淺談基于學(xué)科核心素養(yǎng)的高中生物原創(chuàng)題命制

內(nèi)蒙古

發(fā)展中學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)是高中教學(xué)的重要目標(biāo)，是新課程改革的方向，也是教育教學(xué)的宗旨?！吨袊呖荚u價體系》以下簡稱《評價體系》指出，高考以情境為載體對核心價值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力和必備知識進(jìn)行基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性的考查。學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段教育的過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格、關(guān)鍵能力和價值觀念。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)探究和社會責(zé)任。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）指出：學(xué)業(yè)水平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。這就要求教師命制原創(chuàng)題時應(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)，指向生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的學(xué)生發(fā)展水平。本文將結(jié)合內(nèi)蒙古赤峰市松山區(qū)2020 屆高三第三次統(tǒng)考理綜試題的生物部分中第29 題和第30 題兩道原創(chuàng)題進(jìn)行分析，從學(xué)科核心素養(yǎng)的角度，為高中生物試題命制提供思路。

1. 試題展示

1.1 第29 題及參考答案

29.（10 分）某科技工作者研究了NaCl（100 mmol·L-1）脅迫下添加不同濃度外源Ca2+（0、5、10、20、40、80 mmol·L-1）對玉米幼苗的相關(guān)影響。其培養(yǎng)條件為光照強(qiáng)度1 000 μmol·m-2·s-1,光照周期8：00—20：00,相對濕度控制在60%～75%,環(huán)境溫度35℃/30℃，培養(yǎng)50 d。結(jié)果如圖1。分析回答問題：

圖1

（1）本實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量有_________________（寫出兩種即可）。

（2）據(jù)圖1 分析外源Ca2+濃度是________時最有利于玉米幼苗積累有機(jī)物，如果研究外源Ca2+濃度與總光合速率的關(guān)系，還需在_____________條件下測定玉米幼苗的呼吸速率。

（3）玉米葉脈中部分細(xì)胞含有無基粒的葉綠體，試說明這類細(xì)胞進(jìn)行光合作用暗反應(yīng)過程不能利用NADH 的原因___________________________________。

（4）據(jù)本實(shí)驗(yàn)推測，在被海水浸灌的土地上種植玉米時，可通過________________的措施來緩解高鹽溶液對玉米生長的抑制作用。

【參考答案】（1）光照強(qiáng)度、光照周期、相對濕度、環(huán)境溫度等（寫對1 種給1 分，寫對2 種給2 分）（2） 5 mmol·L-1（2分，不寫單位扣1分） 黑暗（或無光）（2 分） （3） NADPH 與 NADH 不是同一種物質(zhì)，因酶具有專一性，光合作用暗反應(yīng)碳還原的酶不能催化呼吸作用產(chǎn)生的 NADH 參與暗反應(yīng)（或暗反應(yīng)需要的是光反應(yīng)產(chǎn)生的 NADPH 而不是呼吸作用產(chǎn)生的 NADH，合理即給分，2 分） （4）適當(dāng)補(bǔ)充鈣肥（2 分）

1.2 第30 題及參考答案

30.（11 分）游泳運(yùn)動可降低高血壓大鼠平均動脈壓（MAP），但在適宜的游泳運(yùn)動強(qiáng)度及運(yùn)動時間等方面爭議較多?，F(xiàn)取除高血壓外其他各種生理指標(biāo)正常且相同的若干大鼠均分為4 組，進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，記錄結(jié)果如表1 所示：

表1

圖2

（1）據(jù)表1 分析，高血壓大鼠進(jìn)行_______________運(yùn)動時，降血壓效果明顯。

（2）有人認(rèn)為上述實(shí)驗(yàn)還缺乏針對 4 周運(yùn)動組大鼠所設(shè)置的空白對照組?？瞻讓φ战M對高血壓大鼠的處理方式為_____________________________。

（3）科研人員揭示大鼠降壓機(jī)制如圖2，據(jù)圖2 可知血壓調(diào)節(jié)機(jī)制是_____________________________________。血壓升高時，抗利尿激素____________________的功能被減緩，從而使血量下降，減緩了血壓上升。

（4）途徑1 和途徑2 中，途徑__________的反應(yīng)速度較快，據(jù)圖2寫出降壓反射的反射弧________（寫出 1 條反射弧即可）。

【參考答案】（1）小強(qiáng)度長時間（1 分） （2）（高血壓大鼠）持續(xù) 4 周不做游泳運(yùn)動（2 分） （3）神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)（2 分） 促進(jìn)腎小管和集合管重吸收水（2 分）（4） 1 （2 分） 動脈壓力感受器→傳入神經(jīng)→神經(jīng)中樞→傳出神經(jīng)→傳出神經(jīng)末梢及其控制的心?。ɑ蛳虑鹉X或血管）（寫對其中 1 條即給分，2 分）

