初中科學(xué)試題結(jié)構(gòu)要素分析及教學(xué)建議

摘 要：布置作業(yè)、講例題和命制試題是每位科學(xué)老師做的最多的三件事，所以“題”的研究在科學(xué)教學(xué)中顯得尤為重要。本文通過對(duì)試題結(jié)構(gòu)三要素：考點(diǎn)知識(shí)、干擾知識(shí)和背景知識(shí)的分析，結(jié)合筆者十多年的科學(xué)教學(xué)實(shí)踐，著重從“干擾知識(shí)”和“背景知識(shí)”這兩個(gè)方面提出相應(yīng)的教學(xué)建議。試題要素研究對(duì)于提高教師試題編制水平和促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：試題結(jié)構(gòu)；考點(diǎn)知識(shí)；干擾知識(shí)；背景知識(shí)

一、 試題研究的必要性

首先，素質(zhì)教育也要考試。根據(jù)教學(xué)要求，編制試題或命題組卷是教師在教學(xué)中的常規(guī)工作。因此，試題研究是教師必須掌握的一項(xiàng)基本功。

其次，雖然中考科學(xué)考試范圍是嚴(yán)格按照中考細(xì)則要求，但是如果研究每年的中考試卷，會(huì)發(fā)現(xiàn)核心知識(shí)年年考，其他知識(shí)輪流考。比如：受力分析、測電阻和電功率實(shí)驗(yàn)、光合作用與呼吸作用等核心知識(shí)年年考，只是形式變換一下。只有通過中考試題的研究，我們才能找準(zhǔn)考試的重難點(diǎn)，才能把握學(xué)生的思維深度，從而進(jìn)行有效教學(xué)。

第三，杭州中考試題不僅涵蓋初中科學(xué)的核心知識(shí)，還凸顯了考查學(xué)生以科學(xué)方法解決實(shí)際問題的能力。學(xué)生平時(shí)題做得太多，負(fù)擔(dān)太重，動(dòng)腦筋的時(shí)間太少。中考很難碰到一個(gè)做過的相同的題，如果真的想提高學(xué)生成績，一定要培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。一般問題拿到后怎么樣去處理，要把范式教給學(xué)生，不是讓學(xué)生去回憶以前有沒有做過。題目無限，規(guī)律有限，只有教師認(rèn)真研究命題規(guī)律才能正確指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)對(duì)無限習(xí)題。因此，研究試題編制對(duì)于提高科學(xué)教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)教師專業(yè)水平提高都具有重要的實(shí)踐意義。

二、 構(gòu)建試題的基本要素

圖1

一般來說，一個(gè)高質(zhì)量的試題應(yīng)該包含三個(gè)方面的知識(shí)要素：考點(diǎn)知識(shí)、干擾知識(shí)、背景知識(shí)。如圖1所示。

（一） 考點(diǎn)知識(shí)要素

這是一個(gè)試題最基本的知識(shí)要素，它來自教材，符合“考試說明”的知識(shí)范疇。如“慣性”“光的反射”“酸的通性”“神經(jīng)系統(tǒng)”“神經(jīng)調(diào)節(jié)”“生物分類”“食物鏈和食物網(wǎng)”等?？键c(diǎn)知識(shí)具有一定的“顯性”，主要考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)掌握情況。教師在平時(shí)教學(xué)時(shí)要回歸課堂、回歸教材、回歸課標(biāo)，避免補(bǔ)充超綱的知識(shí)和鉆怪題、難題。同時(shí)科學(xué)教學(xué)要立足于教材，又不局限于教材。

圖2

例1：（杭州2016年中考卷第15題）如圖2所示電路，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)可以讀出各電表的示數(shù)。當(dāng)開關(guān)斷開后，下列電表示數(shù)不變的是（ ）。

A.

B.

C.

D.

