「2023年普通高校招生全國統一考試(全國卷)理科綜合能力測試」第21題，是一道生物學實驗題，該題圍繞「驗證鎂是植物生活的必需元素」展開，設(1)～(4)小題，其中(1)一(3)小題是3個錯誤的實驗方案，要求考生進行評價，(4)小題要求考生自己設計1個方案。個人認為，該題全面考查了學生設計實驗的能力、閱讀、理解和表述的能力、應用所學知識評價實驗方案、．過程和結果的能力。是一道較好地體現了高考命題指導思想和考試目標的代表性題目。
高考閱卷期間，筆者從5 000本(每本30份)考生答卷中隨機抽取2 300本，選擇每本座位號"01」的考生答卷作為研究物件，著重對考生解答21題的情況進行了統計分析，現將結果及個人的一些看法綜述如下：
本題滿分15分，抽樣統計平均為7．92分，通過率為53％，得滿分的佔2．4％，在考生設計的方案中，有水培法、砂基培養法；有單組實驗、等組實驗；設計的思路多種多樣。這與前幾年比，明顯改觀，它反映出一直處於薄弱環節的中學生物學實驗教學得到了加強，學生的生物科學素養明顯提高，說明普通中學的教育教學改革已初見成效。
通過對考生答卷中所出現的一些錯誤進行分析，也發現了一些普遍的問題，主要表現在以下幾個方面：
1 從科學方法的角度來看，實驗仍是薄弱環節
1)沒有掌握對照實驗設計的基本原理和方法對照，是科學實驗常用的基本方法，目的在於消除無關變數對實驗結果的影響，通常，乙個實驗分為實驗組和對照組。實驗組施加實驗變數的影響，對照組不受實驗變數的影響，除此之外，對照組與實驗組所受到的其他變數(即無關變數)的影響都是相同的。這樣才能認定實驗組與對照組的結果差異(如果有差異)是由實驗變數引起的。
在抽樣中發現，有23％的考生把對照組與實驗組相互混淆了。普遍的錯誤有：在對第(1)題的解釋中，將用蒸餾水培養的一組認定為實驗組，將用含鎂鹽的溶液培養的一組認定為對照組；在(4)題的解答中，把對照組設計為用不含鎂離子的完全營養液培養，把實驗組設計為用含植物必需的各種元素的完全培養液培養。
變數單一化，是對照實驗應遵循的基本原則，抽樣中發現不少考生不懂得這一原則或者是不能靈活運用這一原則解決實際問題。
要通過實驗驗證「鎂是植物生活的必需元素」，需培養植物，使之成活並體現出缺鎂症狀。影響植物生長發育的因素很多：陽光、溫度、空氣、水分和礦質元素等。
單是礦質元素，在已知的92種天然元素中，不同植物中至少已發現了60多種。普通含量較多的有10多種，如硫、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、矽、氯、鈉和鉛等，每一元素的缺乏，都可能影響植物的正常生長，而成為實驗的變數。而題目要求考慮的變數只有「鎂的影響」。
為此，實驗設計中應讓實驗組缺乏鎂，而在對照組中不能缺鎂，除了鎂這一因素之外，兩組中的其他條件則必須保證滿足植物正常的適宜條件下培養」都是為消除無關變數對實驗結果的干擾，使變數單一化。很多考生不明白其中的道理，出現一些不應有的錯誤，因此在自己設計的方案中有75.6％的考生沒有「向培養液中通氣」這一重要環節，部分考生甚至「把植物放在實驗室中培養」。
「先把植物
栽培在砂性土壤中，再給對照組澆完全培養液，實驗組澆缺鎂完全培養液」等等，多個變數影響著同一組實驗。
2)設計的方案缺乏可操作性乙個科學的實驗方案，除了理論上必須站得住腳，還應該在操作中能行得通。要使別人照著方案去作時，能得到預期的結果。不少考生在實驗設計中對這種可操作性考慮不周。
統計發現，有12％的考生設計為「取兩株生長一致的幼苗，一株培養在完全培養液中，另一株培養在缺鎂完全培養液中」，還有的則設計為「取1株生長正常的幼苗，先用缺鎂完全營養液培養，再用完全培養液培養」，這些思路，理論上看似可行，但在作物培養的實驗中，培養苗損傷、死亡是常見現象，每組只培養1株，若發生死苗、傷苗實驗就會前功盡棄。
