科学探究视角下英国AQA高中生物学教材习题浅析

冯文琪 李高峰

(陕西师范大学生命科学学院 西安 710000)

科学探究是学生进行生命科学实践所必需的核心能力与关键素养。英国自设置国家课程以来，就将科学列为三大国家课程之一。同时，在课标中明确指出要高度重视学生科学探究能力的养成。毋庸置疑，教材是课程目标实现的重要载体，教材习题可及时把脉学生的探究能力，使教学更具针对性和高效性。

《AQA Biology》是由英国资格评估与认证联合会(Assessment and Qualification Alliance，简称AQA)指定出版的高中生物学主流教材，可以用于备考英国高考。该套教材分为上下两册，共9章、23节，本文对教材中所附141道习题进行了研究，其中包含章习题35道、节习题94道、实践附加题12道，题型均为问答题。另外，94.33%的习题源自高考真题，具有较高的信度和效度。

1 习题特征

1.1 创新实践——着意高阶思维训练 本套教材特将“科学探究”作为一节教学内容独立呈现，以强调科学探究在生物学科中的重要地位。探究题一改传统的验证式探究，由“知识训练”转向“思维训练”，大胆采用新情境、新思路的创新式探究，探究目的不再是对习得知识的验证，而是鼓励学生对探究方案、技术设计和数据结果进行探讨。习得知识仅作为实验前提，学生不受结果预期的后摄抑制，更符合学生在现实生活中所面对的问题(图1)。

图1 创新式探究与验证式探究示意图

例1 为研究去除叶片对植物吸水率的影响，如图，每位同学都准备了一个蒸腾计和一株有八个叶片的植物枝条，实验中所有枝条都来自同一株植物。

(1) 如何将气泡赶到毛细管的起始位置？

(2) 为获得有效的植物吸水量，学生在设置蒸腾计时应注意什么，请列举两条。

(3) 蒸腾计测量的是吸水速率，而不是蒸腾速率，试从两方面解释其原因。

(4) 实验结果如表所示，试述从植物茎上去除叶子的数量和平均吸水率之间的关系。

从植物茎上去除叶子的数量每分钟平均吸水率(mL)00.1020.0840.0460.0280.01

1.2 实证驱动——指向科学论证能力 教材鼓励学生参与科学，而非接受科学，变“输血”为“造血”。其探究题尤重实证分析，实证是生物学科发展的源动力，也是学生进行科学探究的根基。学生基于实证进行科学推理： ①“为什么”，明晰证据存在的原因；②“怎么样”，探求证据产生的机制，进而生成结论，将“实践基础”转变为“理论基石”。

例2 请阅读下面材料，回答问题。

阿司匹林可缓解发烧和炎症。在前列腺素的产生途径中，会有相关的酶参与控制。阿司匹林可以抑制其中的一种酶，即通过永久地附着在酶活性位点上，从而阻止细胞产生前列腺素。此酶也参与了血栓素(促进血液凝固的物质)产生。在临床治疗中，医生也会使用阿司匹林降低患者心肌梗死的概率。

(1) 为什么阿司匹林只影响此途径中的一种酶，而不会影响其他的酶？

(2) 试探究是哪种酶(X、 Y或Z)被阿司匹林所抑制？找出证据并加以解释。

(3) 阿司匹林是一种酶抑制剂，解释阿司匹林是如何阻止基质分子转化的。

(4) 阿司匹林为什么可以降低心肌梗死的风险？

1.3 情境指引——激发问题探究意识 学起于思，思源于疑。探究始于个人认知与周围环境的不平衡，问题情境是激发学生探究兴趣的关键，教材中探究习题善以知识为基，以学生为本，以生活情境为铺垫，以科技前沿为指引，其主题多围绕身体机能、疾病治疗、生产实践等更加贴近学生的问题情境，借此消除学生对未知的畏难情绪。

例3 某些黑巧克力中含有高浓度的类黄酮。类黄酮可减少血液胆固醇浓度，从而降低冠心病患病风险。为探究吃黑巧克力对降低冠心病患病率的影响，科学家将健康的志愿者随机分为两组，其中一组每天吃一定量含有类黄酮的黑巧克力，另一组作为对照组。科学家们每周测量志愿者臂动脉管腔的直径。一月后，吃含有类黄酮黑巧克力的志愿者手臂动脉管腔的直径增加了。

(1) 高胆固醇是冠心病的危险因素之一，试说出另外两个与冠心病相关的危险因素。

(2) 为什么要选择调查健康的志愿者？

(3) 试述应怎样对待对照组。

(4) 说明为什么臂动脉管腔直径的增加与降低冠心病的风险有关。

1.4 数形结合——聚焦模型建构推理 数形结合是本套教材探究类习题的常见表征。问题解决逐渐从线性解决转向跨学科、交互式、问题导向的新型模式[1]。数学作为工具学科，其数学模型、数理逻辑可大大简化问题的解决，习题以模式图、数据表和趋势线等方式转换数据表达，鼓励学生加工数据、科学运算、构建模型、解释预测，从而丰富数据的分析视角。

例4 为估算植物组织的水势，实验小组准备了6个马铃薯块，将其分别浸泡在由100 mL浓度为0.5 mol/L的蔗糖溶液稀释成的6种不同浓度的溶液中，实验小组测量了马铃薯块浸泡前和浸泡1 h后的质量。

(1) 如何用100 mL浓度为0.5 mol/L的蔗糖溶液配制6种不同浓度蔗糖溶液各20 mL？

(2) 计算上表中质量变化百分比。

(3) ①绘制蔗糖浓度与马铃薯质量变化百分比的关系图；②请说明能否用关系图大致估计水势。

2 启示与建议

2.1 “一实”——情境平实 探究情境创设应更加自然平实，加强生物学科与生活实践交汇处的反思，理论联系实践，将科学问题映射于日常生活中。学生已积累的生活经验是对科学探究的有益补充，既可减少学生对实验未知的畏难情绪，又可引发学生对生活的思考，使其具备更敏锐的科学嗅觉。

2.2 “二白”——探究留白、结论留白 诚然，学生在进行科学探究时必有学科知识作为依托，但若要真正训练和培养学生的探究能力，还是要引导学生在探索未知中探索真知，即题目设置应有一定的“留白”，探究留白和结论留白，减少对学生作答思路的干预。学生在问题引导下，找寻证据、梳理思路、加工语言、科学论证，从而将学生的科学认知推向更高层级发展[2]。

2.3 “三多”——多学科、多层次、多维度 生命世界纷繁复杂，任何科学问题都不是一座孤岛。在探究生命现象时，教师应注意引导学生打破学科壁垒，多学科知识融合，多维度收集证据，多视角解释问题。注重方法技术的创新与探索，开展多学科协同的探究活动。