該題就屬于“考點(diǎn)知識(shí)”類的考題，目的是考查學(xué)生對(duì)電流表和電壓表知識(shí)的掌握程度。

（二） 干擾知識(shí)要素

學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中遇到的最大困難就是“干擾知識(shí)”，而“干擾源”就是學(xué)生學(xué)習(xí)新知時(shí)大腦中已經(jīng)儲(chǔ)存的那些不科學(xué)的“先驗(yàn)”和舊知。如滑動(dòng)摩擦力的大小與速度有關(guān)，速度越大滑動(dòng)摩擦力也越大；只要是“生成鹽和水的反應(yīng)都是中和反應(yīng)”等，就是典型的干擾知識(shí)。干擾知識(shí)進(jìn)入考題后會(huì)增加試題的難度，其主要考查學(xué)生對(duì)知識(shí)或概念的理解水平。

例2：（杭州2015年中考卷第20題）如圖3所示，密度為ρ、厚度為d、邊長為L的均勻正方形薄板靜止在水平桌面上，其右端與桌子邊緣相平。板與桌面間的光滑程度不變，現(xiàn)用水平力向右推薄板使其運(yùn)動(dòng)L/4，在推薄板的過程中薄板對(duì)桌面的壓力F、壓強(qiáng)p和摩擦力f的變化情況是（ ）。

圖3

A. p、F、f均不變

B. p大小由ρdg增大為4/3ρdg，F(xiàn)不變、f變大

C. F大小由ρL2dg減小為3/4ρL2dg，p不變、f變小

D. p大小由ρdg增大為4/3ρdg，F(xiàn)、f不變

該試題中的“L/4”就是暗示“受力面積”變小了，但由于學(xué)生有一個(gè)不科學(xué)的認(rèn)識(shí)，那就是認(rèn)為“受力面積”跟滑動(dòng)摩擦力有關(guān)，這就是一個(gè)典型的“干擾知識(shí)”。

其實(shí)一個(gè)高質(zhì)量的試題往往是“考點(diǎn)知識(shí)、干擾知識(shí)和背景知識(shí)”三個(gè)要素綜合，或取其二或取其三。

例3：（杭州2015年中考卷第2題）某研究小組成功制備了四氧化銥陽離子（IrO4+），已知其中氧元素顯-2價(jià)，由此可判斷其中銥元素的化合價(jià)為（ ）。

A. +9

B. +7

C. +5

D. +3

首先這“四氧化銥”是其中一個(gè)干擾因素，因?yàn)椤八难趸灐闭n本上沒有出現(xiàn)過，考試時(shí)學(xué)生容易被“干擾”。其次“陽離子（IrO4+）”是該試題中的第二個(gè)干擾因素，因?yàn)榇恕般炘亍笔恰皫щ娫訄F(tuán)”中的元素，而非“化合物”中的元素，因?yàn)閹щ娫訄F(tuán)在計(jì)算元素化合價(jià)時(shí)，不適用“各元素化合價(jià)代數(shù)和為零”這一結(jié)論。學(xué)生在解答此題時(shí)往往只知“各元素化合價(jià)代數(shù)和為零”其結(jié)論，而不理解符合其結(jié)論的條件是“化合物”。第三，“元素的化合價(jià)”是課本上學(xué)過的基礎(chǔ)知識(shí)，屬于“考點(diǎn)知識(shí)”，但命題者把“元素的化合價(jià)”置于“帶電原子團(tuán)”中使得學(xué)生容易掉入“各元素化合價(jià)代數(shù)和為零”的陷阱。

（三） 背景知識(shí)要素

前兩者要素在傳統(tǒng)命題中較為常見，而“背景知識(shí)”在近幾年中考試題中已經(jīng)成為命題的一個(gè)創(chuàng)新“亮點(diǎn)”，同時(shí)也是試題研究的重點(diǎn)?！氨尘爸R(shí)”的特點(diǎn)是：文字多，閱讀量大，所涉及的問題遠(yuǎn)離課本且與課本具有一定的相關(guān)性，緊密結(jié)合社會(huì)生活和生產(chǎn)實(shí)際。如社會(huì)熱點(diǎn)問題，最新科技成果，新思想和新技術(shù)等都成為命題中“背景知識(shí)”的重要資源。

