黃曄　李陳

[摘 要]分析近年浙江省中考科學(xué)探究試題，依托試題情境素材的設(shè)計(jì)來源，從課本實(shí)驗(yàn)、科學(xué)史實(shí)、生活情境、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)四個(gè)方面剖析核心素養(yǎng)下科學(xué)探究試題的設(shè)計(jì)方式，闡明科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的導(dǎo)向，為落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)提出一點(diǎn)思路和看法。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)探究試題;教學(xué)導(dǎo)向;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

[中圖分類號]??? G633.98??????? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]??? A ???????[文章編號]??? 1674-6058（2021）02-0082-04

一、問題的提出

課堂教學(xué)是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑，評價(jià)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展層次是教學(xué)評測的目標(biāo)，而考試是評測學(xué)生素養(yǎng)水平的一種重要方式，其中試題設(shè)計(jì)是確保評測效果的有效途徑，課堂教學(xué)與試題設(shè)計(jì)存在著必然的聯(lián)系。無論是課堂教學(xué)還是試題設(shè)計(jì)，都圍繞“立意”“情境”“設(shè)問”三個(gè)維度展開，但呈現(xiàn)方式、組織形式有所不同。課堂教學(xué)，是將學(xué)生置身于真實(shí)問題情境（情境）中，用問題（設(shè)問）啟發(fā)學(xué)生科學(xué)思維，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)探究，運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題。在解決真實(shí)問題的過程中，學(xué)生將已有的知識遷移到新的情境中，進(jìn)而做出決策并解決問題，提高自身的綜合素養(yǎng)（立意）。試題設(shè)計(jì)中，情境和設(shè)問是顯性要素，而立意是隱性要素。素養(yǎng)立意下的試題設(shè)計(jì)，依托真實(shí)情境，通過各類設(shè)問，指向各維度素養(yǎng)內(nèi)容，凸顯立意。

科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生通過科學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有科學(xué)學(xué)科特質(zhì)的品質(zhì)，主要包括科學(xué)觀念與應(yīng)用、科學(xué)思維與創(chuàng)新、科學(xué)探究與交流、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四方面[1]。科學(xué)探究試題，設(shè)置真實(shí)的、富含探究價(jià)值的科學(xué)問題，著重評測學(xué)生的“科學(xué)思維與創(chuàng)新”和“科學(xué)探究與交流”核心素養(yǎng)。在各地素養(yǎng)評測中，探究試題已成為重要的一類題型。那么，探究試題從哪些角度來評測學(xué)生的素養(yǎng)水平呢？從探究試題的設(shè)計(jì)看，如何有效組織課堂教學(xué)來發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)呢？本文依托試題情境素材的設(shè)計(jì)來源，從課本實(shí)驗(yàn)、科學(xué)史實(shí)、生活情境、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)四個(gè)方面分析近年浙江省中考科學(xué)探究試題，剖析核心素養(yǎng)下科學(xué)探究試題的設(shè)計(jì)方式，闡明科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的導(dǎo)向，為落實(shí)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)提出一點(diǎn)思路和看法。

二、科學(xué)探究試題的設(shè)計(jì)及教學(xué)導(dǎo)向

科學(xué)探究試題離不開具體的探究情境，情境設(shè)置來源豐富，一般可從課本實(shí)驗(yàn)、科學(xué)史實(shí)、生活情境、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)幾個(gè)方面創(chuàng)設(shè)試題的情境。試題情境是命制優(yōu)質(zhì)試題的基礎(chǔ)，只有依托好的試題情境，才能更好地考查學(xué)生的核心素養(yǎng)。

