普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)生物學(xué)科核心素養(yǎng)的測評研究

閆白洋

(上海市行知中學(xué) 201900)

隨著知識經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對未來人才的能力素養(yǎng)要求的不斷提高，培育核心素養(yǎng)成為世界各國基礎(chǔ)教育理論研究和實踐變革的大趨勢。經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)界定核心素養(yǎng)的內(nèi)涵是“運用知識、技能和態(tài)度滿足特定情境中需要的復(fù)雜能力”[1]。我國制定的“核心素養(yǎng)”是指，“學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段的教育過程中逐步形成起來的適應(yīng)個人終身發(fā)展與社會發(fā)展的人格品質(zhì)與關(guān)鍵能力[2]”。教育部在2014年頒布的《教育部關(guān)于深化課程改革，落實立德樹人根本任務(wù)的意見》文件中，明確提出要“研究制定學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”,“依據(jù)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系……完善高校和中小學(xué)課程教學(xué)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)”。并于2015年啟動全國課程標(biāo)準(zhǔn)核心素養(yǎng)的測評。

上海市在綜合教育改革中提出，基于全面質(zhì)量觀的評價政策是推動核心素養(yǎng)課程改革的重要舉措，用中高考改革倒逼課程與教學(xué)改革[3]。生物學(xué)科的核心素養(yǎng)包括生命觀念、理性思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任，2016年高考上海生命科學(xué)試卷部分題目已經(jīng)嘗試對學(xué)生核心素養(yǎng)進(jìn)行測評，可為全國核心素養(yǎng)的評價提供思考。現(xiàn)研究分析如下：

1 科學(xué)探究核心素養(yǎng)的測評

科學(xué)探究核心素養(yǎng)是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學(xué)問題，針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問、實驗設(shè)計、方案實施以及結(jié)果的交流與討論。在開展不同的工作中，都樂于并善于團(tuán)隊合作?？茖W(xué)探究核心素養(yǎng)的測評要求是學(xué)生能否針對日常生活的真實情境提出清晰、有價值的和可探究的生命科學(xué)問題；能否基于對相關(guān)資料的查閱，設(shè)計并實施恰當(dāng)可行的方案；能否運用多種方法如實記錄，并運用數(shù)學(xué)方法分析實驗結(jié)果；能否在團(tuán)隊中起組織和引領(lǐng)作用，并運用科學(xué)術(shù)語精確闡述實驗結(jié)果，并展開交流。

例如，綜合第(六)題(2016年上海高考)：通過探究“尾損傷是否影響蝌蚪的游泳速度”完成對學(xué)生設(shè)計實驗、采集數(shù)據(jù)、分析實驗結(jié)果并得出實驗結(jié)論等科學(xué)探究核心素養(yǎng)的測評。原題如下：

【研究背景】蝌蚪遭遇捕食者攻擊時，尾部會發(fā)生不同程度的損傷。

【問題提出】尾損傷是否影響蝌蚪的游泳速度？

【研究假設(shè)】輕微尾損傷對游泳速度不會有明顯的影響。

【實驗設(shè)計】

(1)采集某地多個水塘中特定發(fā)育期的林蛙蝌蚪回實驗室飼養(yǎng)。對在多個水塘中取樣的最合理解釋是________。

A．?dāng)U大樣本數(shù)量 B．增加樣本種類

C．增加取樣隨機(jī)性 D．均衡性別比例

(2)為使蝌蚪更好地適應(yīng)飼養(yǎng)箱環(huán)境，控制因素應(yīng)包括________(多選)。

A．水溫 B．室溫 C．濕度 D．水生植物

(3)選尾部完整的蝌蚪，統(tǒng)一編號后分為3組，用于尾損傷處理。分組的最重要依據(jù)是________和________(從下列關(guān)鍵詞中選擇：蝌蚪顏色，尾長，來源地，游泳速度，蝌蚪編號)

根據(jù)尾損傷處理情況，將上述3組蝌蚪命名為輕微損傷組(QW)、嚴(yán)重?fù)p傷組(YZ)和對照組(不損傷，CO)，待傷口愈合后進(jìn)行后續(xù)實驗。