例4：（杭州2016年中考題第37題）大量排放以CO2為主的溫室氣體導(dǎo)致全球氣候變暖已得到公認(rèn)?？刂拼髿庵蠧O2含量刻不容緩。

項(xiàng)目使用量CO2的排放量（千克）

家庭用水（米3）10.93

家庭用電（千瓦時(shí)）10.96

家用天然氣（米3）12.77

（1）在自然界碳循環(huán)中，大氣中CO2被消耗轉(zhuǎn)化為有機(jī)物的主要途徑是 。大氣中部分CO2會(huì)溶解于水，導(dǎo)致海水酸化，其反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。

（2）科學(xué)家提出用某些溶液來吸收CO2，從而將CO2從工業(yè)尾氣中“捕捉”出來。適合“捕捉”CO2的溶液有 。（寫出一種）

（3）一些城市在大型建筑的屋頂種植當(dāng)?shù)夭蓊?、花卉等植物，并配置相?yīng)的傳感器與灌溉技術(shù)來降溫，從而減少空調(diào)使用。這種“綠色屋頂”可以降溫的主要原因是 。

（4）假定一臺(tái)空調(diào)使用時(shí)的平均功率為2千瓦，我們每天少使用空調(diào)1小時(shí)，據(jù)表計(jì)算，一個(gè)月（以30天計(jì)）可減少CO2排放 千克。

該題中的“全球氣候變暖”就是屬于背景知識(shí)，是一個(gè)熱點(diǎn)社會(huì)問題；“科學(xué)家提出用某些溶液來吸收CO2，從而將CO2從工業(yè)尾氣中‘捕捉出來”和“綠色屋頂”是一種新思想；而用“傳感器與灌溉技術(shù)來降溫”就是一種新技術(shù)。在這么多的“背景知識(shí)”中綜合考查了“碳循環(huán)”“二氧化碳溶于水生成碳酸”“植物蒸騰、蒸發(fā)降溫”和“電能計(jì)算”等考點(diǎn)知識(shí)。

三、 試題要素研究的教學(xué)建議

本文著重闡述“干擾知識(shí)”和“背景知識(shí)”的教學(xué)建議。

1. 對(duì)“干擾知識(shí)”的教學(xué)建議

“干擾知識(shí)”的教學(xué)不僅是提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段，而且也是教師專業(yè)水平的重要體現(xiàn)。干擾知識(shí)要素，是試題結(jié)構(gòu)中的重要要素之一，在現(xiàn)行試題中已經(jīng)廣泛存在，是多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)的主要“敵人”，對(duì)此，教師在教學(xué)中要引起高度重視。

我們知道科學(xué)知識(shí)或概念一般都具有兩個(gè)重要特征，一是關(guān)鍵特征；二是無關(guān)特征。所謂“關(guān)鍵特征”是指對(duì)知識(shí)或概念起決定性作用的因素，且不能隨外因改變而改變的；而“無關(guān)特征”則是知識(shí)或概念的外部因素，在描述知識(shí)或概念時(shí)并不起決定性作用。為了說明問題方便起見，我們借用“男性”和“女性”這兩個(gè)概念來論述關(guān)鍵特征和無關(guān)特征。決定一個(gè)人是否女性，關(guān)鍵特征是卵巢，因?yàn)樗桥缘牡谝恍哉?。即女性一定有卵巢，有卵巢的一定是女性。而乳房、頭發(fā)長短、音調(diào)高低、服裝顏色等等都是女性的無關(guān)特征，因?yàn)樗鼈兪桥缘牡诙哉?。即長發(fā)不一定是女性，音調(diào)高的也不一定是女性。我們通過外部因素可以改變第二性征，但無法改變卵巢，哪怕是通過“變性手術(shù)”也無法將一個(gè)男性變?yōu)檎嬲饬x上的女性，因?yàn)槭中g(shù)無法改變體內(nèi)的卵巢這一關(guān)鍵特征，而只能改變無關(guān)特征。同理，試題千變?nèi)f化其根本原因在于改變了知識(shí)或概念的無關(guān)特征，但是知識(shí)或概念的關(guān)鍵特征是無法改變的?；谶@樣的認(rèn)識(shí)，我們?cè)谥R(shí)或概念教學(xué)中要緊緊抓住知識(shí)或概念的關(guān)鍵特征進(jìn)行教學(xué)突破，引導(dǎo)學(xué)生正確識(shí)別關(guān)鍵特征和無關(guān)特征，防止無關(guān)特征干擾對(duì)關(guān)鍵特征的學(xué)習(xí)和理解。

