng)改為“當(dāng)把不同直徑的玻璃管傾斜到一定程度時，管內(nèi)會充滿水銀”更為合理。

思考與建議：第一，基于科學(xué)史材料的試題多取材于科學(xué)發(fā)展史中的一些重大的科學(xué)進(jìn)展，如與諾貝爾獎相關(guān)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程或研究進(jìn)展，或是教材中的一些重要規(guī)律、原理的得出過程，其研究成果具有一定的科學(xué)性和權(quán)威性等，利用這樣的材料進(jìn)行命題，不僅可考查學(xué)生對科學(xué)核心知識的理解程度，有效檢測學(xué)生的知識建構(gòu)、遷移能力以及解決問題的能力，還能較好地體現(xiàn)能力立意的命題思想。第二，科學(xué)試題中相對翔實的資料能生動地展現(xiàn)科學(xué)家的探究思維過程，以科學(xué)史為素材的試題考查點可以涉及提出問題、建立猜想、設(shè)計實驗方案、獲取事實與證據(jù)、表達(dá)與交流等各個方面。因此，能實現(xiàn)對學(xué)生探究性思維的考查。第三，以科學(xué)史為材料的試題編制要避免各小題都是單一的知識性考查，考查點設(shè)置應(yīng)多角度，如考查相關(guān)的科學(xué)方法、實驗方案的設(shè)計、根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)得出結(jié)論、對原有實驗方案的評價和改進(jìn)以及對科學(xué)本質(zhì)的理解等多個方面。如此命制而成的試題才會考查面廣、導(dǎo)向性好，在評價時備受青睞。

[? 參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ]

[1]? 浙江省教育廳教研室.2018年浙江省初中畢業(yè)生學(xué)業(yè)考試說明[M].杭州：浙江攝影出版社，2018.

[2]? 楊舟.基于國際科學(xué)教育測評試題分析的中學(xué)生物學(xué)試題命制研究[D].上海：華中師范大學(xué)，2017.

[3]? 孫秀秀.2012-2016年高考生物STSE試題分析[D].上海：華中師范大學(xué)，2017.

（責(zé)任編輯? ? 黃春香）