用問題解決理論解析生物學(xué)試題難度

廖興建

(重慶市沙坪壩區(qū)教師進(jìn)修學(xué)院 400030)

用知識的認(rèn)知難度來解析試題，常將解題失敗歸因于學(xué)生知識、能力不足，其背后遵從的是目標(biāo)分類測量理論。對考生來說，考試主要是一個問題解決過程，作為中介的工具——“知識”的認(rèn)知難度只是其難度的一個方面。顯然，用認(rèn)知的難度解析試題，窄化了試題難度的解析范圍，遮蔽了其他的能力要求。Newell和Simon基于信息加工框架提出了問題空間理論，因其“能夠成功地預(yù)測問題解決行為”[1]得到廣泛認(rèn)同。在此基礎(chǔ)上，楊帆等人[2]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，為解析試題內(nèi)在難度提供主要依據(jù)，并結(jié)合考生應(yīng)考時問題原型的相似度和熟練度就能解析出試題的實際難度。如此解析解題故障，不僅能引導(dǎo)教師對試題情境的關(guān)注，還能促進(jìn)對考生的理解和對教學(xué)指導(dǎo)的反思、改進(jìn)。

1 解析生物學(xué)試題內(nèi)在難度的三個重要觀察點

當(dāng)將命題材料轉(zhuǎn)變?yōu)樵囶}情境時，對試題的問題情境(內(nèi)含問題的起始條件和目標(biāo)狀態(tài))如何呈現(xiàn)、應(yīng)答要求如何設(shè)置等都需要對考生解答過程有較準(zhǔn)確的把握，可見試題的命制和應(yīng)考都需要問題解決理論指導(dǎo)。解析試題內(nèi)在難度時能力要求的分級及識別特征見表1。

表1 解析試題內(nèi)在難度時能力要求的分級及識別特征

(注： 表格內(nèi)容據(jù)《新課程高考生物科命題研究》整理)

1.1 通過觀察“問題情境”設(shè)置的能力等級特征解析試題難度 在問題情境已知條件的給予方面，若呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的形式有曲線、圖表等，則表明情境設(shè)置難度適中，如2017Ⅲ-30題、38題(2017表示年份，Ⅲ表示理綜課標(biāo)卷卷號，以下同)。若是用實驗操作的形式呈現(xiàn)，因存在較多隱含條件則偏難，如2013 Ⅰ-31題和2015 Ⅰ-29題，前者需要從品系與基因組成的關(guān)系、后者需要從轉(zhuǎn)基因植株與非轉(zhuǎn)基因植株的關(guān)系來解讀出隱藏信息，這才是解決問題的關(guān)鍵。

從近幾年高考試題上看，對問題“目標(biāo)狀態(tài)”的表達(dá)通常都很清楚，因為規(guī)范表述、無歧義等是實現(xiàn)考試公平和提高測量效度的重要因素。在2017年的高考中，在“實驗思路”如何具體對應(yīng)到實驗原理、實驗步驟等方面沒有明確的約定，答題出現(xiàn)偏差在所難免，如2017 Ⅰ-29題、2017Ⅲ-32題。

1.2 “問題空間”的大小要通過試做體驗后才能判斷難度 根據(jù)審題的體會，問題空間的大小不能在試題的表述形式上去觀察評估，相對可行的方法是背著答案試做試題，即可體驗出一道試題在深度(從起始條件到目標(biāo)狀態(tài)需要轉(zhuǎn)換的次數(shù))和廣度(制約條件下各轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的多重路徑)上的空間大小。在深度上體現(xiàn)難度的主要是遺傳題，在廣度上體現(xiàn)難度是實驗設(shè)計題。由于生物學(xué)實驗設(shè)計需要考慮具體的環(huán)境特征，不僅需要激活的知識點多，而且在操作上還有順序合理性要求，這正是造成如2017 Ⅰ-29題、2013 Ⅰ-31題得分率偏低的主要原因。

1.3 通過觀察“答案表達(dá)”的能力層級特征解析試題難度 用答案的“書面表達(dá)量”來增加難度最典型的就是課標(biāo)卷中特有的“3分題”現(xiàn)象，如2016 Ⅰ-29題的“原因”需要回答的參考答案字?jǐn)?shù)是66字，2017 Ⅰ-30題中的兩個“原因”分別需要回答的字?jǐn)?shù)是44、89字，2015 Ⅰ-32題的“為什么”需要回答的字?jǐn)?shù)高達(dá)95字。

通過對答案中“語言表達(dá)”的規(guī)范和精準(zhǔn)度來設(shè)置能力難度最有代表性就是要求學(xué)生書寫實驗方案，不僅文字量大，而且還有順序、層次、邏輯上的高要求，如2017 Ⅰ-29題確定新病毒類型的實驗方案，其參考答案就有150字，2017Ⅲ-32題兩個實驗方案的字?jǐn)?shù)高達(dá)239字。如何將思考的成果規(guī)范地、精準(zhǔn)地表達(dá)出來，就是解決這類試題的關(guān)鍵能力。

用答案的“表達(dá)方式”來調(diào)節(jié)難度控制方面，如2017 Ⅱ-32題的家族遺傳系譜圖繪制等。閱卷表明，即使學(xué)生見過無數(shù)的家族遺傳系譜圖，若是一次都沒規(guī)范性地畫過，那么繪制時出現(xiàn)差錯就是必然的。類似的例子還有2017天津理綜-9題(6)小題的曲線繪制。

