生物學(xué)信息分析題的編制與運(yùn)用

李秋石

(河北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 石家莊 050024) 郭麗媛 (河北省武安市第十中學(xué) 056300)

情境認(rèn)知理論認(rèn)為“知識(shí)是情境化的”“學(xué)習(xí)與認(rèn)知基本上是情境性的”。當(dāng)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的是那些脫離情境的事實(shí)性知識(shí)，對(duì)他們的理解是毫無(wú)意義的。采用基于真實(shí)情境編制的試題來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生，既能促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，也能提高他們對(duì)知識(shí)的遷移能力。生物學(xué)信息分析題正是以真實(shí)情境為依托的試題類型，將學(xué)習(xí)者與其生活的環(huán)境相聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)生體驗(yàn)運(yùn)用獲得的知識(shí)和技能去解決實(shí)際問(wèn)題。

1 生物學(xué)信息分析題的概念

生物學(xué)信息分析題是指以與生物學(xué)有關(guān)的具體的材料信息為背景，要求學(xué)生能夠運(yùn)用生物學(xué)的概念、原理和方法，對(duì)題干中的材料信息進(jìn)行解釋，并解決相關(guān)問(wèn)題的試題。試題的材料取材廣泛，主要包括以下幾個(gè)方面：與生物學(xué)有關(guān)的生活現(xiàn)象、社會(huì)事件、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、食品醫(yī)療、環(huán)境保護(hù)、科技動(dòng)態(tài)、生物科學(xué)史等。生物學(xué)信息分析題的資料在呈現(xiàn)方式上，除了文字?jǐn)⑹龅姆绞酵猓械倪€結(jié)合表格、示意圖、曲線圖、柱狀圖等。由于生物學(xué)信息分析題的背景資料聯(lián)系實(shí)際，學(xué)生在解答該類試題時(shí)，首先要閱讀資料，從中獲取有效信息，并綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題。因此，對(duì)于學(xué)生提升能力有至關(guān)重要的作用。

2 生物學(xué)信息分析題的編制

2.1 資料的搜集與篩選 豐富的生物學(xué)信息是編制信息分析題的首要因素，試題資料搜集的途徑、方法以及對(duì)資料信息進(jìn)行篩選是編制信息分析題的出發(fā)點(diǎn)?？梢詮囊韵峦緩街兴鸭Y料：從生物學(xué)文獻(xiàn)中提煉試題資料，從網(wǎng)絡(luò)、電視中尋找試題資料，從書籍雜志中挖掘試題資料，從生活實(shí)際中發(fā)現(xiàn)試題資料，從已有的生物試題中演變出新的試題資料。

面對(duì)搜集到的大量資料，如何篩選出質(zhì)量較高又適合編制試題的資料，應(yīng)當(dāng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：資料科學(xué)、可信，能經(jīng)得起推敲；資料新穎、有深度，有一定的信息量；資料可被學(xué)生接受，在學(xué)生的認(rèn)知范圍內(nèi)；資料有價(jià)值，與生物學(xué)知識(shí)聯(lián)系緊密，能夠在一定程度上對(duì)學(xué)生的知識(shí)和能力進(jìn)行考查，并向?qū)W生傳遞生物學(xué)與生活、社會(huì)、科技緊密聯(lián)系的信息。如“細(xì)胞重編程改寫細(xì)胞命運(yùn)”一文內(nèi)容新穎，蘊(yùn)含了一些與高中生物學(xué)知識(shí)緊密聯(lián)系的信息內(nèi)容，并且在學(xué)生的接受范圍內(nèi)。因此，可以從中提煉出相關(guān)信息編制為生物學(xué)信息分析題[1]。

2.2 考點(diǎn)的挖掘與確立 挖掘和確立資料中的考點(diǎn)是編制信息分析題的關(guān)鍵，教師不僅要熟悉教材的內(nèi)容，還要對(duì)教材中的知識(shí)體系進(jìn)行梳理和重組。教師頭腦中的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)越復(fù)雜，挖掘出的考點(diǎn)就越多，試題所考查的知識(shí)面就越廣泛，對(duì)學(xué)生的分析能力、綜合運(yùn)用知識(shí)能力的培養(yǎng)就越有效[2]。以“細(xì)胞重編程改革細(xì)胞命運(yùn)”一文為例，挖掘考點(diǎn)時(shí)，可以遵循以下步驟：