1.以課本實(shí)驗(yàn)為素材，規(guī)范實(shí)驗(yàn)行為

課本實(shí)驗(yàn)是學(xué)生熟悉的情境。教師在設(shè)計(jì)試題時(shí)，可從實(shí)驗(yàn)裝置、器材藥品搭配、探究步驟、探究原理等方面深挖課本實(shí)驗(yàn)，基于課本實(shí)驗(yàn)重新創(chuàng)設(shè)試題情境，并配合采用改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置、轉(zhuǎn)換分析等命題技巧。這樣的命題，引導(dǎo)教師回歸課本，重視課本實(shí)驗(yàn)，有效落實(shí)了基本技能和基礎(chǔ)知識，重視學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)，同時(shí)兼顧了考試的公平性。

[例1]2019年中考科學(xué)金麗卷第26題（如圖1）。

命題設(shè)計(jì)：試題以學(xué)生熟悉的課本實(shí)驗(yàn)為背景，考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)基本操作的熟悉程度和分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。第（1）小題，著重考查課本實(shí)驗(yàn)的基本操作，引導(dǎo)學(xué)生重視課本實(shí)驗(yàn)，落實(shí)實(shí)驗(yàn)操作的基本技能。第（2）小題，著重考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理——“控制變量”。操作④中調(diào)節(jié)滑動變阻器，是為了在接入不同電阻時(shí)能夠保證電壓不變，實(shí)現(xiàn)控制變量，即保持電壓一定，探究電流與電阻的關(guān)系。第（3）小題，運(yùn)用圖像法表達(dá)實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄用表格呈現(xiàn)，而面對繁雜的數(shù)據(jù)，通過圖像法進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)規(guī)律的探究。第（4）小題，著重考查器材選擇，滿足實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)必須保持待測電阻的電壓為2 V，滑動變阻器必須承擔(dān)適當(dāng)?shù)碾妷海偻ㄟ^電流要求，實(shí)現(xiàn)電源電壓的計(jì)算。通過歐姆定律的計(jì)算，讓學(xué)生學(xué)會正確判斷選擇實(shí)驗(yàn)器材。

教學(xué)導(dǎo)向：試題滲透“做中學(xué)”的理念，關(guān)注實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，重視實(shí)驗(yàn)操作，引導(dǎo)科學(xué)教師重視課本實(shí)驗(yàn)，對科學(xué)教學(xué)起著導(dǎo)向作用。試題情境源自課本，試題設(shè)問導(dǎo)向科學(xué)探究的步驟、實(shí)驗(yàn)的原理、數(shù)據(jù)的處理。這就要求，教師在日常教學(xué)中充分挖掘課本實(shí)驗(yàn)，從科學(xué)探究步驟、實(shí)驗(yàn)原理、數(shù)據(jù)分析的角度踏踏實(shí)實(shí)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，習(xí)得基本的實(shí)驗(yàn)技能，提升數(shù)據(jù)處理的能力和科學(xué)思維。

2.以科學(xué)史實(shí)為素材，再現(xiàn)探究過程

科學(xué)史實(shí)是科學(xué)家在進(jìn)行科學(xué)研究中所采用的研究方式、思維方式和智慧結(jié)晶的客觀史實(shí)[2]。 科學(xué)史實(shí)中不僅說明相關(guān)的科學(xué)知識的發(fā)現(xiàn)過程，還蘊(yùn)含著科學(xué)探究方法、科學(xué)思維方式等科學(xué)探究的重要元素，是提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要資源，也是命題素材和試題情境的豐富來源。

