五步思考法解答科学生物探究题

摘 要：初中科学课程是以培养学生科学素养为宗旨的科学入门课程，发展学生的科学素养离不开科学的学习过程。

关键词：生物教学； 探究题； 五步思考法

中图分类号：G633．91 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2012）04-030-002

科学的核心是探究，教育的重要目标是促进学生的发展，科学课程应当体现这两者的结合，突出科学探究的学习方式。而中考生物探究题就是为考查学生的探究能力而设置，要求学生掌握基本的科学探究方法及探究步骤。内容包括：提出问题和猜想与假设能力的考查；制定计划与设计实验能力的考查（主要是对照实验）；进行实验与收集证据并对证据处理能力的考查；实验评价与交流（主要是对实验可靠性的评价）。从考生得分情况来看，生物探究题是失分较多题型之一。失分原因主要有读题不够仔细，无法理解题意，答题词不达意等，归结起来是对探究过程理解不够。如何帮助考生提高阅读能力，理解探究实验的过程，提高规范准确的文字表达能力，增进学生对科学探究的理解是本文的主旨。基于笔者对近几年中考中出现的生物实验探究题的分析，试图找到一个合理的思考方法来帮助学生对科学生物探究题的理解。

我们可以选择生物探究的问题作为思考起点，采用图表的形式来表示生物探究题的思考程序，用数字①②③④⑤代表思考的先后顺序。下面就是五步思考法的模式图。

利用这一模式图，来对照近几年来中考中出现的生物探究题。

第一步：科学探究的起点是提出问题，弄清探究谁（X）对谁（Y）的影响，即明确实验目的，发展学生观察现象和提出问题的能力，增进对提出问题意义的理解。每个生物探究题我们都可以找到对应的“X”和“Y”。如2009绍兴中考题第30题，探究赤霉素（X）对大豆植物高矮特性（Y）的影响。2010年绍兴中考题29题，探究光照（X）对蒲公英的叶型（Y）的影响。2011年绍兴中考题31题，兴趣小组探究不同浓度的重金属污染液（X）对水稻种子萌发（Y）是否有影响。发展学生提出猜想和形成假设的能力，即可以假设“X”对“Y”有影响或者无影响。

例1：（2011年聊城31）为探究废电池对生物的影响，某生物兴趣小组做了如下探究实验：

提出的问题：废电池对种子萌发有影响吗？

实验器材：大豆种子、废电池浸出液、清水、培养皿、滤纸、纱布

实验方案：

I．取相同的2个培养皿，编号l号和2号，底部垫上几层吸水纸。

II．向两个培养皿中分别放人大豆种子各20粒，在种子上面覆盖纱布，放在温暖的地方培养。

III．每天向l号培养皿纱布上洒适量的电池浸出液，保持种子湿润，2号培养皿不做任何处理。

Ⅳ.观察大豆种子的萌发情况并做好记录。

实验结果：10天后两组培养皿中的种子都没萌发。

根据实验方案和结果，回答下列问题：

(1)该实验假设是____________。

(2)设计2号实验的目的是______，2号培养皿中的大豆种子没有萌发的原因是缺乏______________。

(3)从实验设计和实验结果看，能否说明电池浸出液对种子萌发有影响______________。

(4)想达到预期实验效果，必须对原实验方案进行修改，即每天向l号培养皿纱布上洒适量的电池浸出液的同时，还应向 号培养皿纱布上洒适量的______________。

分析：该题实验目的是探究废电池（X）对种子萌发（Y）的影响。所以第一空答案：（1）废电池对种子萌发有影响（或废电池对种子萌发没有影响）

第二步：由第一步弄清探究谁（X）对谁（Y）的影响，即确定了“X”为实验变量和“Y”为反应变量。“X”为实验变量，也叫自变量。是指实验中由实验者操纵的因素或条件。“Y”为反应变量，又称因变量，指实验中由于实验变量引起的变化和结果。通常实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。搞清实验变量和反应变量是制定计划、进行实验设计前提，帮助学生理解实验意图，增进对实验探究过程的理解。可引入数学中“Y是X的函数概念”以便让学生更加容易理解。

第三步：控制变量法是把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究。而初中探究实验多采用控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法，是学生必备的科学素养之一。由于第二步确定了实验变量（X），那么其他所有可能对反应变量（Y）产生影响的因素均为无关变量又称控制变量，指实验中除实验变量外的影响实验现象和实验结果的因素或条件。因此对实验组和对照组除实验变量外的条件都应控制相同。