例5：“慣性”教學(xué)

首先決定“慣性”大小的因素——關(guān)鍵特征是“質(zhì)量”，且只跟質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量大的物體慣性大，質(zhì)量小的物體慣性小。而速度、材料、密度和力等都是無關(guān)特征。特別是“速度”在學(xué)生頭腦中已有“經(jīng)驗(yàn)”，往往由于“汽車速度越快，撞車后越危險(xiǎn)”這樣的“事實(shí)”干擾了慣性學(xué)習(xí)和理解。如“關(guān)于慣性，下列說法正確的是（ ）。

A. 物體在阻力相同的情況下，速度大的不容易停下來，所以速度大的物體慣性大

B. 推動(dòng)地面上靜止的物體比維持這個(gè)物體做勻速運(yùn)動(dòng)所需的力大，所以靜止的物體慣性大

C. 在月球上舉重比在地球上容易，所以同一個(gè)物體在月球上比在地球上慣性小

D. 物體的慣性與物體運(yùn)動(dòng)速度的大小、物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變、物體所處的位置無關(guān)”

這一問題中出現(xiàn)了“速度”“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”和“位置”都是慣性的“無關(guān)特征”。

為此建議在科學(xué)教學(xué)中，首先，教師要研究和識(shí)別知識(shí)或概念的關(guān)鍵特征和無關(guān)特征，牢固樹立“萬變不離其宗”的教學(xué)思想，這里的“宗”就是指關(guān)鍵特征；其次，用實(shí)驗(yàn)的方法讓學(xué)生增強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵特征的感性認(rèn)識(shí)；第三，編制對(duì)應(yīng)的、無關(guān)特征逐個(gè)變化的系列試題讓學(xué)生在“錯(cuò)中學(xué)”，提高學(xué)生對(duì)關(guān)鍵特征的理性認(rèn)識(shí)和辨別試題中干擾因素（無關(guān)特征）的能力；第四，選擇相應(yīng)的中考試題來檢測學(xué)生的掌握情況，為調(diào)整教學(xué)方法提供參考依據(jù)。

2. 對(duì)“背景知識(shí)”的教學(xué)建議

考點(diǎn)知識(shí)、干擾知識(shí)、背景知識(shí)這三者之間，背景知識(shí)對(duì)考查目標(biāo)起著重要作用，很多教師往往重視考點(diǎn)知識(shí)和干擾知識(shí)，忽視背景知識(shí)。所以我們必須充分了解背景知識(shí)的特點(diǎn)才能制定有效的教學(xué)策略。

首先，“背景知識(shí)”具有開放性和突發(fā)性。背景知識(shí)可能與物理化學(xué)有關(guān)，也可能與生物醫(yī)藥有關(guān)，還可能與天文地理宇宙太空有關(guān)。由于社會(huì)熱點(diǎn)問題不知何時(shí)發(fā)生，教師在教學(xué)中不可能像備課一樣，做一些借鑒和準(zhǔn)備工作。如“天津港爆炸事件”就是一個(gè)典型的突發(fā)事件，但又是一個(gè)良好的命題背景：CaC+H2O=Ca（OH）2+C2H2電石與水的反應(yīng)產(chǎn)生可燃?xì)怏w乙炔，由于可燃?xì)怏w在有限空間（集裝箱）燃燒會(huì)爆炸，結(jié)果產(chǎn)生二次爆炸，所以造成第一批進(jìn)入火場的消防員遇難的慘劇。

