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考试研究

例析原创性实验试题命制中情境材料的获取途径

来源:中学生物学 2016年2期 发布时间:2016-03-16 浏览次数: 【字体:
  试题必须要有3个基本要素,即测量目标、情境材料和设问。命题者通过选择合适的命题素材,以设计、控制和操作试题情境来考查考生的学科能力结构。下面结合对近几年浙江省高考实验试题的分析研究和自身的命题实践经验,就原创生物学实验试题中情境材料的获取途径谈点体会,望能抛砖引玉。 
  1 情境材料的获取途径 
  1.1 经典考题的挖掘延伸 
  高考题是命题专家精雕细琢的结晶,对其进行深入挖掘,往往能加强学生对基础知识和基本方法的理解,拓展学生的想象力,提高学生思维的灵活性和实效性,从而有效地提高学生的能力而避免陷入“题海”战术。 
  【例1】 给高血压实验兔注射Z物质后,会增加高血压兔的尿液量,并适当降低其血压。为验证物质Z的上述作用,研究人员提出了以下实验思路: 
  ① 取高血压实验兔若干只,测量每只实验兔的血压并收集一定时间内产生的尿液量,分别求平均值; 
  ② 每只高血压实验兔注射等量适宜浓度的Z物质; 
  ③ 测量每只实验兔的血压并收集一定时间内产生的尿液量,分别求平均值。 
  (要求与说明:Z物质由生理盐水配制;高血压实验兔均符合实验要求;实验持续时间合适;实验条件均适宜。) 
  请回答: 
  (1) 在注射Z物质前,测定血压值和尿液量目的是_______________。若未获得该数据,则需增设对照组:_______________。 
  (2) 预测实验结果(用坐标曲线形式表示)。 
  (3) 正常家兔体内调节尿液量的激素是_______________,其能改变尿液量的原因是_______________。 
  (4) 如果还需将Z物质与具降血压的临床应用药物W的效果进行比较,应设置_________________作为对照才能得出结论。 
  情境材料分析:本试题情境材料来源于2009年浙江省高考实验试题。高考原题是设计实验验证甲、乙两种药物对实验兔分别具有升高血压和降低血压作用,并预测实验结果。通过查阅相关资料发现,降血压药物往往具有增加尿液量的作用。围绕这一新的命题点,笔者对高考实验试题进行了拓展延伸和原创命制,从实验对照的思维方法、实验结果预测和实验原理分析等方面,对实验与探究能力进行多角度的考查。 
  1.2 课后习题的改头换面 
  教材课后习题一方面起反馈教学效果的作用,另一方面也是试题命制的良好素材。这种素材来源于教科书又高于教科书,可引导学生重视教材并多思考。教师对课后习题的分析、挖掘和充分利用,可减轻学生的学习压力,提高教学效率。 
  【例2】 蛙的心脏受A神经和B神经双重支配,为研究心脏的神经支配及其作用,某同学提出了以下实验思路: 
  取蛙一只,捣毁脑和脊髓,固定在蜡盘上,分离出神经干并暴露心脏(图1)。 

