初中科学试题结构要素分析及教学建议

摘 要：布置作业、讲例题和命制试题是每位科学老师做的最多的三件事，所以“题”的研究在科学教学中显得尤为重要。本文通过对试题结构三要素：考点知识、干扰知识和背景知识的分析，结合笔者十多年的科学教学实践，着重从“干扰知识”和“背景知识”这两个方面提出相应的教学建议。试题要素研究对于提高教师试题编制水平和促进教学质量的提高具有一定的参考意义。

关键词：试题结构；考点知识；干扰知识；背景知识

一、 试题研究的必要性

首先，素质教育也要考试。根据教学要求，编制试题或命题组卷是教师在教学中的常规工作。因此，试题研究是教师必须掌握的一项基本功。

其次，虽然中考科学考试范围是严格按照中考细则要求，但是如果研究每年的中考试卷，会发现核心知识年年考，其他知识轮流考。比如：受力分析、测电阻和电功率实验、光合作用与呼吸作用等核心知识年年考，只是形式变换一下。只有通过中考试题的研究，我们才能找准考试的重难点，才能把握学生的思维深度，从而进行有效教学。

第三，杭州中考试题不仅涵盖初中科学的核心知识，还凸显了考查学生以科学方法解决实际问题的能力。学生平时题做得太多，负担太重，动脑筋的时间太少。中考很难碰到一个做过的相同的题，如果真的想提高学生成绩，一定要培养学生分析和解决问题的能力。一般问题拿到后怎么样去处理，要把范式教给学生，不是让学生去回忆以前有没有做过。题目无限，规律有限，只有教师认真研究命题规律才能正确指导学生应对无限习题。因此，研究试题编制对于提高科学教学质量，促进教师专业水平提高都具有重要的实践意义。

二、 构建试题的基本要素

图1

一般来说，一个高质量的试题应该包含三个方面的知识要素：考点知识、干扰知识、背景知识。如图1所示。

（一） 考点知识要素

这是一个试题最基本的知识要素，它来自教材，符合“考试说明”的知识范畴。如“惯性”“光的反射”“酸的通性”“神经系统”“神经调节”“生物分类”“食物链和食物网”等。考点知识具有一定的“显性”，主要考查学生对基础知识掌握情况。教师在平时教学时要回归课堂、回归教材、回归课标，避免补充超纲的知识和钻怪题、难题。同时科学教学要立足于教材，又不局限于教材。

图2

例1：（杭州2016年中考卷第15题）如图2所示电路，当开关闭合时可以读出各电表的示数。当开关断开后，下列电表示数不变的是（ ）。

A.

B.

C.

D.

该题就属于“考点知识”类的考题，目的是考查学生对电流表和电压表知识的掌握程度。

（二） 干扰知识要素

学生在课堂学习中遇到的最大困难就是“干扰知识”，而“干扰源”就是学生学习新知时大脑中已经储存的那些不科学的“先验”和旧知。如滑动摩擦力的大小与速度有关，速度越大滑动摩擦力也越大；只要是“生成盐和水的反应都是中和反应”等，就是典型的干扰知识。干扰知识进入考题后会增加试题的难度，其主要考查学生对知识或概念的理解水平。

例2：（杭州2015年中考卷第20题）如图3所示，密度为ρ、厚度为d、边长为L的均匀正方形薄板静止在水平桌面上，其右端与桌子边缘相平。板与桌面间的光滑程度不变，现用水平力向右推薄板使其运动L/4，在推薄板的过程中薄板对桌面的压力F、压强p和摩擦力f的变化情况是（ ）。

图3

A. p、F、f均不变

B. p大小由ρdg增大为4/3ρdg，F不变、f变大

C. F大小由ρL2dg减小为3/4ρL2dg，p不变、f变小

D. p大小由ρdg增大为4/3ρdg，F、f不变

该试题中的“L/4”就是暗示“受力面积”变小了，但由于学生有一个不科学的认识，那就是认为“受力面积”跟滑动摩擦力有关，这就是一个典型的“干扰知识”。

其实一个高质量的试题往往是“考点知识、干扰知识和背景知识”三个要素综合，或取其二或取其三。

例3：（杭州2015年中考卷第2题）某研究小组成功制备了四氧化铱阳离子（IrO4+），已知其中氧元素显-2价，由此可判断其中铱元素的化合价为（ ）。

A. +9

B. +7

C. +5

D. +3

首先这“四氧化铱”是其中一个干扰因素，因为“四氧化铱”课本上没有出现过，考试时学生容易被“干扰”。其次“阳离子（IrO4+）”是该试题中的第二个干扰因素，因为此“铱元素”是“带电原子团”中的元素，而非“化合物”中的元素，因为带电原子团在计算元素化合价时，不适用“各元素化合价代数和为零”这一结论。学生在解答此题时往往只知“各元素化合价代数和为零”其结论，而不理解符合其结论的条件是“化合物”。第三，“元素的化合价”是课本上学过的基础知识，属于“考点知识”，但命题者把“元素的化合价”置于“带电原子团”中使得学生容易掉入“各元素化合价代数和为零”的陷阱。