【數(shù)據(jù)采集】記錄實驗數(shù)據(jù)，包括編號、組別、原始尾長、斷尾前游泳速度(V1)、斷尾后尾長以及斷尾后游泳速度(V2)。

【實驗結(jié)果】

(4)圖1所示實驗數(shù)據(jù)處理方式中，能支持研究假設(shè)的有________和________。

圖1 實驗數(shù)據(jù)處理方式

科學(xué)探究核心素養(yǎng)注重對學(xué)生實際探究或?qū)嶒炦^程中的行為表現(xiàn)進(jìn)行測評，但是這種行為表現(xiàn)在當(dāng)前評級制度中較難評價。只能通過具體情境測評學(xué)生科學(xué)探究過程中的表現(xiàn)。例如，此題中小題(1)～(3)測評學(xué)生的實驗設(shè)計能力，包括取樣、控制變量和分組依據(jù)；小題(4)測評學(xué)生創(chuàng)造性地運用數(shù)學(xué)方法分析實驗結(jié)果，并得出正確的實驗結(jié)論。學(xué)生的答題分?jǐn)?shù)可間接反映出學(xué)生科學(xué)探究核心素養(yǎng)水平的高低，具有重要的測評價值。但是科學(xué)探究核心素養(yǎng)中“在開展不同的工作中，都樂于并善于團(tuán)隊合作”沒有具體體現(xiàn)，也是測評的難點。參考答案：(1)C；(2)AD；(3)尾長、游泳速度；(4)①④。

2 理性思維核心素養(yǎng)的測評

理性思維是指崇尚并形成科學(xué)思維的習(xí)慣；能夠運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模和批判性思維等方法探討生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會議題。理性思維核心素養(yǎng)的測評要求是學(xué)生能否在新的問題情境中，采用適當(dāng)?shù)目茖W(xué)思維方法揭示生物學(xué)規(guī)律或機(jī)制，并選用恰當(dāng)?shù)姆绞奖磉_(dá)、闡明其內(nèi)涵。在面對生活中與生物學(xué)的相關(guān)問題并做出決策時，能否利用多個相關(guān)的生物學(xué)概念或原理，通過邏輯推理從支持和反對某個觀點的兩個角度闡明個人立場。

例如，選擇題第21、26題，綜合第(二)、(三)題(2016年上海高考)。其中綜合第(三)題通過“酵母某突變株的細(xì)胞周期進(jìn)程及核物質(zhì)的分配”情境完成對歸納與概括、演繹與推理等理性思維的測評。原題：酵母菌某突變株的細(xì)胞周期進(jìn)程及核物質(zhì)的分配與野生型相同，但細(xì)胞分裂的結(jié)果不同(圖2)。

線粒體分配與細(xì)胞質(zhì)分裂之間的關(guān)系

(1)據(jù)圖判斷，該突變株發(fā)生一次細(xì)胞分裂后，其中1個子細(xì)胞________。

A．未獲得親代細(xì)胞的線粒體

B．獲得親代細(xì)胞45%左右的線粒體

C．未獲得親代細(xì)胞的核物質(zhì)

D．獲得親代細(xì)胞65%左右的細(xì)胞質(zhì)

圖2 突變株細(xì)胞分裂過程

(2)該突變株的細(xì)胞周期長度是________(填下列編號)，結(jié)合圖2及細(xì)胞周期、細(xì)胞分裂的相關(guān)知識，寫出分析過程________。

①約25 min ②約40 min

③約45 min ④90 min以上

此題要求學(xué)生根據(jù)圖2的實驗結(jié)果，利用歸納與概括、演繹與推理等理性思維探討酵母菌某突變株細(xì)胞分裂的生命現(xiàn)象和規(guī)律。橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)有兩個，一是較小子細(xì)胞獲得親代細(xì)胞線粒體的比例，一是較小子細(xì)胞獲得親代細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)比例。從圖2可以看出在細(xì)胞分裂完成時，較小子細(xì)胞獲得親代細(xì)胞的線粒體比例和細(xì)胞質(zhì)的比例均在35%～40%之間。由此推理可得小題(1)選項D是正確的；小題(2)測評學(xué)生的演繹與推理能力，通過細(xì)胞周期的組成、據(jù)圖推理分裂期前期時間、再對間期時間進(jìn)行推測等方能完成此題的解答，此題可反映出學(xué)生理性思維核心素養(yǎng)水平的高低。小題(2)參考答案：④；完整的細(xì)胞周期包括間期和分裂期，且間期遠(yuǎn)長于分裂期；圖中所示在-20 min時，線粒體第一次分向細(xì)胞兩極，結(jié)合題中信息，線粒體分向兩極由紡錘體推動，則在-20 min時，細(xì)胞已經(jīng)至少處于分裂期的前期，如圖所示分裂期至少為45 min；據(jù)以上兩點，該細(xì)胞的細(xì)胞周期應(yīng)該大于90 min。