其次，“背景知識(shí)”具有時(shí)效性和創(chuàng)新性。背景知識(shí)一般取材于近一兩年發(fā)生的事件，往往與最新科技成果、最新科技產(chǎn)品、最新科技理論等具有很高的相關(guān)性。如智能汽車、遙感測量、納米機(jī)器人和量子計(jì)算等。

例6：（杭州2014年中考題第23題）閱讀下列材料，回答問題：材料1：市場上多數(shù)種類西瓜的食用部分是果肉，但有一種特殊栽培種類——“瓜子西瓜”的種子特別大，適合用來制作瓜子。另外，科技人員將剛結(jié)出的圓形西瓜幼果放進(jìn)立方體的透明盒中讓它繼續(xù)生長，則原本圓形西瓜會(huì)被塑造成方形，這種外形引人注目的“方形西瓜”會(huì)受到某些人的喜愛。材料2：在運(yùn)輸和貯藏新鮮蔬菜水果的過程中，調(diào)整包裝箱內(nèi)空氣的組成比例，可以延長蔬菜水果的保鮮時(shí)間。

（1）我們平常吃的西瓜子是由西瓜植株中的 發(fā)育而成。若從“方形西瓜”中取出種子播種，使其自然生長，則會(huì)結(jié)出 西瓜。

（2）西瓜中含有一些人體必需的礦物質(zhì)元素和糖類等有機(jī)物質(zhì)，它們分別來自 、 。

（3）為延長蔬菜水果的保鮮時(shí)間，應(yīng)如何調(diào)整包裝箱內(nèi)空氣的組成比例？ 。

（4）若將甲品種果樹的枝條嫁接在乙品種果樹的植株上，則嫁接存活后的枝條上將結(jié)出 品種的水果。

從這一背景材料中不難看出，“方形西瓜”和“果蔬保鮮”都是當(dāng)下社會(huì)需求的新技術(shù)。

中考試題喜歡用新的背景知識(shí)來考察課標(biāo)要求的知識(shí)點(diǎn)，教師要指導(dǎo)學(xué)生如何面對(duì)較陌生、較復(fù)雜的試題背景。因此，首先建議教師要引導(dǎo)學(xué)生多看“新聞聯(lián)播”節(jié)目，關(guān)注國家大事和國內(nèi)外新聞事件，定期開展“新聞和新技術(shù)”交流會(huì)，以“小報(bào)”和“微視頻”的形式分小組交流，評(píng)出優(yōu)秀“背景材料”在班上進(jìn)行表彰，讓學(xué)生獲取更多的“背景知識(shí)”材料；其次建議教師在周末可以適當(dāng)減少作業(yè)量，同時(shí)要求學(xué)生收集“背景知識(shí)”材料作為其中一種形式的“作業(yè)”；第三，教師建議重視培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力和“如何從背景材料中快速獲取有用信息”的能力，久而久之才能做到厚積薄發(fā)。

四、 結(jié)束語

近幾年來，杭州的科學(xué)中考命題一直遵循著“有助于高中階段的學(xué)習(xí)，有助于素質(zhì)教育的推進(jìn)，有助于推進(jìn)課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施”的原則，注重理論聯(lián)系實(shí)際、解決原始問題、學(xué)以致用、邏輯推理。同時(shí)，杭州中考命題堅(jiān)持以提高每個(gè)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為總目標(biāo)，體現(xiàn)科學(xué)知識(shí)與技能、過程方法與能力、科學(xué)態(tài)度情感與價(jià)值觀和科學(xué)技術(shù)社會(huì)與環(huán)境的關(guān)系四個(gè)方面的理念?？傊?，在這些正確原則和理念的引導(dǎo)下，發(fā)揮教師的主觀能動(dòng)性，認(rèn)真研究試題編制能促進(jìn)高效科學(xué)課堂的生成，促進(jìn)教師專業(yè)化成長和發(fā)展，從而有效提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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[5]2014年～2016年浙江省杭州市高中招生文化考試科學(xué)試卷.

作者簡介：

楊建峰，浙江省杭州市，浙江省杭州市淳安縣千島湖初級(jí)中學(xué)。