（三） 背景知识要素

前两者要素在传统命题中较为常见，而“背景知识”在近几年中考试题中已经成为命题的一个创新“亮点”，同时也是试题研究的重点。“背景知识”的特点是：文字多，阅读量大，所涉及的问题远离课本且与课本具有一定的相关性，紧密结合社会生活和生产实际。如社会热点问题，最新科技成果，新思想和新技术等都成为命题中“背景知识”的重要资源。

例4：（杭州2016年中考題第37题）大量排放以CO2为主的温室气体导致全球气候变暖已得到公认。控制大气中CO2含量刻不容缓。

项目使用量CO2的排放量（千克）

家庭用水（米3）10.93

家庭用电（千瓦时）10.96

家用天然气（米3）12.77

（1）在自然界碳循环中，大气中CO2被消耗转化为有机物的主要途径是 。大气中部分CO2会溶解于水，导致海水酸化，其反应的化学方程式是 。

（2）科学家提出用某些溶液来吸收CO2，从而将CO2从工业尾气中“捕捉”出来。适合“捕捉”CO2的溶液有 。（写出一种）

（3）一些城市在大型建筑的屋顶种植当地草类、花卉等植物，并配置相应的传感器与灌溉技术来降温，从而减少空调使用。这种“绿色屋顶”可以降温的主要原因是 。

（4）假定一台空调使用时的平均功率为2千瓦，我们每天少使用空调1小时，据表计算，一个月（以30天计）可减少CO2排放 千克。

该题中的“全球气候变暖”就是属于背景知识，是一个热点社会问题；“科学家提出用某些溶液来吸收CO2，从而将CO2从工业尾气中‘捕捉出来”和“绿色屋顶”是一种新思想；而用“传感器与灌溉技术来降温”就是一种新技术。在这么多的“背景知识”中综合考查了“碳循环”“二氧化碳溶于水生成碳酸”“植物蒸腾、蒸发降温”和“电能计算”等考点知识。

三、 试题要素研究的教学建议

本文着重阐述“干扰知识”和“背景知识”的教学建议。

1. 对“干扰知识”的教学建议

“干扰知识”的教学不仅是提高教学质量的重要手段，而且也是教师专业水平的重要体现。干扰知识要素，是试题结构中的重要要素之一，在现行试题中已经广泛存在，是多数学生学习的主要“敌人”，对此，教师在教学中要引起高度重视。

我们知道科学知识或概念一般都具有两个重要特征，一是关键特征；二是无关特征。所谓“关键特征”是指对知识或概念起决定性作用的因素，且不能随外因改变而改变的；而“无关特征”则是知识或概念的外部因素，在描述知识或概念时并不起决定性作用。为了说明问题方便起见，我们借用“男性”和“女性”这两个概念来论述关键特征和无关特征。决定一个人是否女性，关键特征是卵巢，因为它是女性的第一性征。即女性一定有卵巢，有卵巢的一定是女性。而乳房、头发长短、音调高低、服装颜色等等都是女性的无关特征，因为它们是女性的第二性征。即长发不一定是女性，音调高的也不一定是女性。我们通过外部因素可以改变第二性征，但无法改变卵巢，哪怕是通过“变性手术”也无法将一个男性变为真正意义上的女性，因为手术无法改变体内的卵巢这一关键特征，而只能改变无关特征。同理，试题千变万化其根本原因在于改变了知识或概念的无关特征，但是知识或概念的关键特征是无法改变的。基于这样的认识，我们在知识或概念教学中要紧紧抓住知识或概念的关键特征进行教学突破，引导学生正确识别关键特征和无关特征，防止无关特征干扰对关键特征的学习和理解。

例5：“惯性”教学

首先决定“惯性”大小的因素——关键特征是“质量”，且只跟质量有关，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。而速度、材料、密度和力等都是无关特征。特别是“速度”在学生头脑中已有“经验”，往往由于“汽车速度越快，撞车后越危险”这样的“事实”干扰了惯性学习和理解。如“关于惯性，下列说法正确的是（ ）。

A. 物体在阻力相同的情况下，速度大的不容易停下来，所以速度大的物体惯性大

B. 推动地面上静止的物体比维持这个物体做匀速运动所需的力大，所以静止的物体惯性大

C. 在月球上举重比在地球上容易，所以同一个物体在月球上比在地球上惯性小

D. 物体的惯性与物体运动速度的大小、物体运动状态的改变、物体所处的位置无关”

这一问题中出现了“速度”“运动状态”和“位置”都是惯性的“无关特征”。

为此建议在科学教学中，首先，教师要研究和识别知识或概念的关键特征和无关特征，牢固树立“万变不离其宗”的教学思想，这里的“宗”就是指关键特征；其次，用实验的方法让学生增强对关键特征的感性认识；第三，编制对应的、无关特征逐个变化的系列试题让学生在“错中学”，提高学生对关键特征的理性认识和辨别试题中干扰因素（無关特征）的能力；第四，选择相应的中考试题来检测学生的掌握情况，为调整教学方法提供参考依据。