也有考生提出「用去掉鎂的砂性土壤培養幼苗」，「將幼苗中運載mg2+的載體去掉」，「將植物體內的
mg2+分離出來」……多為紙上談兵。究其原因恐怕是操作太少、實踐太少。
2 從思維的角度來看，分析、綜合的能力不強
主要表現在以下方面：
1)只抓住一點不放，不能全面地看問題在對(1)～(3)的分析中，所抽樣本中有27％的考生只注意對照組與實驗組的設計中是否考慮了鎂的影響，對<1)中是否提供了植物生長的其他元素，植物能否正常生長置之不顧，對(2)和<3)中「砂性土壤」對植物的影響，視而不見。
因(1)的方案中，提到了「向培養液通氣」，一些考生便把注意力集中於此，認定(2)、(3)的錯誤發生在「沒有通氣」。殊不知，砂性土壤本身通氣狀況良好，無需另外人工通氣。同時，因為把注意的焦點集中在「通氣」上，一葉障目，不見森林，對實驗中植物是否得到了鎂也就顧不上了。
2)不能明辨因果，所作結論模稜兩可試題中，要求考生對方案(1)～(3)「能否達到實驗目的」做出判斷。不少考生認為「不一定」、「不確定」、「不肯定」，所作結論模稜兩可、令人費解。
3)浮於表面現象，找不到問題癥結根據題目要求，在對(1)～(3)的分析中，必須緊扣「能否達到實驗目的」，換句話說，就是要分析按題目中所提供的思路進行實驗時，能不能得到這樣的結論：鎂是植物生活所必需的元素。在錯答的考生中，很多只是指出了「植物不能正常生長」。
對於「為什麼不能正常生長」、「能不能達到實驗目的」，沒有進行深層次的闡述。
4)綜合處理資訊的能力不強從實驗設計這一角度來分析命題者的思路，本題3個實驗方案中，方案
(1)隱含了對照實驗設計的基本思路，即可以分成兩組，一組施加鎂，另一組排除鎂。方案(2)則暗示了對照實驗的設計應控制無關變數，使實驗變數單一化。方案(3)在(2)的基礎上，進一步提示可以用完全培養液、缺鎂完全培養液來控制變數。
將(1)～(3)所提供的資訊綜合起來，就可以模擬設計出1個完善的實驗方案，也就是第(4)題的答案。應該說，難度不大，但抽樣統計發現，(4)題的通過率只有50％，低於21題的53％，而且是0分的佔9％，得滿分的也只有9％，可見考生的綜合處理資訊的能力不強。
3 從知識角度來看，知識面窄，知識遷移和運用能力不強
本題所涉及的生物學原理主要是知識是植物的生長發育需要各種必需的礦質元素。這一知識點的初、高中生物學教材中都被強調，但一些學生不能將它遷移到新的情境中分析解決實際問題，例如對(1)題中提出的：「用蒸餾水和用加了鎂鹽的蒸餾水」培養植物時，植物能否正常生長，做出不正確判斷，有一部分學生甚至則認為植物體內的鎂可以被再度利用，物質不滅，培養液中提供不提供鎂，對植物生長發育影響不大。
反映出他們確是「死讀書」。
同時，從考生的答題中可以看出，不少考生對「完全培養液」、「缺素完全培養液」、「砂性土壤(結構和性質)」等缺乏了解、知識面狹窄。
4 從讀寫能力的角度來看，理解、表述能力亟待提高
本題是一道文字敘述題，題幹的敘述十分明確地表達了答題要求：1)判斷3個實驗能否達到實驗目的，
對所作判斷進行解釋；2)自己設計1個實驗。但無論是判斷、解釋還是設計都應扣住「驗證『鎂是植物生活的必需元素」』這一中心。部分考生役有理解題目的總體要求，把(1)一(3)的解答做成了對3個實驗中植物生長情況的**；部分考生則做成了對3個實驗錯誤處的修正。
部分考生答題中只作了判斷，不解釋判斷理由。
這些錯誤的出現，反映出閱讀理解能力不足。至於文字表述，撇開專業名詞術語方面的錯誤(可
能屬知識問題)不談，詞不達意者有之，表達不完整者有之，語言羅唆、又不能擊中要害者有之；前後自相矛盾者有之，語句不通順者更不乏其人。
綜上所述，問題不少。如何在教學中有效地解決這些問題，切實提高學生的綜合素質和能力，尚需廣大同仁共同努力。
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