2.試題分析

2.1 命題意圖及考查的學(xué)科核心素養(yǎng)

第29 題以科研過程及成果為情境，涉及植物光合作用的基礎(chǔ)知識、高鹽溶液的條件下不同Ca2+濃度對凈光合速率影響的圖示分析以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果在實(shí)際生產(chǎn)上的應(yīng)用等知識點(diǎn)，從生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的四個維度進(jìn)行考查：（1）通過對探究實(shí)驗(yàn)中的變量分析和影響光合作用的因素考查科學(xué)探究能力；（2）通過對柱狀圖的分析及題干信息的處理考查獲取和處理信息的能力及邏輯思維能力；（3）通過NADH 和NADPH 與光合作用和呼吸作用的關(guān)系考查科學(xué)思維及語言表述能力；（4）通過光合作用與呼吸作用的場所和過程考查結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念；（5）通過鹽脅迫下不同濃度Ca2+對凈光合速率影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用考查將所學(xué)知識應(yīng)用于生產(chǎn)生活的擔(dān)當(dāng)和能力。

第30 題以社會高發(fā)疾病——高血壓的科學(xué)實(shí)驗(yàn)為情境，涉及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和實(shí)驗(yàn)處理方式的表述、抗利尿激素的主要生理功能以及反射弧的組成與應(yīng)用等知識點(diǎn)，從生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究三個維度對學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計、數(shù)據(jù)處理及內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)相關(guān)知識進(jìn)行考查：（1）通過表格數(shù)據(jù)處理分析考查信息獲取和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的能力；（2）通過空白對照組的設(shè)計及實(shí)驗(yàn)設(shè)計應(yīng)該遵循的原則（單一變量原則和等量原則）考查科學(xué)思維、科學(xué)探究和語言表達(dá)能力；（3）通過抗利尿激素的生理功能和神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)的比較考查生命觀念；（4）通過反射弧的組成及其變式考查科學(xué)思維和生命觀念。

2.2 試題亮點(diǎn)

兩題均圍繞生產(chǎn)實(shí)際中的問題創(chuàng)設(shè)情境，均能做到真實(shí)、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(yùn)用學(xué)科知識分析和解決實(shí)際問題的載體，能在一定程度上提升學(xué)生的科學(xué)思維、語言表達(dá)能力和科學(xué)探究能力。這是基于學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行試題命制的特點(diǎn)之一。

3.測試反饋及數(shù)據(jù)分析

第29 題以鹽脅迫對光合作用的影響為情境對呼吸作用和光合作用這一高頻考點(diǎn)進(jìn)行考查，考查內(nèi)容涉及實(shí)驗(yàn)變量辨析、影響光合作用的因素、測定呼吸速率的條件、圖像信息獲取、光合作用和呼吸作用中[H]的差別以及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用；重點(diǎn)在于考查學(xué)生的科學(xué)思維?？茖W(xué)思維主要包括比較與分類、分析與綜合、歸納與演繹、抽象與概括、模型構(gòu)建、批判性思維等方面，但該題從設(shè)計的問題來看，考查的意圖其實(shí)并不十分明確，第（1）（2）（4）問雖涉及實(shí)驗(yàn)的分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用，但考查的都是學(xué)生熟知的高頻考點(diǎn)內(nèi)容，難度系數(shù)并不大，層次性也較差，各小問之間邏輯性不強(qiáng)，學(xué)生難以形成邏輯思維鏈，第（3）問雖涉及原因分析及語言表述，但問題給出的因果關(guān)系并不突出，學(xué)生在答題過程中，其實(shí)并不明確問題問的是什么，導(dǎo)致學(xué)生不知如何作答而失分。在學(xué)生測試反饋中可進(jìn)一步確定（如表2、表3），該題區(qū)分度不強(qiáng)，沒有很好地達(dá)成評價學(xué)生素養(yǎng)、區(qū)分學(xué)生水平的目的。