2. 对“背景知识”的教学建议

考点知识、干扰知识、背景知识这三者之间，背景知识对考查目标起着重要作用，很多教师往往重视考点知识和干扰知识，忽视背景知识。所以我们必须充分了解背景知识的特点才能制定有效的教学策略。

首先，“背景知识”具有开放性和突发性。背景知识可能与物理化学有关，也可能与生物医药有关，还可能与天文地理宇宙太空有关。由于社会热点问题不知何时发生，教师在教学中不可能像备课一样，做一些借鉴和准备工作。如“天津港爆炸事件”就是一个典型的突发事件，但又是一个良好的命题背景：CaC+H2O=Ca（OH）2+C2H2电石与水的反应产生可燃气体乙炔，由于可燃气体在有限空间（集装箱）燃烧会爆炸，结果产生二次爆炸，所以造成第一批进入火场的消防员遇难的惨剧。

其次，“背景知识”具有时效性和创新性。背景知识一般取材于近一两年发生的事件，往往与最新科技成果、最新科技产品、最新科技理论等具有很高的相关性。如智能汽车、遥感测量、纳米机器人和量子计算等。

例6：（杭州2014年中考题第23题）阅读下列材料，回答问题：材料1：市场上多数种类西瓜的食用部分是果肉，但有一种特殊栽培种类——“瓜子西瓜”的种子特别大，适合用来制作瓜子。另外，科技人员将刚结出的圆形西瓜幼果放进立方体的透明盒中让它继续生长，则原本圆形西瓜会被塑造成方形，这种外形引人注目的“方形西瓜”会受到某些人的喜爱。材料2：在运输和贮藏新鲜蔬菜水果的过程中，调整包装箱内空气的组成比例，可以延长蔬菜水果的保鲜时间。

（1）我们平常吃的西瓜子是由西瓜植株中的 发育而成。若从“方形西瓜”中取出种子播种，使其自然生长，则会结出 西瓜。

（2）西瓜中含有一些人体必需的矿物质元素和糖类等有机物质，它们分别来自 、 。

（3）为延长蔬菜水果的保鲜时间，应如何调整包装箱内空气的组成比例？ 。

（4）若将甲品种果树的枝条嫁接在乙品种果树的植株上，则嫁接存活后的枝条上将结出 品种的水果。

从这一背景材料中不难看出，“方形西瓜”和“果蔬保鲜”都是当下社会需求的新技术。

中考试题喜欢用新的背景知识来考察课标要求的知识点，教师要指导学生如何面对较陌生、较复杂的试题背景。因此，首先建议教师要引导学生多看“新闻联播”节目，关注国家大事和国内外新闻事件，定期开展“新闻和新技术”交流会，以“小报”和“微视频”的形式分小组交流，评出优秀“背景材料”在班上进行表彰，让学生获取更多的“背景知识”材料；其次建议教师在周末可以适当减少作业量，同时要求学生收集“背景知识”材料作为其中一种形式的“作业”；第三，教师建议重视培养学生的阅读能力和“如何从背景材料中快速获取有用信息”的能力，久而久之才能做到厚积薄发。

四、 结束语

近几年来，杭州的科学中考命题一直遵循着“有助于高中阶段的学习，有助于素质教育的推进，有助于推进课程标准实施”的原则，注重理论联系实际、解决原始问题、学以致用、逻辑推理。同时，杭州中考命题坚持以提高每个学生的科学素养为总目标，体现科学知识与技能、过程方法与能力、科学态度情感与价值观和科学技术社会与环境的关系四个方面的理念。总之，在这些正确原则和理念的引导下，发挥教师的主观能动性，认真研究试题编制能促进高效科学课堂的生成，促进教师专业化成长和发展，从而有效提高学生的科学素养。

参考文献：

[1]初中科学课程标准（2011年版）[S].北京师范大学出版社，2011.

[2]陈宝义.惯性中考试题解答策略[J].数理化学习（初中版），2016.

[3]林乃彬.初中科学复习课的有效性[J].教育研究，2014.

[4]蒋永贵.教师知识对合科课程实施影响及其发展建议——基于对浙江省某市初中科学教师的课堂观察与访谈[J].教师教育研究，2012.

[5]2014年～2016年浙江省杭州市高中招生文化考試科学试卷.

作者简介：

杨建峰，浙江省杭州市，浙江省杭州市淳安县千岛湖初级中学。