核心素養(yǎng)立意下的高中生物學(xué)試題原創(chuàng)

周憶堂

(北京師范大學(xué)珠海附屬高級中學(xué) 珠海 519008)

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》(以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》)明確指出，命題應(yīng)以課程標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，指向?qū)W科核心素養(yǎng)的發(fā)展水平。生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)涉及四個維度： 生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任。如何圍繞生物學(xué)核心素養(yǎng)，將測評與教學(xué)統(tǒng)一起來，學(xué)有所測，這就需要有高質(zhì)量的、服務(wù)于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的測試題。本文以一道光合作用原創(chuàng)試題為例，談?wù)労诵乃仞B(yǎng)視野下的試題命制思路。

1 試題(原創(chuàng))呈現(xiàn)

例： (10分)二烷氨基乙醇羧酸脂(DA-6)，是一種新型的叔胺類植物生長調(diào)節(jié)劑。某科研小組研究了DA-6對不同光照強度下草莓光合作用的影響，對相關(guān)指標(biāo)進行了測定，結(jié)果如下表：

組別處理光合速率[mmol/(m2·s)]氣孔導(dǎo)度[mmol/(m2·s)]胞間CO2濃度[mmol/(m2·s)]Rubisco活性[μmol/(m2·s)]丙二醛(MDA)(μmol/g)①不遮光+清水10.10.1626038.22.12②不遮光+DA-615.20.2425542.11.93③遮光+清水8.30.1427825.32.74④遮光+DA-613.40.2326935.72.39

(注： 氣孔導(dǎo)度表示氣孔開張的程度；Rubisco是光合碳同化的關(guān)鍵酶；丙二醛(MDA)是膜脂過氧化產(chǎn)物，其含量與生物膜受損程度正相關(guān))

(1) 選擇組進行比較分析，發(fā)現(xiàn)氣孔導(dǎo)度不是遮光條件下光合速率下降的主要限制因素，其判斷依據(jù)是：。

(2) DA-6處理可提高不同光照強度下草莓葉片的光合速率，其中，對(遮光、不遮光)條件下的作用更為顯著；根據(jù)實驗數(shù)據(jù)推測，DA-6可能是通過，從而提高草莓葉片光合作用的暗反應(yīng)速率。

(3) DA-6是否也作用于草莓葉片的光反應(yīng)階段來緩解弱光帶來的不利影響？說出你做出推測的理由。。

參考答案： (1)①③或②④(1分)遮光條件下氣孔導(dǎo)度雖然減小，但胞間CO2濃度升高，并且Rubisco活性顯著降低(2分)。(2)遮光(1分)增大氣孔導(dǎo)度，增加CO2吸收量，同時能提高Rubisco活性，加快光合碳同化速率(2分)。(3)是(1分)DA-6處理組丙二醛(MDA)的含量明顯降低，能緩解葉綠體類囊體薄膜的損傷，從而緩解弱光帶來的不利影響(其他合理答案酌情給分)(3分)。

2 試題命制框架

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)要求用正確的生命觀念、科學(xué)探究思維來看待、分析與解決社會生產(chǎn)和生活中所遇到的生物學(xué)問題，正確分析自己所需要承擔(dān)的社會責(zé)任并用于實踐。因此，生物學(xué)試題應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的問題情境，讓學(xué)生充分表達(dá)思維狀況和邏輯推理水平，以學(xué)科核心素養(yǎng)為目標(biāo)、以實際問題為測試任務(wù)、以真實情境為測試載體、以生物學(xué)學(xué)科知識為解決問題的工具，構(gòu)建試題命制框架(圖1)。

圖1 以學(xué)科素養(yǎng)為基礎(chǔ)的試題命制框架

2.1 必備學(xué)科知識 必備學(xué)科知識是解決實際問題、完成核心素養(yǎng)測試目標(biāo)不可或缺的工具。本文例題是關(guān)于光合作用大概念的測試，需要學(xué)生能運用光合作用的相關(guān)原理知識來分析、解釋生產(chǎn)現(xiàn)象，更好地認(rèn)識光合作用原理在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。要比較完整地解答該題，學(xué)生除了需要掌握光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系、物質(zhì)轉(zhuǎn)變等光合作用相關(guān)知識，還需要掌握實驗探究的基本原則、結(jié)果分析等實驗相關(guān)知識。

