基于學(xué)科核心素養(yǎng)測評的高中生物學(xué)試題命制嘗試

申定健 (四川省綿竹市南軒中學(xué) 綿竹 618200)

《普通高中生物學(xué)課程標準(2017年版)》指出： 考試的主要目的是評價學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展水平，這就要求試題命制應(yīng)以學(xué)業(yè)質(zhì)量標準為依據(jù)，指向生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的學(xué)生發(fā)展水平[1]。

試題恰好可以作為測評學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展水平的一種量化工具，其測評結(jié)果可以反饋和導(dǎo)向教學(xué)實踐，又服務(wù)于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展，對高中生物學(xué)試題的命制提出了更高要求。

1 試題命制框架的建構(gòu)

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括： 生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任四個維度，其中生命觀念和科學(xué)思維要求學(xué)生形成生物學(xué)學(xué)科的思想和方法；科學(xué)探究從實踐層面提高學(xué)生實踐能力和激勵學(xué)生創(chuàng)新；社會責(zé)任進一步揭示生物學(xué)學(xué)習(xí)更高層次的價值追求。

試題命制過程中，要以生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，準確把握學(xué)科核心素養(yǎng)、學(xué)科知識、真實情境、實際問題之間的內(nèi)在聯(lián)系(圖1)。

圖1 基于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的命題總體框架

1.1 命題要素 學(xué)科知識、實際問題和真實情境是命題的三要素。命題需要處理好三要素之間的關(guān)系： 知識與情境為問題服務(wù)，學(xué)科知識與真實情境是實際問題提出與解決的服務(wù)載體。從測評學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展水平進行立意，依據(jù)新課標中學(xué)業(yè)質(zhì)量水平標準、考試大綱和考試說明，確定試題測評目標。在測評目標指引下，試題的情境應(yīng)緊密聯(lián)系生產(chǎn)、生活及學(xué)生實際，突出情境的真實性和應(yīng)用性，并有一定新穎性。在試題命制過程中，要實現(xiàn)學(xué)科知識、實際問題和真實情境三個要素有機統(tǒng)一，就要從以下六個方面做好準備。 (1) 思想觀念 命題前，命題人應(yīng)事先確定試題考查的學(xué)科思想觀念。參照相關(guān)研究文獻[1]，把生物學(xué)學(xué)科思想和觀念概括列表。

(2) 必備知識 當前高中生物學(xué)課程中的五個模塊所包含的知識內(nèi)容。

(3) 難度標準 以描述學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展水平的學(xué)業(yè)質(zhì)量水平為命題考查難度標準，依據(jù)學(xué)業(yè)質(zhì)量四級水平標準設(shè)置試題考查難度。同時，難度確定還要兼顧測評目標和任務(wù)的要求，在學(xué)生不同學(xué)習(xí)階段和學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的不同水平測評的目標任務(wù)有所不同。例如，階段性考試測評應(yīng)適當控制試題難度，總結(jié)性考試測評可適當提高難度標準，但試題總體難度不能超過學(xué)生學(xué)業(yè)質(zhì)量的第四級水平標準。

(4) 題型設(shè)置 根據(jù)測評的目的要求確定相應(yīng)的考試題型。一般而言，對于考查學(xué)科基礎(chǔ)知識的一二級要求，可以采用判斷題、單項選擇題、基礎(chǔ)填空題形式；對于考查素養(yǎng)能力的三四級要求，可以采用多項選擇題、計算題、資料分析題、探究題、實驗設(shè)計題、簡答題等多種題型。

(5) 呈現(xiàn)形式 試題題面的陳述表達方式。生物學(xué)試題的敘述表達方式是多樣的，可以采用文字、圖形(實物圖、模型圖、曲線圖、柱形圖、扇形圖、概念圖、過程圖等)和表格等形式單一表達，還可以根據(jù)命題需要選擇圖文、圖表、文表以及圖文表結(jié)合形式的綜合呈現(xiàn)。