例2：2009年绍兴中考题第30题。探究“赤霉素对大豆植株高矮特性的影响”。

(1)甲同学进行了如下实验：

①取生长正常、大小相同的大豆幼苗15株，测量高度后，置于按科学标准配制的培养液中，放在适宜的温度和光照等条件下培养。

②每天喷洒用清水配制的赤霉素溶液。

③20天后测量每株大豆的高度。发现平均高度增加了。

实验结论：赤霉素有促进大豆植株增高的作用。

(2)乙同学认为甲的实验结果可信度不高，因为甲没有设置对照实验。请你帮助设置对照实验：

①取____________________________的大豆幼苗15株，置于同样的培养液和适宜的温度和光照等条件下培养。

②每天喷洒与实验组等量的_____________________。

③20天后测量每株大豆的高度，计算平均高度。

(3)如果20天后，出_____________________的实验结果，可以得到“赤霉素有促进大豆植株增高作用”的实验结论。

(4)请你再提出一个可能影响大豆植株高度的因素________。

分析：问题①就是对控制变量的考查，答案是(2)①与实验组相同。而考生许多错误答案“生长正常、大小相同”就是因为没有体现控制变量。

第四步：分析如何显示实验结果和实验预期，即（X）对（Y）的影响，这个“影响”应如何显示和实验的预期是什么。实验现象是什么，试验结果如何显示，现象描述，数据表格出现，数据图像出现。对这些的分析有利于学生发展收集信息和处理信息的能力，理解收集、处理信息的技术对科学探究的意义。如例2中的(3)如果20天后，出现___________________________的实验结果，可以得到“赤霉素有促进大豆植株增高作用”的实验结论。分析：实验结果显示应该是平均高度，单一植株高度并不能说明问题。所以答案为“实验组植株的平均高度大于对照组植株的平均高度”，而不少考生往往只答“植株高度”就是缺乏对实验预期的分析。

例3：2011年绍兴中考第31题．兴趣小组为探究“不同浓度的重金属污染液对水稻种子萌发是否有影响”，进行了如下实验，

【方法和步骤】

①采集重金属污染液500m1，用热馏水将其逐渐级稀释10、102、103、104倍，获得4种不同浓度的重金属溶液。

②取4只相同培养皿，分别编号为甲、乙、丙、丁，垫上纱布，加入等体积的不同浓度重金属污染液，浸润纱布。

③挑选籽粒饱满、大小相似的水稻种子200粒，随机均分成4组，分别均匀放入上述4只培养皿的纱布上。

④将4只培养皿置于25℃恒温培养箱内，每天给它们补充等量、相应浓度的重金属污染液。

【统计和分析】

一段时间后，统计各组水稻种子的______________，进行比较。

【预测结果】

如果重金属污染液对水稻种子的萌发有抑制作用．实验结果应是______________。

【反思与评价】

（1）在步骤③中，每只培养皿中均匀放置50粒水稻种子，而不是1粒的原因是______________。

（2）实验方案存在缺陷，还需要增加一个实验，用与实验组相同量的蒸馏水代替金属污染液，培养水稻种子，其目的是_______。

分析：第一空就是考查实验结果的显示，实验预期应该是在相等数量的水稻种子中实验组和对照组谁萌发的种子多，即萌发率谁高。所以答案为“萌发率”而非萌发情况等笼统的描述。这样的训练有助于学生发展表达和交流的能力。

第五步：科学解释和评价的能力是学生必备的科学素养之一，对探究实验可靠性评价是培养这一科学素养有效途径，而实验设计是否合理是实验可靠性评价的关键。主要可以从实验设计是否有对照（即是否有对照组实验）和是否会产生实验偶然性两方面加以思考。对照实验有空白对照，条件对照，自身对照，相互对照。而初中阶段应用较多的是空白对照。如例2中②每天喷洒与实验组等量的_____________________。分析：实验组喷洒赤霉素而对照组应喷不含赤霉素的清水形成空白对照，所以答案为“清水”。又如例1中(4)想达到预期实验效果，必须对原实验方案进行修改，即每天向l号培养皿纱布上洒适量的电池浸出液的同时，还应向 号培养皿纱布上洒适量的______________。分析：实验组喷洒重金属污染液，对照组2号应喷等量的清水进行空白对照。所以答案，2，清水。实验的偶然性也是评价实验可靠性的主要内容，一般从样本数量和试验次数来避免实验的偶然性。如例3中【反思与评价】

（1）在步骤③中，每只培养皿中均匀放置50粒水稻种子，而不是1粒的原因是______________。

分析：从样本数量太少容易引发实验的偶然性。所以答案，防止实验的偶然性。

例4：（2010潮州31）。聂利同学在一个养蜂场看到许多蜜蜂聚集在蜂箱上，双翅没有振动，仍嗡嗡地叫个不停。她对《十万个为什么》中“蜜蜂发声是不断振动双翅产生的”这一结论产生怀疑。蜜蜂的发声部位到底在哪里?下面是聂利同学的主要探索过程：

①把多只蜜蜂的双翅用胶水粘在木板上，蜜蜂仍然发声。

②剪去多只蜜蜂的双翅，蜜蜂仍然发声。

③在蜜蜂的翅根旁发现两粒小“黑点”，蜜蜂发声时，黑点上下鼓动。

④用大头针刺破多只蜜蜂的小黑点，蜜蜂不发声。

请回答：______________

(1)聂利同学在实验时，采用多只蜜蜂的目的是______________。

分析：采用多只蜜蜂就是为了避免样本数量太少导致实验偶然性。所以答案：(1)避免实验的偶然性。

总之，利用五步思考法能快速准确理解题意，既加快了考生解题速度又提高了考生答题的准确性和规范性，从而提高了生物探究题的得分率。使学生提高能力的同时增进了对科学探究的理解。