[例2]2019年中考科學(xué)紹興卷第26題（如圖2）。

命題設(shè)計(jì)：科學(xué)史素材作為科學(xué)發(fā)展歷程中的關(guān)鍵性成果，既能呈現(xiàn)核心概念，又能體現(xiàn)高水平的科學(xué)思維過程。該題三段材料的呈現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生代入科學(xué)家的角色，以實(shí)證為根據(jù)，陳述猜想的理由，對事實(shí)與證據(jù)的關(guān)系進(jìn)行理性思辨。第（1）小題，著重考查學(xué)生的反證能力。學(xué)生畢竟已經(jīng)知道質(zhì)量守恒規(guī)律，立足質(zhì)量守恒規(guī)律，對科學(xué)探究過程中的猜想進(jìn)行例證，考查學(xué)生對質(zhì)量守恒定律的理解和遷移能力。第（2）和第（3）小題，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究歷程，體會科學(xué)探究是一個(gè)逐步修正、進(jìn)步的過程。通過對羅蒙索諾夫的實(shí)驗(yàn)操作分析，得出增加的質(zhì)量并非來自燃素而是來自空氣的假設(shè)。就探究環(huán)節(jié)而言，從結(jié)果倒推實(shí)驗(yàn)假設(shè)，考查學(xué)生的逆向思維能力。第（4）小題，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)家的探究過程，體會科學(xué)探究不是一蹴而就的，而是一個(gè)積累的發(fā)展過程，是人們認(rèn)識自然的一個(gè)由表及里、由淺入深的過程。

教學(xué)導(dǎo)向：教師應(yīng)打破教材限制，引入一些科學(xué)史實(shí)，巧妙科學(xué)地設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)家的探究過程，去發(fā)現(xiàn)規(guī)律，品評經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，從而發(fā)展學(xué)生的批判性思維能力。例如，光合作用教學(xué)就可以打破教材限制，引入海爾蒙特、普利斯特利、英格豪斯、梅耶、卡爾文等科學(xué)家的一系列科學(xué)史實(shí)和經(jīng)典實(shí)驗(yàn);而質(zhì)量守恒定律教學(xué)可以羅蒙諾索夫的實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。在這一系列的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)或引入實(shí)驗(yàn)中，教師都應(yīng)該設(shè)置富有思考性的問題，引導(dǎo)學(xué)生思考探究，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和科學(xué)探究能力。

3.以生活情境為素材，體現(xiàn)學(xué)以致用

創(chuàng)設(shè)生活情境，不僅僅能激發(fā)學(xué)生對科學(xué)探究的興趣，還能引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的科學(xué)，鍛煉他們的知識應(yīng)用能力和解決問題的能力。生活情境既是滲透科學(xué)態(tài)度、情感價(jià)值觀教育的重要途徑，也是發(fā)展學(xué)生“善于生活”“樂于生活”素養(yǎng)的重要載體。

[例3]2019年中考科學(xué)寧波卷第23題（如圖3）。

命題設(shè)計(jì)：試題利用生活中吃新鮮菠蘿會引起口腔麻木刺痛感這一學(xué)生司空見慣的情境進(jìn)行命題。第（1）小題，著重考查科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則——控制變量。第（2）小題，著重考查學(xué)生獲得證據(jù)的能力。學(xué)生必須分析表格數(shù)據(jù)，經(jīng)歷轉(zhuǎn)化的思維，將蛋白酶相對活性與NaCl溶液的抑制作用建立關(guān)聯(lián)，突出了對轉(zhuǎn)換思維的考查。第（3）小題，對接課內(nèi)所學(xué)“影響酶活性的相關(guān)因素”。這樣的試題設(shè)計(jì)，源于教材，立足生活，著眼思維，對學(xué)生轉(zhuǎn)換思維、遷移能力有較全面的考查。

教學(xué)導(dǎo)向：梅里爾強(qiáng)調(diào)要將學(xué)習(xí)置于真實(shí)的、聯(lián)系生活的任務(wù)序列之中 [3]。具體的教學(xué)任務(wù)應(yīng)置于真實(shí)、循序漸進(jìn)的任務(wù)序列中，在實(shí)際問題情境中解決完成。教師在教學(xué)中，可以引入生活素材，將學(xué)生置身于真實(shí)的生活情境中，并通過一系列的問題設(shè)置，將生活情境轉(zhuǎn)換為適合探究的實(shí)驗(yàn)情境，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究。這樣的教學(xué)，融合科學(xué)知識、探究技能、社會環(huán)境等多方面的因素，可有效培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力和解決問題能力。