2.2 構(gòu)建試題情境 《課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，試題情境應(yīng)圍繞現(xiàn)實問題(包括熱點問題)展開，盡量做到新穎、真實、科學(xué)、恰當(dāng)，有一定的信息量和復(fù)雜度，能夠成為學(xué)生運用學(xué)科知識分析和解決實際問題的載體。本文例題的命題背景材料來源于專業(yè)研究論文[1]。首先，尋找論文與高中生物學(xué)知識的契合點，選取相關(guān)數(shù)據(jù)信息；然后對數(shù)據(jù)表達(dá)進行一定的轉(zhuǎn)化處理，將論文中的坐標(biāo)圖轉(zhuǎn)變成表格，并賦予輔助性信息，使試題的表述和指向更明確、清晰、直接，確保了題目的公平性、科學(xué)性和規(guī)范性。

2.3 設(shè)置問題 從某種意義上講，試題的質(zhì)量取決于問題的設(shè)置。試題從知識能力立意到核心素養(yǎng)立意的轉(zhuǎn)變，不是基于知識的變化，而是因為立意不同引起的問題情境和設(shè)問方式的變化。本文例題選取的情境是科學(xué)實驗的方法和數(shù)據(jù)，筆者圍繞“實驗原則”“結(jié)果分析”“因果推理”等視角進行設(shè)問，以期考查學(xué)生的實驗探究、科學(xué)思維等能力。問題(1)考查學(xué)生對實驗對照原則的把握；問題(2)需要學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)進行分析，并透過實驗現(xiàn)象進行溯因推理，考查學(xué)生的信息獲取能力及邏輯思維能力；問題(3)鼓勵學(xué)生創(chuàng)新思維，問題有一定的思維張力，要求學(xué)生能根據(jù)不同處理組中丙二醛含量的變化規(guī)律，結(jié)合輔助信息，進行因果推理，做出正確判斷。

3 試題考查的生物學(xué)核心素養(yǎng)分析

本文例題基于對光合作用知識考查的需要，創(chuàng)設(shè)真實的試題情境，多角度、逐層遞進地設(shè)置有價值的實際問題，實現(xiàn)對生物學(xué)學(xué)科主干知識、學(xué)科能力和核心素養(yǎng)的考查，促進學(xué)生認(rèn)識生物與人類活動的密切關(guān)系，關(guān)注人類的生產(chǎn)生活等實際問題，培養(yǎng)學(xué)生的參與意識和社會責(zé)任意識。例題所涉及的生物學(xué)核心素養(yǎng)及其級別見表1。