  ① 测定未受刺激时的心率,心率正常。 
  ② 用适宜强度电刺激支配心脏的神经干,结果心率变慢。 
  ③ 用特异性药物阻断A神经后,再用相同强度刺激神经干,结果心率比正常时快。 
  (说明:实验条件适宜;A神经和B神经混合组成神经干;A神经兴奋性比B神经高) 
  请回答: 
  (1) 实验时,需同时捣毁脑和脊髓的原因是________________。 
  (2) 设计一实验结果记录表格,并将实验结果与结果的原因分析填入表中。 
  (3) 若要单独观察A神经对心脏的支配作用,请继续补充实验思路。 
  情境材料分析:本试题情境材料来源于浙科版必修3第二章第二节“神经系统的结构与功能”教材课后简答题第一题。原题以表格的形式呈现了实验结果,通过分析实验数据研究心脏的神经支配及作用。通过对课后习题的改头换面,一方面增加简图使试题呈现更加清晰明了和灵活生动,另一方面也更符合新高考强调对实验过程的分析能力、实验结果的处理能力和实验设计能力的突出考查。 
  1.3 高校教材的加工改造 
  高校教材具科学性强、权威性高的特点,是高考实验试题命制的重要素材来源。命题者根据高考的考试要求和应具有的选拔功能,选取与中学生物学相关度高的核心内容和主干知识命制成实验试题。以高校教材为素材来源,扩大了实验试题的素材来源,突出了生物学科科学性和专业性,同时体现了高考的公平性原则。 
  【例3】 为探究细胞移植治疗糖尿病的有效性,科研人员进行了以下实验: 
  (1) 将小鼠胚胎干细胞体外定向诱导分化成M细胞; 
  (2) 分组: 
  甲组:糖尿病模型小鼠+PBS溶液(磷酸缓冲液); 
  乙组:糖尿病模型小鼠+适量M细胞。 
  每组设置若干只小鼠。 
  (3) 定期检测每只小鼠血糖浓度和胰岛素含量,统计分析。 
  (要求与说明:糖尿病模型小鼠是胰岛β细胞被特异性药物STZ破坏的患糖尿病小鼠;答题时用M、PBS、STZ表示相关名词;给药方式及剂量不做要求。) 
  请回答: 
  (1)实验用的胚胎干细胞是取自小鼠的 
  细胞,经酶处理后获得。 
  (2) 预测实验结果及结论:_____________________。 
  (3) 分析讨论: 
  ① 若M细胞为胰岛β细胞,则乙组小鼠血糖浓度发生变化的原因是_____________。 
  ② 对注射STZ药物后的小鼠,测定血糖浓度和胰岛素含量的目的是_____________。 
  ③ 上述分组时,还可增设丙组作为对照组,丙组:_____________。 
  情境材料分析:本试题情境材料来源于大学教材《细胞生物学》。教材中提到,将小鼠的胚胎干细胞诱导分化成胰岛样细胞,移植后可使糖尿病模型小鼠的血糖趋于正常。同时,教材呈现了体外培养的小鼠胚胎干细胞诱导并移植后的实验结果。笔者利用这一素材,结合高中生物学知识和《浙江省普通高考考试说明》的能力要求,通过设置和选择适当的问题情境最终成题。试题主要考查了实验材料的处理方法、实验结果的预测和分析能力。
  1.4 大学实验的模拟改编 
  由于受中学生物学教学内容和实验条件的限制,很多大学实验不能在中学实验室开展。但是,这些实验无疑是实验试题命制时很好的情境材料来源。纵观近几年高考实验试题,有相当一部分实验试题的试题情境材料来自于大学实验,如2013年和2014年连续两年浙江省高考实验均是如此。 
  【例4】 为了探究物质(X)的作用,研究者提出了以下实验思路: 
  (1) 实验分甲、乙两组,每组取3只青蛙。 
  甲组:青蛙+注射物质X溶液(用任氏液配制); 
  乙组:青蛙+注射任氏液。 
  (2) 检查两组(每只)青蛙的泄殖腔开口处有无卵细胞,记录并求每组的平均值。 
  (3) 适宜环境中饲养一定时间后,检查两组(每只)青蛙的泄殖腔开口处有无卵细胞,求每组平均值并进行统计分析。 
  (要求与说明:任氏液是两栖动物生理盐水,泄殖腔是两栖动物排泄和生殖的结构。)
  请回答: 
  ① 实验目的:_____________。 
  ② 预测实验结果及结论:_____________。 
  ③ 设计实验记录表格。 
  情境材料分析:本试题情境材料来源于大学生理学实验“垂体激素对蛙卵巢的作用”。该实验目的明确,思路清晰,实验内容符合中学生物学教学要求。以这种真实的实验情境改编成的实验试题,能很好地考查学生实验与探究能力,体现实验试题以“能力立意”的考查特点。 
  1.5 科技论文的简化规避 
  选取科技论文作为高考命题素材并以此为命题起点,符合新课程高考“能力立意”的要求,不仅有利于提高试题命制的科学性、权威性、公平性及时效性,也有利于提高命题效率和命题质量。在命制试题时,命题者需对科技论文中的素材进行裁剪加工,精心打磨,最后巧妙构题。 
  【例5】 为探究生物制剂Q对阿霉素所导致的心肌细胞凋亡是否具保护作用,研究者提出了以下实验思路。 
  ① 实验分组: 
  甲组:培养液+心肌细胞+生理盐水; 
  乙组:培养液+心肌细胞+阿霉素; 
  丙组:培养液+心肌细胞+生物制剂Q+阿霉素。 
  每组设置若干个重复样品。 
  ② 各组样品在相同且适宜的条件下培养一段时间后,在显微镜下观察记录细胞数。 
  ③ 重复②若干次,统计分析各组样品的细胞存活率。 
  请回答: 
  (1) 本实验涉及的主要生物技术是_____________。 
  (2) 预测实验结果及结论: 
  ① 若_____________,则生物制剂Q对阿霉素致心肌细胞凋亡具保护作用。 
  ②若_____________,则生物制剂Q对阿霉素致心肌细胞凋亡不具保护作用。 
  (3) 分析与讨论: 
  ① 与实验动物相比,采用离体心肌细胞为实验材料,可以避免实验动物的心脏活动受_____________调节的影响。 
  ② 为了获得单个的心肌细胞悬浮液,需采用_____________消化组织中的胶原纤维和细胞外成分。 
  ③ 上述分组时,还可增设对照组,丁组:_____________。 
  情境材料分析:本试题情境材料来源于《中国药理学通报》中的“槲皮素抗阿霉素诱导的培养心肌细胞的凋亡”一文。在进行实验试题的创作与命制时,命题者需要对科技论文中复杂的实验过程和方法进行必要的简化和规避,注意控制好试题的信息量,着重考查的是学生实验思维能力。以科技论文为情境材料的来源,不仅体现选材的公平性,还能有效避免各种“撞题”。 
  2 反思与感悟 
  命题的实质是命题者选择合适的情境材料,根据测量目标和考生实际,设计具有思维能力问题的过程。情境材料的来源日趋多元化,理想的情境材料应是测量目标和考试内容有机结合的良好载体。在选择情境材料时,一方面要把握高考对生物学实验与探究能力的考查目标,另一方面更要深刻理解普通高中生物课程标准和教材内容。 
  将命题素材转化为试题情境还需要命题者对情境材料进行适当的加工处理。不管是对现题的改编,还是利用原始素材进行原创,命题者都要根据试题的测量目标,控制试题情境呈现的信息量,剔除不必要的冗余信息和干扰信息,用简要、清晰的语言和符号呈现试题信息,这也有利于提高考试的信度和效度。同时,试题呈现上可结合图表和简图等多种形式,使试题的表现更直观、活泼,提高高亲和力。 
  一道好的实验试题问题设置也很关键。命题者要注意问题设置的能力梯度,遵循从易到难的原则。同时,实验试题的问题设置不能过于单一,要从多个角度设置不同的问题,减少单纯记忆性知识的考查,侧重考查学生在新情境中对知识的理解、分析、应用等迁移能力,考查学生科学思维能力和思维品质,体现实验试题的能力立意。 
  原创性实验试题的命制是一项复杂的系统工作,情境材料的选取仅仅只是其中的一个方面,渴望能与更多的同行一起研究原创性实验试题的命制,共同进步。
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