浅谈初中科学“系统与模型”习题编写

浅谈初中科学“系统与模型”习题编写

竺群辉  

宁波市北仑区大碶中学  

摘  要：更好地编制“系统与模型”相关习题，能够帮助老师们了解学生学习情况，帮助学生掌握系统的知识点，利用建模的方法去思考问题。

关键词：初中科学   系统与模型   习题

一、“系统与模型”习题的意义

“系统与模型”是新课标中非常重要的跨学科概念之一。初中阶段的学生已经具有一定的逻辑思维能力和抽象思维能力，但是这种能力仍然停留在浅层，对许多现象的本质和内在规律没有深入认识，也无法通过已经习得的科学知识和科学方法去推演、探究未知的科学现象。科学思维是科学核心素养的重要维度之一，通过模型的建构，我们可以将一个个要研究的系统展现出来，具体化、简单化、可视化，便于学生更好地理解系统内部各组成部分之间的相互关系，也帮助学生通过已知判断未知，从而锻炼学生的科学思维。

习题和试题是考查学生学习阶段性成果的重要评价手段，故而如何根据学情和新课标的要求命制出能够测评学生能力的、提升学生科学思维的、指导教师日常教学的习题也是教师们的必修课。

历年真题中就非常注重考查学生对系统中各部分关系的相互作用以及用模型的方式去表示它们之间的关系。这种类型的题目对学生的思维要求相对较高，对系统的整体认识和局部认识也是一个更高的挑战。通过命制合适的“系统与模型”相关的试题，能够有代表性和针对性得训练学生对“系统与模型”的认识，提升学生解决实际问题的能力，提升逻辑思维能力，提高科学素养。

二、试题编写的一般过程

1，从生活和教材中寻找命题方向

科学试题的编写来源总是离不开生活，留心生活中的事物，能给我们很好得命题灵感；而教材和课标又是所有试题最终的落脚点，只有在有效的范畴里才能命制出适合学生思维发展和能力水平的试题。

2，将相关知识点建立合适的模型

建立模型不仅能够帮助学生理解抽象的概念、复杂的内部关系，而且能帮助孩子拥有解开复杂问题的利器，这是一种方法，一种思维模式。我们不仅要从平常的教学中渗透模型的建立过程，从平时的习题中也能对孩子模型建立起到非常重要的作用。这就要求老师们首先具备基本的建模思维，在一定的背景下，建立合适的模型，帮助学生理解。学生就是通过模仿老师的建模过程逐渐内化为自身的能力。

3，运用同一模型，联系其他知识点

“系统与模型”是一个跨学科概念，它的应用非常广泛。同样一个模型，我们可以用来解决许多类似的问题。如果我们能找到一个学生已经非常熟悉的，对他们来说非常好理解的知识点，带入这个模型，那么他们就能很好得理解这个模型，从而更容易接受新知识，理解比较难懂的内容。

4，循序渐进，设置难度梯度

由于建模本身对学生来说就是一个比较困难的过程，这就要求老师们在命制这类习题时，用更简单易懂的语言，由简到繁，帮助学生抽丝剥茧，慢慢理解习题。因为习题本身并不是为了难倒学生，而是锻炼学生建模能力，拥有建模思维，如果习题过难，会让部分学生“望而却步”。

5，学生评价，完善习题

刚开始命制习题时，对难度的把握和文字的描述都不是很到位，因此习题是需要打磨的，命题的老师们也是需要反复推敲的，而决定这道习题好不好的是学生的反馈。通过让学生做题，再去分析对习题应该如何改进。

下面将通过举例来具体解释上述过程。

在初三总复习阶段，我们会遇到许多概念之间的相互关系，有些学生总是云里雾里，因此，可以借用一个非常常见的模型去了解学生对概念的理解，以及帮助学生理解概念的关系，可以说，不管是生物、物理、化学还是天文地理，我们都可以用这个模型（如下图）：

这是一个非常常见的模型，学生对它们之间的关系也比较好理解，所以对这个模型的说明其实是次要的，主要是要通过模型去纠正学生常见的错误理解。因此我命制了如下试题：

许多科学概念之间有各种关系，比如包含关系、并列关系、交叉关系等。用如图所示的方法画出下列概念的关系。

（1）河外星系  地球   银河系  太阳系

（2）基因   DNA   染色体   蛋白质

（1）盐   碱性   Na2CO3  KCl

我们可以根据学生的年级、能力水平和知识储备去命制不同知识点的类似问题。一开始我并不认为这题目很难，毕竟在平时的练习中，这些概念只有少数同学反复出错。之后我们将习题给4个班，一共回收145份有效样本，（文章后面的数据都是这么得到的）这三小题的得分率分别只有：82.4%，56.7%，50.0%。说明应用这个模型去表述物质之间的关系对学生来说有很大的困难。

思维模型的建构既方便于问题的解决，又能促进深度学习。如图是小金同学对解决“气密性检查”类问题建构的思维模型：

结合小金建构的思维模型，完成如图所示装置气密性检查相关操作的问题：

（1）操作一：往洗气瓶中加水至如图所示位置，从建构模型的角度分析，该操作属于上述思维模型中的。

（2）操作二：往洗气瓶中加水后，接下来应该是从（选填“A”或“B”）管向瓶内吹气。

气密性检验其实是一个综合性非常强，也是非常开放的，正因如此，学生只会书本中常见的几种仪器的气密性检验，对比较陌生的仪器无从下手。当我们建立模型，学生就能从这个模型中去得到解决这类问题的规律，更好得进行深度学习。通过学生评价，这道题还有设计难度的空间，拓展学生的思维能力，因此又增加了

一小题：（3）小明要检验右图仪器的装置气密性，将弹簧夹夹紧后，在右侧玻璃管内形成了封闭的空间。为了改变右侧空气柱的压强，小明考虑可以通过水压的变化来操作，根据这个思路，接下来的操作是，若观察到现象，则说明该装置气密性良好。

这个图在做题的时候出现过很多次，学生错误情况也非常多，究其原因就是对气密性检查的本质关系理解不够，通过这道习题，既可以拓展学生的思维，也可以训练学生语言表达能力，并加深学生对气密性检查的认识。

三、总结

“双减”背景下，需要老师们精简给学生的习题，真正做到每道题能够有针对性帮助学生科学能力的提升，而通过了解模型学会理解系统内部之间的关系，通过建立模型去解决问题等都是非常有效的方法。命制出适合自己学生学情的习题，不仅能够诊断学生的能力水平，更能够提升学生的思维能力，培养科学素养。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）[M].北京：北京师范大学出版社,2022:16,16.

[2]刘仲林,赵晓春,程妍,魏巍.国外交叉科学（跨学科）研究新进展[J].河池学院学报，2009(1):8-12.

[3]史加祥.新课标背景下小学科学跨学科概念的理解与实践[J].中小学教材教学,2022(94):4-9.

[4]孔繁成.科学教育课程的跨学科概念界说[J].教育导刊,2022(11):53-59.