(1)仔細(xì)分析資料，確定資料中所涉及的中心問(wèn)題。上述文獻(xiàn)中，介紹了細(xì)胞的重編程，仔細(xì)分析該過(guò)程即可得知，該過(guò)程運(yùn)用了轉(zhuǎn)基因技術(shù)。因此，涉及的中心問(wèn)題可以定為基因工程。

(2)結(jié)合教材內(nèi)容，建立與該中心問(wèn)題相關(guān)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。在教材中與基因工程相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容主要有基因工程的原理、工具、操作步驟，以及基因工程的應(yīng)用等。

(3)研讀資料信息，從資料中盡可能多地挖掘其他考點(diǎn)。認(rèn)真研讀文獻(xiàn)，可以找出4個(gè)與該資料內(nèi)容有聯(lián)系的知識(shí)點(diǎn)：①?gòu)摹澳孓D(zhuǎn)錄病毒侵染”可以考查逆轉(zhuǎn)錄的相關(guān)內(nèi)容；②從“成纖維細(xì)胞重編程成為iPS細(xì)胞”可以考查細(xì)胞工程的相關(guān)內(nèi)容；③從“iPS細(xì)胞類似胚胎干細(xì)胞”可以考查胚胎干細(xì)胞的相關(guān)內(nèi)容；④從“iPS細(xì)胞可分化為神經(jīng)細(xì)胞等”可以考查細(xì)胞分化的相關(guān)內(nèi)容。

為保證挖掘的考點(diǎn)的準(zhǔn)確性和價(jià)值性，在挖掘過(guò)程中，不僅要參考以上步驟，同時(shí)還應(yīng)保證挖掘的考點(diǎn)符合以下幾點(diǎn)：在教學(xué)內(nèi)容和考試大綱的范圍內(nèi)；與資料信息聯(lián)系緊密；能實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生檢測(cè)的目的；盡量達(dá)到“由點(diǎn)到面”的綜合效果。

采用沒(méi)有經(jīng)過(guò)目標(biāo)分層的知識(shí)點(diǎn)來(lái)檢測(cè)學(xué)生，無(wú)法充分發(fā)揮試題的評(píng)價(jià)功能，若要使挖掘的考點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的檢測(cè)，以及對(duì)學(xué)生能力的考查，必須要明確考點(diǎn)考查的方向和目標(biāo)層次， 即確立考查目標(biāo)。確立考查目標(biāo)時(shí)可以依據(jù)考綱的要求，即考試內(nèi)容的范圍與要求以及考試的能力與要求，有利于明確試題的考查方向和要求學(xué)生掌握的程度；可以依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定，即每模塊的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，有利于確定考點(diǎn)所屬的主題和考查的目標(biāo)層次；可以依據(jù)學(xué)生的學(xué)情，即學(xué)生的認(rèn)知水平，有利于把握考點(diǎn)的綜合性和難易度；可以依據(jù)教學(xué)重難點(diǎn)和學(xué)生的易錯(cuò)點(diǎn)，有利于加深學(xué)生對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)的記憶和理解，及時(shí)糾正學(xué)生對(duì)生物學(xué)知識(shí)理解上的錯(cuò)誤。

通過(guò)對(duì)上述文獻(xiàn)中挖掘的考點(diǎn)的分析，確立該題的考查目標(biāo)有：說(shuō)明基因工程的原理，舉例說(shuō)出基因工程的工具，討論胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用，簡(jiǎn)述動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)，說(shuō)明細(xì)胞的分化，判別轉(zhuǎn)錄與逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程等。

2.3 資料的加工與分類 對(duì)資料的加工要注意精煉、明確，過(guò)多的無(wú)用信息會(huì)干擾學(xué)生正常思維，影響學(xué)生的答題結(jié)果。明確表達(dá)題意，資料中的詞語(yǔ)使用規(guī)范，語(yǔ)句簡(jiǎn)單明了，沒(méi)有歧義；需要進(jìn)行圖文轉(zhuǎn)換的，要正確掌握?qǐng)D表中的數(shù)字、符號(hào)、變量、圖形等特定的含義；需要將多個(gè)資料合并重組的，要注意資料之間的關(guān)聯(lián)。如果資料中必須使用生物學(xué)中的特例性知識(shí)，需要明確表述，使試題科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)易懂。