(6) 信息容量 試題的信息容量與情境設(shè)置和測評要求相關(guān)。一般而言，基礎(chǔ)題信息容量相對較小，承載的信息量相對較??；而區(qū)分度和難度要求較高的試題則信息容量較大，以圖、文、表的形式呈現(xiàn)的試題情境相對復(fù)雜，信息量豐富且可顯可隱，要求學(xué)生具有較高的素養(yǎng)能力。當然，也存在一些信息容量小，但要求的素養(yǎng)能力高的題型，故試題信息容量還包含學(xué)生獲取信息的時間容量。

整體來看，命題立意決定了命題思路，試題的要件構(gòu)建要順應(yīng)命題立意及思路，兩者在試題命題過程中協(xié)同進行，在命題立意指引下完成試題要件構(gòu)建過程，其結(jié)果就是命制成題。

1.2 審定試題 試題成形后需經(jīng)歷審題環(huán)節(jié)。試題命制好后，一般需要審題人進行審題和試做，在審答過程中才能發(fā)現(xiàn)原題的一些問題。命題人思維的局限性在所難免，再加上試題難度很難精準把控而很容易發(fā)生偏離，只能根據(jù)審答過程中的反饋才能作出較為準確的調(diào)整，包括題目本身、參考答案和評分標準等內(nèi)容，這些內(nèi)容恰好是試題測評質(zhì)量(難度、效度、區(qū)分度和信度)決定性因素。因此，從試題成形到最終定題需要審題打磨，確保試題能夠做到測評效度的科學(xué)、合理、適宜。

2 基于學(xué)科核心素養(yǎng)測評的命題策略及實例分析

依據(jù)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的測評要求，按照試題命制的基本框架，將測評與教學(xué)結(jié)合起來，做到學(xué)有所測，明確基于學(xué)科核心素養(yǎng)測評的命題策略。

2.1 素養(yǎng)立意是試題命制的出發(fā)點 生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展要求學(xué)生用正確的生命觀念、恰當?shù)目茖W(xué)思維和科學(xué)探究方式看待、分析與解決社會生產(chǎn)和生活中所遇到的生物學(xué)問題，明確學(xué)生個人所需要承擔(dān)的社會責(zé)任，并付之于實踐。素養(yǎng)立意就要求試題命制體現(xiàn)生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任素養(yǎng)的考查測評。

例1(原創(chuàng)) 果醋將成為我國新型的第四代飲料(第一代為檸檬酸飲料，第二代為碳酸飲料，第三代為乳酸飲料)，也是國際第三代飲料，具有廣闊的市場發(fā)展前景。山藥胡蘿卜果醋的制作流程包括： 山藥汁、胡蘿卜汁制備→成分調(diào)制→酒精發(fā)酵→醋酸發(fā)酵→過濾→調(diào)配→包裝滅菌→成品果醋。

回答下列問題：

(1) 在傳統(tǒng)的果酒制作中，加入新鮮的山藥汁和胡蘿卜汁沒有經(jīng)過滅菌處理，但是在其發(fā)酵液中基本檢測不到酵母菌以外的雜菌，原因是酵母菌與雜菌之間存在著_________________的種間關(guān)系，發(fā)酵液中的_________________不利于雜菌生長。

(2) 在山藥胡蘿卜果酒制作過程中出現(xiàn)酒變酸的現(xiàn)象，其原因可能是發(fā)酵裝置密閉不嚴，導(dǎo)致醋酸菌生長繁殖，產(chǎn)生醋酸；也可能是_________________。

(3) 為了研究山藥胡蘿卜果醋發(fā)酵的最佳溫度，研究小組通過實驗發(fā)現(xiàn)，從28℃到32℃醋酸轉(zhuǎn)化率越來越高，但仍然無法確定發(fā)酵最佳溫度，還需要做的事情是_________________。