表1 本文例題核心素養(yǎng)的表現(xiàn)及其級別

4 測試反饋

該例題在學(xué)校的高三模擬考試中進行了實測。測試學(xué)校的學(xué)生學(xué)習(xí)水平大概位于廣東省平均水平，因此，對試題進行評價有一定的說服力。本次考試參考人數(shù)為532人，得分情況如圖2。試題難度系數(shù)為0.45，屬于中等偏難題，和近兩年高考試題難度基本吻合。區(qū)分度為0.56，能較好區(qū)分不同水平受試者的程度。該試題要求學(xué)生必備的學(xué)科知識是光合作用過程及原理，將解題失敗歸因于知識不足，顯然是不合理的。楊帆[2]等人在“問題空間”理論的基礎(chǔ)上，從試題的問題情境、問題空間、答案表達(dá)等三方面建立了能力指標(biāo)體系，為解析試題難度提供了依據(jù)。該題的問題情境以表格形式呈現(xiàn)，考查學(xué)生從表格中獲取相關(guān)信息的能力。例如第(2)問第一空，需要學(xué)生進行數(shù)據(jù)處理，而很多學(xué)生簡單比較光合速率的絕對數(shù)值，做出錯誤答案。該題的問題空間有一定的廣度和深度，從問題的起始狀態(tài)(DA-6處理、遮光處理)到問題的目標(biāo)狀態(tài)(光合速率的改變)的轉(zhuǎn)變過程中，需要激活的知識點多。第(2)(3)題需要學(xué)生分別從暗反應(yīng)和光反應(yīng)兩方面去解答光合速率變化的原因，這體現(xiàn)了問題空間的廣度；在解決某一方面的問題時，又需要學(xué)生構(gòu)建因果鏈，例如第(3)小題，學(xué)生必須建立因果關(guān)系： 起始狀態(tài)(DA-6處理、丙二醛含量低)→類囊體膜過氧化程度輕→目標(biāo)狀態(tài)(光反應(yīng)提高)，這體現(xiàn)了問題空間的深度。學(xué)生在解決問題過程中，不同學(xué)生的問題空間差異很大，有些學(xué)生思維混亂，出現(xiàn)強制因果(如： 將Rubisco活性的變化認(rèn)為影響光反應(yīng)的直接因素)或顛倒因果(如： 認(rèn)為丙二醛的增多是導(dǎo)致生物膜受損的原因)等的錯誤。答案表達(dá)體現(xiàn)學(xué)生的有效表達(dá)能力，該試題的文字表達(dá)量大，完整答題需要的文字量達(dá)160字左右，學(xué)生在解答該題過程中，答案表達(dá)也是一大失分原因，主要體現(xiàn)在條理不清晰、層次不明確、邏輯不嚴(yán)謹(jǐn)。

圖2 試題得分情況分布

5 命題思考

學(xué)科知識是發(fā)展核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)。命題應(yīng)立足于學(xué)科知識，但又不能拘泥于學(xué)科知識，重在知識的運用過程中考查學(xué)生的核心素養(yǎng)。知識是有境域性特征的，知識的境域性決定了對知識的學(xué)習(xí)不應(yīng)該僅僅是對知識外在表征的符號體系的簡單掌握，而是有必要在情境中獲得知識的全面理解和價值辯護。因此，指向核心素養(yǎng)的試題命制，就有賴于情境的構(gòu)建?！墩n程標(biāo)準(zhǔn)》指出，試題情境應(yīng)圍繞現(xiàn)實問題(包括熱點問題)展開，盡量做到新穎、真實、科學(xué)、恰當(dāng)，有一定的信息量和適當(dāng)?shù)膹?fù)雜度，能夠成為學(xué)生運用學(xué)科知識分析和解決問題的載體。本文例題選擇科技論文作為命題情境素材，有一定的真實性和科學(xué)性。同時，為了滿足學(xué)生認(rèn)知的“最近發(fā)展區(qū)”，對背景材料進行適當(dāng)?shù)暮喕幚?，并配以輔助信息，避免學(xué)生對情境的理解產(chǎn)生模糊認(rèn)識，減少學(xué)生非結(jié)構(gòu)性的應(yīng)答障礙，提高試題的效度和信度。

簡單的填空題是不利于考查學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的，碎片化的知識極大限制學(xué)生的思維水平的發(fā)揮，無法滿足評價學(xué)科核心素養(yǎng)這一根本目標(biāo)。試題情境是問題產(chǎn)生的源泉，也是答案構(gòu)思的“對接點”。本文例題選取的是科技實驗素材，試題之“問”，一是要讓學(xué)生體驗實驗的過程和設(shè)計原則，因此設(shè)計了問題(1)，考查學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)；二是要讓學(xué)生透過實驗現(xiàn)象，揭示學(xué)科知識本質(zhì)，故而設(shè)計問題(2)(3)，引導(dǎo)學(xué)生進行因果推理，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)。不同指向的問題，體現(xiàn)思維的多樣性與靈活性；不同難度的問題，體現(xiàn)素養(yǎng)要求的層次性?；谠囶}情境的設(shè)問要有清晰的層次和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿?，指向核心素養(yǎng)的不同水平。