對一道試題來說，難度最高的指標(biāo)決定試題的內(nèi)在難度，且符合最高難度的指標(biāo)越多，試題的內(nèi)在難度就越大。目前所需要的，一是實現(xiàn)解析試題難度轉(zhuǎn)向到問題解決能力上，二是應(yīng)用這套能力體系來解析高考試題內(nèi)蘊(yùn)的能力要求，以便在在日常教學(xué)落實，因為能力并非是知識的自然派生。

2 解析生物學(xué)試題實際難度還需要結(jié)合考生能力的兩個評估點

2.1 通過評估考生“問題原型”的相似度來解析試題難度 在研究中發(fā)現(xiàn)，因思維定勢致問題解決能力的遷移有困難，但通過類比思維的方式培養(yǎng)對問題的解決能力仍是主要途徑。在教學(xué)上，通常把類比前的試題及內(nèi)含的知識結(jié)構(gòu)稱為試題原型，若是把試題看作是問題類型中的一種，我們將其命名為“問題原型”——用來指學(xué)習(xí)者在應(yīng)用類比推理時可以調(diào)用的認(rèn)知能力綜合體(包括問題情境、問題表征、應(yīng)答等解題能力，還包括其起中介作用的知性工具——“認(rèn)知結(jié)構(gòu)”)。若是考生的問題原型與高考的試題情境越相似，則試題相對簡單，反之也反。通過對復(fù)習(xí)期間訓(xùn)練用的試卷、教輔、教學(xué)資源等信息的分析，就能對學(xué)生“問題原型”的相似度做出適當(dāng)?shù)呐袛唷?/p>

從命題及閱卷中發(fā)現(xiàn)，對“問題原型”影響難度最大的情況是原型缺失： ①“問題情境”表征原型的缺失。如解決2015 Ⅱ-29題需要的知識結(jié)構(gòu)——“光合作用”，學(xué)生是非常熟悉的，由于缺少從“光反應(yīng)與暗反應(yīng)快慢”的角度表征有機(jī)物產(chǎn)量的問題原型，給考生造成了很大的困難，難度系數(shù)為0.426。若是當(dāng)年的考生訓(xùn)練過98年上海28題，那難度系數(shù)估計也就在0.75左右了。②認(rèn)知結(jié)構(gòu)缺失。如2015 Ⅰ-2題中的“端粒酶”以及2017 Ⅱ-29題的“NADP+、NADPH”(涉及的小字內(nèi)容)以及2017天津理綜-9題中的“回交實驗”等。在“認(rèn)知結(jié)構(gòu)”上教得過死、缺乏綜合[3]，也會導(dǎo)致學(xué)生頻繁出錯。③答案表述方式原型的欠缺或錯誤。如2013 Ⅰ-31題的實驗方案。像2017 Ⅱ-30題中關(guān)于“對照組的目的”的錯誤答案與平時教學(xué)的隨意性有關(guān)。

2.2 通過評估考生對“問題原型”的熟悉度來解析試題難度 在極端不熟的情況下，相當(dāng)于“問題原型”的缺失，可從上面的“問題原型”作出一定的解釋，之所以將熟練度單獨作為一個評估點進(jìn)行解析，是因解題能力的成功遷移不僅與原型的相似度有關(guān)，還與能力的熟練度高度相關(guān)。馬札諾指出： 心智過程的難度至少與兩個因素有關(guān)——心智過程本身的固有復(fù)雜性和個體對該心智過程的熟悉程度。相對比較復(fù)雜的內(nèi)容，可因?qū)W習(xí)者熟悉而變得容易；反過來，相對比較簡單的內(nèi)容可因?qū)W習(xí)者不熟悉而變得困難。所謂的“生題”是學(xué)生最感困難的題目就是這個道理[4]。例如，2017 Ⅱ-6題的內(nèi)在難度很大，但由于學(xué)生訓(xùn)練有素，實際難度卻并不高。熟悉度效應(yīng)之所以如此，是因為練習(xí)會促進(jìn)產(chǎn)生式系統(tǒng)的“組塊化”“程序化”“壓縮”等[1]，在解決問題時就能更好地突破工作記憶的限制，加快信息在長時記憶中的貯存與提取速度。解題時丟三落四、過失性失誤、掉入試題陷阱、反復(fù)嘗試、思維聚焦慢等都是熟練度不夠的表現(xiàn)?？梢?，對問題解決的質(zhì)量、速度、準(zhǔn)確而言，熟悉度都顯示出極重要的價值。然而，對熟練度的評估主要靠經(jīng)驗，可從日常教學(xué)中投入相關(guān)練習(xí)的量、試題出現(xiàn)的頻度及學(xué)生平時解題的成功率等信息來估計。

總之，雖然高考試題情境多屬原創(chuàng)，但就其解題所需知識和能力的重心仍與廣大的一線教學(xué)有很大交集。倘使認(rèn)真分析就可發(fā)現(xiàn)，少量較難試題往往與“問題原型”相關(guān)能力的缺失有關(guān)，這就需要指導(dǎo)老師更好地把握考綱精神。但對絕大部分試題來說，如何減少教學(xué)失誤，如何通過刻意的練習(xí)來熟化相應(yīng)能力，成為提高復(fù)習(xí)效果的重要策略。