(4) 根據(jù)果醋制作所需原理和條件，若要在家庭制作不同風(fēng)味類型的果醋，在實際操作前需要考慮的因素可概括為3個方面，即_________________。

解析： 本題從生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的四個維度進行評價： 第(1)小題檢測生命觀念，具體表現(xiàn)為： 發(fā)酵微生物與環(huán)境相互作用形成統(tǒng)一整體，相互影響相互制約，要求學(xué)生具備群體與共存、生物與環(huán)境的生態(tài)觀念(二級水平)。第(2)小題給定發(fā)酵液出現(xiàn)發(fā)酵變酸的實驗現(xiàn)象，根據(jù)已有的發(fā)酵相關(guān)知識，通過簡單類比推理的方式尋找發(fā)酵液變酸的其他原因，并用文字進行歸納概括，要求學(xué)生具備邏輯推理和歸納概括的科學(xué)思維能力(二級水平)。第(3)小題基于最佳溫度的實驗探究目的，給出了一定溫度范圍內(nèi)醋酸轉(zhuǎn)化率越來越高的實驗結(jié)果和現(xiàn)象，依據(jù)探究實驗分析基本方法，要求學(xué)生具備完善和修訂實驗方案的科學(xué)探究能力(三級水平)。第(4)小題基于果醋制作的基本原理和方法，倡導(dǎo)學(xué)生將生物學(xué)知識應(yīng)用于生活實踐，解決生活中的實際問題，要求學(xué)生具備運用生物學(xué)知識、原理、方法解決生活實際問題的社會責(zé)任(四級水平)。參考答案： (1)競爭 酒精(乙醇) (2)發(fā)酵液中混有乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生乳酸(答案合理均可給分) (3)繼續(xù)升高發(fā)酵溫度，檢測發(fā)酵醋酸轉(zhuǎn)化率，最高的發(fā)酵醋酸轉(zhuǎn)化率對應(yīng)的溫度即為最佳發(fā)酵溫度 (4)果醋制作原料的種類；發(fā)酵菌種的選擇；果醋制作理化條件的控制。

2.2 真實情境是試題命制的立足點 情境的創(chuàng)設(shè)是命題的前提所在，情境真實才能讓學(xué)生表現(xiàn)出真實的能力和品格。對于試題的情境創(chuàng)設(shè)，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，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。

例2(原創(chuàng)) 為了探究某地冬季溫室大棚氣溫和CO2濃度對黃瓜光合作用的影響，某研究小組將黃瓜植株分為5組進行實驗(1組作為對照組，其他4組作為實驗組)，保持其光照強度和濕度等條件與對照組相同，在光照培養(yǎng)箱中測定各組葉片的凈光合速率，實驗處理及結(jié)果如表所示：

對照組實驗組1234實驗處理溫度(℃)1212122025CO2濃度(100μL/L)610151515實驗結(jié)果凈光合速率(μmol/m2·s)9.713.215.123.330.9

回答下列問題：

(1) 黃瓜植株葉片光合作用產(chǎn)生的O2中的O元素來自于_________________，O2除部分釋放到外界以外，還有部分可以參與細胞有氧呼吸，在線粒體中接受_________________(填“NADH或NADPH”)的H+和電子，此過程釋放出大量能量。

(2) 根據(jù)本實驗結(jié)果，可以推測冬季溫室大棚中對黃瓜凈光合速率影響較大的環(huán)境因素是_________________，其依據(jù)是_________________；并可以推測冬季溫室大棚要提高黃瓜凈光合速率的措施是_________________。

解析： 本題的命題背景素材來源于科技論文[2]?；谠撉榫?，本題設(shè)置了光合作用影響因素及生產(chǎn)上的應(yīng)用相關(guān)問題，考查學(xué)生歸納概括和科學(xué)推理等思維素養(yǎng)，物質(zhì)和能量觀念，實驗數(shù)據(jù)或現(xiàn)象解釋的科學(xué)探究素養(yǎng)，以及將學(xué)習(xí)知識用于生產(chǎn)實踐的社會責(zé)任。