3 生命觀念核心素養(yǎng)的測評

生命是源于自然隨機(jī)事件且能在與環(huán)境互作中保留下來的具有新陳代謝和自我復(fù)制特征的物質(zhì)形態(tài)，生命是結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一體，無貴賤之分。生命觀念是指對觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽象，是經(jīng)過實證后的想法或觀點，有助于理解或解釋較大范圍的相關(guān)事件和現(xiàn)象。學(xué)生應(yīng)該在較好地理解生物學(xué)概念性知識的基礎(chǔ)上形成生命觀念。例如，結(jié)構(gòu)與功能觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)與能量觀等，并能夠用生命觀念認(rèn)識生命世界、解釋生命現(xiàn)象。生命觀念核心素養(yǎng)的測評要求是學(xué)生是否具有結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念和生物進(jìn)化觀念，并能基于這些觀點識別身邊的虛假宣傳和無科學(xué)依據(jù)的傳言；是否具有物質(zhì)代謝和能量觀，并能指導(dǎo)、解決生產(chǎn)和實踐中的具體問題；是否具有穩(wěn)態(tài)與平衡觀，并能指導(dǎo)人的健康生活方式；能否指出某一生態(tài)系統(tǒng)中的構(gòu)成要素及影響其平衡的因素。

例如，選擇題第12、13、18題，綜合第(一)題(2016年上海高考)。其中，綜合第(一)題通過“太平洋某部分島嶼上幾種鳥類的分布及遷移情況”的情境測評學(xué)生在生物學(xué)概念知識基礎(chǔ)上形成進(jìn)化與適應(yīng)觀，并用此觀念解釋生命現(xiàn)象的能力。原題如下：

圖3 太平洋某部分島嶼上幾種鳥類的分布及遷移情況

圖4 其中S鳥不同種群的等位基因頻率與代數(shù)的關(guān)系(n代表種群個體數(shù))

(1)圖3顯示，相對于X島，Y島上鳥的________多樣性減小。

(2)據(jù)圖4判斷，隨著繁殖代數(shù)的增加，下列表述正確的是________(多選)。

A．群體越小，某些基因消失的概率越大

B．群體越小，種群基因越偏離原始種群

C．群體越大，種群遺傳多樣性越易消失

D．群體越大，種群純合子越傾向于增加

(3)除自然因素外，影響鳥類群體數(shù)量的人為因素有________(多選)。

A．棲息地開發(fā) B．烈性病毒的出現(xiàn)

C．棲息地污染 D．棲息地因地震被島嶼化

小題(1)測評學(xué)生在理解遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣概念知識的基礎(chǔ)上，比較X島和Y島生物多樣性的差異所在。從圖3可以看出，對于X島而言，Y島上鳥的種類和數(shù)目均較少，可以判斷答案：遺傳多樣性和物種多樣性均減少。小題(2)測評學(xué)生利用進(jìn)化實質(zhì)和基因頻率的觀念解釋種群個體數(shù)與遺傳多樣性的關(guān)系，從圖4可以看出，個體數(shù)25，在20代左右a的基因頻率為1，A基因消失，個體數(shù)50，在第27代左右a的基因頻率為0，a基因消失，并逐漸偏離原始種群，遺傳多樣性減少，可判斷答案：AB；小題(3)測評學(xué)生在生物進(jìn)化觀念下識別影響鳥類群體數(shù)量變化的人為因素，明確人類對生物多樣性的影響方式，答案：AC。此大題可測評學(xué)生生命觀念核心素養(yǎng)水平的高低。

4 社會責(zé)任核心素養(yǎng)的測評

社會責(zé)任是指基于生物學(xué)的認(rèn)識參與個人與社會事務(wù)的討論，做出理性解釋和判斷，嘗試解決生產(chǎn)生活中的生物學(xué)問題的擔(dān)當(dāng)和能力。學(xué)生應(yīng)能夠關(guān)注涉及生物學(xué)的社會議題，參與討論并做出理性解釋，辨別迷信和偽科學(xué)；主動向他人宣傳健康生活、關(guān)愛生命和保護(hù)環(huán)境等相關(guān)知識；結(jié)合本地資源開展科學(xué)實踐，嘗試解決現(xiàn)實生活中與生物學(xué)相關(guān)的問題。社會責(zé)任核心素養(yǎng)的測評要求是針對現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)在社會生活中的應(yīng)用，基于生物學(xué)的基本觀點，能否辨別并揭穿偽科學(xué)；制定并踐行健康生活計劃；結(jié)合家庭成員的健康狀況，能否合理配置家庭小藥箱；向他人宣傳毒品的危害及傳染病的防控措施；參與當(dāng)?shù)丨h(huán)保建議的討論；能否通過科學(xué)實踐，嘗試解決現(xiàn)實生活中的生物學(xué)問題。