針對(duì)上述的考查目標(biāo)，對(duì)文獻(xiàn)中信息進(jìn)行提煉、重組、改編，最終編制的試題題干情境為：2012年日本的山中伸彌教授被授予諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。他將小鼠的體細(xì)胞重新編程，得到一種類似胚胎干細(xì)胞的細(xì)胞類型——誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)(圖1)。這些iPS細(xì)胞可進(jìn)一步分化為神經(jīng)細(xì)胞、骨髓細(xì)胞等。這一成果顛覆了科學(xué)界之前認(rèn)定的細(xì)胞的分化是不可逆的，意味著成熟細(xì)胞可以實(shí)現(xiàn) “返老還童”。

圖1 iPS細(xì)胞產(chǎn)生過(guò)程

當(dāng)積存的生物學(xué)資料達(dá)到一定量，可以將其編制為試題，并形成一個(gè)試題集時(shí)，有必要對(duì)編制的生物學(xué)信息分析題進(jìn)行分類，這樣有利于試題的保存和教師的及時(shí)調(diào)用。在進(jìn)行分類時(shí)，不同的教師有不同的分類習(xí)慣，可以按照資料的類型分類，如分成社會(huì)事件、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、食品醫(yī)療、環(huán)境保護(hù)、科技動(dòng)態(tài)、生物科學(xué)史等。也可以按照試題的考點(diǎn)來(lái)分類，如以教材中的章節(jié)為分類依據(jù)，或者以課程標(biāo)準(zhǔn)中的模塊的內(nèi)容為分類依據(jù)，這樣有利于教師在講解某知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可以找到相關(guān)試題來(lái)檢測(cè)學(xué)生。

2.4 問(wèn)題的設(shè)置與評(píng)價(jià) 設(shè)置問(wèn)題是編制信息分析題的最終歸宿。在日常練習(xí)中，生物學(xué)試題的類型有很多種，包括選擇、判斷、填空、簡(jiǎn)答、繪圖、連線、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等，而信息分析題最常見的類型有選擇、填空、簡(jiǎn)答以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[3]。選擇哪種類型的問(wèn)題，可以依據(jù)該題的考查目標(biāo)，從考查的知識(shí)層次和考查的能力層次兩方面，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況和教師測(cè)試的需要來(lái)定。

根據(jù)上述考查目標(biāo)，結(jié)合題干的情境，可以設(shè)置相關(guān)問(wèn)題，本試題設(shè)置的問(wèn)題類型有選擇，填空和簡(jiǎn)答。例如，針對(duì)基因工程的原理和工具的考查目標(biāo)，可以設(shè)置問(wèn)題為：“將四種轉(zhuǎn)錄因子的基因?qū)胄∈蟪衫w維細(xì)胞的過(guò)程應(yīng)用到了________技術(shù)，該工程操作的最基本的工具有________，________，________。針對(duì)胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用的考查目標(biāo)，可以設(shè)置問(wèn)題為“胚胎干細(xì)胞來(lái)源于胚胎，自從誕生之日起由于受到許多倫理方面的反對(duì)，從而制約了胚胎干細(xì)胞的研究，iPS細(xì)胞的出現(xiàn)挽救了干細(xì)胞，請(qǐng)簡(jiǎn)述iPS細(xì)胞的應(yīng)用價(jià)值。

質(zhì)量好的試題應(yīng)當(dāng)有利于學(xué)生鞏固、加深基礎(chǔ)知識(shí)，深化對(duì)生物學(xué)概念和原理的理解；有利于學(xué)生能力的發(fā)展和提高，科學(xué)地運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)和方法解決問(wèn)題。因此，對(duì)設(shè)置的問(wèn)題應(yīng)從以下四個(gè)特性進(jìn)行評(píng)價(jià)：?jiǎn)栴}的科學(xué)性，問(wèn)題能經(jīng)得起推敲，問(wèn)題的答案不能模棱兩可，更不允許出現(xiàn)知識(shí)性的錯(cuò)誤；情境的貼合性，問(wèn)題所考查的知識(shí)點(diǎn)最好與試題的情境有一定關(guān)聯(lián)；難度的適宜性，問(wèn)題的難易度要適宜，針對(duì)不同的知識(shí)內(nèi)容，不同層次的學(xué)生，要有所區(qū)分；思維的發(fā)展性，設(shè)置的問(wèn)題不僅能夠體現(xiàn)對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的檢測(cè)，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生能力的考查，同時(shí)對(duì)學(xué)生情感態(tài)度價(jià)值觀的培養(yǎng)也有一定的幫助。