4.以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)為情境，提升遷移能力

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)往往源于拓展性實(shí)驗(yàn)、家庭實(shí)驗(yàn)、科技活動等。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，富含創(chuàng)新與探究價(jià)值，以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)為情境創(chuàng)編科學(xué)探究試題，將科學(xué)知識和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)置于試題設(shè)計(jì)中，可充分考查學(xué)生的創(chuàng)新能力、思維能力和遷移能力。

[例4]2019年中考科學(xué)杭州卷第29題（如圖4）。

命題設(shè)計(jì)：試題以一個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置為載體，注重對實(shí)驗(yàn)原理、基本實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)證據(jù)的獲取、產(chǎn)物處理等方面的考查。第（1）小題，著重考查實(shí)驗(yàn)原理的掌握程度和證據(jù)分析能力，通過題干的描述，分析出NaCuO2跟H2反應(yīng)的產(chǎn)物。第（2）小題，著重考查實(shí)驗(yàn)操作。但是該實(shí)驗(yàn)的操作步驟，必須建立在學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上。讓學(xué)生必須將科學(xué)知識置于具體情境中去解決問題，實(shí)現(xiàn)了思維訓(xùn)練。學(xué)生通過分析各個(gè)裝置的搭配，了解產(chǎn)物的化學(xué)性質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)的操作步驟，解決了問題。本題表面是考查實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)則考查實(shí)驗(yàn)分析設(shè)計(jì)能力。第（3）小題，著重考查獲取事實(shí)與證據(jù)的能力。在科學(xué)試題中考查“獲取事實(shí)與證據(jù)”的能力，我們不可能通過實(shí)驗(yàn)觀察現(xiàn)象，只能通過邏輯分析，題干要求判斷氫氣發(fā)生化學(xué)變化，利用逆向思維判斷：如果氫氣發(fā)生反應(yīng)將會生成什么，生成的產(chǎn)物是什么，有什么性質(zhì)，自然能解決問題。我們發(fā)現(xiàn)，試題中考查“獲取事實(shí)與證據(jù)”的能力，與科學(xué)探究中“獲取事實(shí)與證據(jù)”的能力并不同，前者往往通過邏輯分析、原理分析、現(xiàn)象分析得出結(jié)論，而后者往往通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象獲得結(jié)論，提升能力。第（4）小題，考查遷移能力。題設(shè)為判斷洗滌干凈的操作方法，實(shí)則通過產(chǎn)物判斷化學(xué)反應(yīng)是否反應(yīng)完全，如果反應(yīng)完全，在洗滌時(shí)將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象，進(jìn)而判斷出洗滌干凈的方法。題目對于科學(xué)知識的綜合運(yùn)用考查要求非常高，注重高階思維的考查。

教學(xué)導(dǎo)向：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)著重考查學(xué)生在新情境中應(yīng)用知識解決問題時(shí)的遷移能力和分析能力;考查學(xué)生的思維能力和思維品質(zhì)，包含思維的嚴(yán)密性、靈活性、發(fā)散性、深刻性等。在教學(xué)中，教師應(yīng)允許學(xué)生自主探究，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生多樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)訓(xùn)練過程中，發(fā)展學(xué)生的思維能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。例如，學(xué)完鹽酸的性質(zhì)后，可設(shè)計(jì)以下幾個(gè)思考問題，引發(fā)學(xué)生思考，提高學(xué)生的思維品質(zhì)。思考1：鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)了嗎？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)予以證明？思考2：取一枚生銹的鐵釘（鐵銹的主要成分是Fe2O3 ），觀察它的顏色。小心地讓生銹的鐵釘沿著試管壁滑到試管底部，向試管中滴加足量的稀鹽酸，反應(yīng)足夠長的時(shí)間，預(yù)測可能出現(xiàn)的現(xiàn)象并解釋。思考3：打開裝有濃鹽酸的瓶子后，瓶口會有“白霧”出現(xiàn)。已知鹽酸中含有H2O、H+、Cl-，請用已學(xué)過的知識設(shè)計(jì)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)證明“白霧”中含有H+。在不斷的思維碰撞和評價(jià)交流中，學(xué)生置身于新的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行思維訓(xùn)練，發(fā)展了思維能力，提高了思維品質(zhì)。