例如,選擇題第1、9題，綜合第(五)、(七)題(2016年上海高考)。其中，綜合第(七)題是通過“肥胖影響血壓的原理”的情境，測評學(xué)生關(guān)注社會普遍存在的肥胖現(xiàn)象，參與討論并做出肥胖及對血壓影響的理性解釋。原題：在一項研究中，給予實驗組小鼠20周高脂肪食物(HFD)，之后4周喂養(yǎng)正常食物(CON)；對照組始終喂養(yǎng)正常食物。期間測定兩組小鼠的體重、血壓等指標(biāo)(圖5圖中陰影表示兩組間存在顯著差異)。進(jìn)一步探究肥胖影響血壓的機(jī)理，結(jié)果如圖6。其中瘦素(Leptin)是一種脂肪組織表達(dá)的激素，具有調(diào)節(jié)能量代謝等功能。

圖5 小鼠體重、血壓的測量結(jié)果

圖6 探究肥胖影響血壓的機(jī)理實驗結(jié)果

(1)據(jù)圖5，下列說法正確的是________(多選)。

A．HFD喂養(yǎng)顯著增加體重，CON喂養(yǎng)可降低體重

B．HFD喂養(yǎng)對小鼠體重和收縮壓的改變是同步的

C．HFD喂養(yǎng)顯著增加收縮壓，CON喂養(yǎng)可恢復(fù)血壓水平

D．HFD喂養(yǎng)導(dǎo)致的收縮壓升高是通過改變體重實現(xiàn)的

(2)據(jù)圖6，下列分析正確的是________(多選)。

A．瘦素與野生型小鼠收縮壓的維持有關(guān)

B．瘦素基因缺陷導(dǎo)致的體重增加與食物中的脂肪含量無關(guān)

C.瘦素基因缺陷型肥胖小鼠收縮壓的升高依賴于瘦素的存在

D.HFD喂養(yǎng)導(dǎo)致的體重增加是通過調(diào)節(jié)瘦素表達(dá)水平實現(xiàn)的

該題以小白鼠為研究對象，研究不同飲食對小白鼠體重和血壓的影響以及肥胖對血壓影響的機(jī)理。通過該題的回答，測評學(xué)生對社會問題的關(guān)注及對現(xiàn)象的理性解釋，并形成健康的生活方式，此題可測評學(xué)生社會責(zé)任核心素養(yǎng)水平的高低。小題(1)要求中學(xué)生能根據(jù)圖5的數(shù)據(jù)分析出高脂肪食物對小白鼠體重和收縮壓的影響，據(jù)圖分析0～20周的高脂肪食物(HFD)能夠明顯增加小白鼠的體重和收縮壓，在20～24周正常食物(CON)飼喂下體重和收縮壓開始下降，但整個過程均高于對照。但是對體重和收縮壓的影響并不同步，尤其在12～20周，體重繼續(xù)增加，而收縮壓基本不變，所以小題(1)答案：AC；小題(2)要求學(xué)生根據(jù)圖5判斷肥胖影響血壓的機(jī)理。從圖6可以看出正常食物(CON)飼喂組野生型收縮壓明顯高于瘦素基因缺陷型，但是與瘦素基因缺陷型添加瘦素組相似，因此AC正確。

正常食物(CON)飼喂組瘦素基因缺陷型比野生型增加20 g左右，高脂肪食物(HFD)飼喂組瘦素基因缺陷型比野生型增加20 g左右，因此B正確，D錯誤，此題參考答案：ABC。

5 討論與思考

生物學(xué)科核心素養(yǎng)的4個內(nèi)容包括多個水平。在測評時，不僅要理解核心素養(yǎng)的內(nèi)容，而且要把握多個水平的要求程度，通過試題較難完成所有內(nèi)容的測評，尤其是一些核心素養(yǎng)需要實施行動，只能通過對實施過程中的步驟進(jìn)行測評。在測評時盡可能使情境與學(xué)生實際生活相聯(lián)系，是真實的情境，既減少情境對核心素養(yǎng)測評的干擾，又可以考查學(xué)生應(yīng)用和理解，使測評的結(jié)果更加準(zhǔn)確。

(基金項目：教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)測試生物學(xué)科工作，No.2015；上海市教委“以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維品質(zhì)為導(dǎo)向的新行知課堂教學(xué)形態(tài)的實踐與研究”，No.B12108；上海市寶山區(qū)教育局“‘閱讀·理解’為核心的高中生命科學(xué)課堂教學(xué)的改革與實踐”，No.201512)