科技論文作為情境創(chuàng)設(shè)的良好素材，是因其具有可以保證試題的科學(xué)性、權(quán)威性和時效，體現(xiàn)考試的公平性和提高命題效率和命題質(zhì)量的特點[3]。該題情境創(chuàng)設(shè)時，優(yōu)選與高中生物學(xué)內(nèi)容聯(lián)系緊密的科技論文，基于知識契合度高的知識點選取相關(guān)實驗相關(guān)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)呈現(xiàn)進行簡化處理，使試題的表述指向明確，更加貼近學(xué)生實際，達到了情境創(chuàng)設(shè)的科學(xué)性和規(guī)范性。參考答案： (1) 水(H2O) NADH (2) 溫度 相同CO2濃度條件下，溫度改變時凈光合速率變化較大 適當提高溫室大棚中的溫度和CO2濃度。

2.3 要件構(gòu)建是試題命制的切入點 命題的關(guān)鍵在于將真實情境和學(xué)科必備知識整合凝練為實際問題，此為命題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。試題要件的構(gòu)建要求采用科學(xué)合理的方式將情境和問題呈現(xiàn)。對于紙筆測試而言，試題要件構(gòu)建形式主要有文字、圖像、表格等形式。為滿足學(xué)科核心素養(yǎng)測評需要，問題設(shè)置更要凸顯素養(yǎng)立意，這就要求試題命制要結(jié)合立意要求將信息從命題技術(shù)層面上巧妙地呈現(xiàn)表達出來。

例3(原創(chuàng)) 對于紫色洋蔥而言，其葉片表皮是中學(xué)生物學(xué)觀察實驗常用的實驗材料。下列相關(guān)實驗不能達到實驗?zāi)康氖? )

A. 選用洋蔥管狀葉外表皮觀察細胞中葉綠體

B. 選用洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮觀察細胞中線粒體

C. 選用洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮觀察DNA、 RNA在細胞中分布

D. 選用洋蔥鱗片葉外表皮觀察植物細胞的中央大液泡

解析： 本題以中學(xué)生物學(xué)觀察實驗最為常見的洋蔥葉表皮為實驗材料創(chuàng)設(shè)學(xué)生熟悉的情境，巧妙地設(shè)置四個選項分別考查使用高倍顯微鏡觀察細胞的多樣性、觀察DNA、 RNA在細胞中的分布和觀察線粒體和葉綠體等實驗的教材選擇，要求學(xué)生具備植物細胞的細胞器和組成物質(zhì)分布的知識基礎(chǔ)，拋棄了繁瑣的實驗過程描述，簡化了實驗試題復(fù)雜情境，滿足了選擇題應(yīng)有考查的要求，同時突出了學(xué)生制定并實施方案的科學(xué)探究素養(yǎng)二級水平能力的考查。另外，例題1、 2同樣體現(xiàn)了從真實情境和學(xué)科必備知識切入試題的問題設(shè)置。參考答案： A。

2.4 試做審題是試題命制的支撐點 一道試題能否達到實際測評要求，都須經(jīng)歷審題試做的過程，這是確保試題質(zhì)量的最后一道程序，主要目的減少不必要的命題失誤。在審題試做環(huán)節(jié)，為克服命題人“思維定勢”的局限，一般由審題人和命題人協(xié)同完成。在試題審查和復(fù)核過程中，要細致推敲，嚴防失誤，尤其是要避免科學(xué)性的失誤，盡可能將各種可能的解答進行比較分析，從學(xué)生答題的角度來審視試題本身的條件是否適宜，指向是否明確等。按照精益求精的審題原則，還要對試題的字、詞、句、符號、圖形標點等內(nèi)容進行逐一的審查。審題試做時，還可以按照圖1所示的命題框架進行逐步分項復(fù)核試題的立意、知識、情境、設(shè)問、答案、賦分等項目，按圖索驥。