三、核心素養(yǎng)下科學(xué)探究試題設(shè)計(jì)引發(fā)的思考

通過上述分析可知，科學(xué)探究試題情境設(shè)計(jì)追求真實(shí)、貼近生活，問題設(shè)置導(dǎo)向核心素養(yǎng)，注重考查學(xué)生的遷移能力、思維能力、探究能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。在教學(xué)中，教師應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)探究情境的創(chuàng)設(shè)，提升學(xué)生的遷移能力;切實(shí)讓學(xué)生動腦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，真正讓學(xué)生經(jīng)歷探究的過程，發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和基本實(shí)驗(yàn)技能;通過開放的評價(jià)與交流，發(fā)展學(xué)生的批判性思維，提高學(xué)生的思維品質(zhì)。在開展基于核心素養(yǎng)的科學(xué)教學(xué)時(shí)應(yīng)做好以下幾點(diǎn)。

1.挖掘探究素材，創(chuàng)設(shè)探究情境

初中科學(xué)探究試題的情境常來源于課本實(shí)驗(yàn)、科學(xué)史實(shí)、生活情境、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。在日常教學(xué)中，教師應(yīng)挖掘課本實(shí)驗(yàn)和科學(xué)史實(shí)，創(chuàng)設(shè)生活情境，精研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。各式各樣的情境都可以作為教學(xué)素材，讓學(xué)生熟悉不同的實(shí)驗(yàn)素材，提高他們的遷移能力和解決問題的能力，發(fā)展他們的轉(zhuǎn)化與分析能力。

2.夯實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)探究技能

學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和基本的實(shí)驗(yàn)技能，必定習(xí)得于日常實(shí)驗(yàn)的教學(xué)。科學(xué)探究試題對這方面提出了較高的要求，考查方式多樣化。這就要求教師在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有效安排實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)活動和儀器選擇訓(xùn)練活動，積極引導(dǎo)學(xué)生動手動腦參與實(shí)驗(yàn)。只有夯實(shí)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，才能有效落實(shí)學(xué)生探究技能的培養(yǎng)。

3.引發(fā)多元評價(jià)，提升思維品質(zhì)

課堂中教師應(yīng)多給學(xué)生機(jī)會進(jìn)行展示與評價(jià)，讓學(xué)生在展示與評價(jià)的過程中進(jìn)行分析、思考。這樣，對學(xué)生應(yīng)對以科學(xué)史實(shí)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)為情境的探究性試題非常有幫助。評價(jià)過程中，學(xué)生將科學(xué)知識置于具體情境中去解決問題，實(shí)現(xiàn)了對思維的訓(xùn)練。

4.設(shè)置問題導(dǎo)引，發(fā)展高階思維

組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的主體性以及教師的主導(dǎo)作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，設(shè)置一系列有效的、有梯度的問題，引發(fā)學(xué)生深入思考;設(shè)置一些開放的探究環(huán)節(jié)，讓學(xué)生自主探究，發(fā)展學(xué)生的高階思維，提升學(xué)生的探究能力。

總之，探究試題要求學(xué)生能多角度地看待探究問題，辯證地分析問題，用科學(xué)的思維方式解決問題，這也是落實(shí)核心素養(yǎng)的基本要求。在初中科學(xué)教學(xué)中，只要我們?yōu)閷W(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的探究情境，設(shè)計(jì)探究性問題引發(fā)學(xué)生思考，踏踏實(shí)實(shí)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探究，開放多元地進(jìn)行評價(jià)與交流，必定能引導(dǎo)學(xué)生不斷探究，在解決問題的過程中提高學(xué)生的科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

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（責(zé)任編輯 黃春香）