表2

表3

第30 題以對高血壓小鼠進(jìn)行的科學(xué)實(shí)驗(yàn)為情境考查內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)這一高頻考點(diǎn)，考查內(nèi)容涉及圖表信息獲取、實(shí)驗(yàn)變量控制、穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制、抗利尿激素的作用機(jī)理以及反射弧組成在具體實(shí)例中的體現(xiàn)；重點(diǎn)在于考查學(xué)生的科學(xué)探究能力。科學(xué)探究是一種綜合能力，包括探究的問題、方法、過程、結(jié)果、交流、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神等方面?？疾閮?nèi)容均為高頻考點(diǎn)，在此題中運(yùn)用了新的呈現(xiàn)方式（抗利尿激素的作用）和知識遷移（反射弧的具體組成），各小問之間聯(lián)系較緊密，內(nèi)在邏輯性較強(qiáng)，學(xué)生基本能形成邏輯思維鏈。在學(xué)生測試反饋中可以看出該題區(qū)分度較強(qiáng)（如表4、表5），能凸顯不同層次學(xué)生的水平，尤其是第（2）問涉及學(xué)生對空白對照組實(shí)驗(yàn)處理方式的描述，具有半開放性的特點(diǎn)，考查學(xué)生的思辨能力，以及第（4）問反射弧組成在具體實(shí)例中的應(yīng)用，能夠體現(xiàn)出題者對知識考查思路的靈活性。該題雖區(qū)分度較好，但也存在一些問題，筆者認(rèn)為原創(chuàng)題的立意是指向高考，應(yīng)該為接下來備考給出思路和啟示?？茖W(xué)思維和科學(xué)探究在近年高考中考查比重越來越大，因果關(guān)系分析、文字表述等考查形式是檢測科學(xué)思維和科學(xué)探究能力的最佳形式之一，也是學(xué)生的薄弱點(diǎn)。第29 題和第30 題雖分別側(cè)重對科學(xué)思維和科學(xué)探究的考查，但設(shè)置的問題均沒有把重點(diǎn)落實(shí)在這方面，未能很好地體現(xiàn)對必備知識和關(guān)鍵能力的應(yīng)用性及創(chuàng)新性的考查，設(shè)問的思維性和開放性不足，未設(shè)置能很好地考查邏輯思維和語言表述能力的長空。

表4

表5

4.第29 題的重編及再測試

根據(jù)前文對第29 題的試題和測試結(jié)果的分析，針對其存在的問題，筆者對該題進(jìn)行如下修改，并反饋再測試的結(jié)果。

【第29 題重編】（10 分）某科技工作者研究了NaCl（100 mmol·L-1）脅迫下添加不同濃度外源Ca2+（0、5、10、20、40、80 mmol·L-1）對玉米幼苗的相關(guān)影響。其培養(yǎng)條件為光照強(qiáng)度1 000 μmol·m-2·s-1,光照周期8：00—20：00,相對濕度控制在60%～75%,環(huán)境溫度35℃/30℃，培養(yǎng)50 d。結(jié)果如圖3。分析回答問題：

圖3

（1）據(jù)圖3 分析外源Ca2+濃度是_______時最有利于玉米幼苗積累有機(jī)物，此濃度下，玉米葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生[H]的場所有__________________________。

（2）各組培養(yǎng)條件均為光照強(qiáng)度1 000 μmol·m-2·s-1,光照周期8：00—20：00,相對濕度控制在60%～75%,環(huán)境溫度35 ℃/3 0℃，從變量設(shè)置的角度分析其原因是_________。

（3）外界鹽濃度過高時，植物體內(nèi)自由水含量降低，導(dǎo)致植物對礦質(zhì)元素的吸收能力下降的原因是__________________________________________________。

（4）通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在100 mmol·L-1NaCl 脅迫下，添加____________________________________________。因此，在被海水浸灌的土地上種植玉米時，可通過__________________的措施來緩解高鹽溶液對玉米生長的抑制作用。

【參考答案】（1）5 mmol·L-1（1 分，不寫單位0 分）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體（基質(zhì)）、葉綠體（類囊體薄膜）（2 分） （2）遵循單一變量原則（保持無關(guān)變量相同且適宜）（合理即給分，1 分） （3）植物吸收礦質(zhì)元素需要消耗能量（1 分），自由水減少呼吸速率減慢，能量供應(yīng)減少（1 分） （4）一定濃度（5～20 mmol·L-1）的Ca2+可以緩解NaCl對玉米幼苗的脅迫作用（合理即給分，2 分） 適當(dāng)補(bǔ)充鈣肥（2 分）

將原題（1）直接考查無關(guān)變量刪除，添加對給出除自變量以外的培養(yǎng)條件反推控制變量原則的考查，檢測學(xué)生科學(xué)探究能力和邏輯思維能力，同時增強(qiáng)了設(shè)問的新穎性；刪除原題（2）中黑暗條件下測定呼吸速率這一基礎(chǔ)高頻考點(diǎn)；將原題中作答指向性不強(qiáng)的（3）中對[H]的考查刪除，添加對葉肉細(xì)胞中能產(chǎn)生[H]的場所的考查，雖然本考點(diǎn)也是高頻考點(diǎn)，但對學(xué)生完整性思維要求較高，一部分同學(xué)會出現(xiàn)答不全現(xiàn)象，可有效增加試題區(qū)分度；新設(shè)根據(jù)題干情境，結(jié)合自由水對細(xì)胞代謝的影響和物質(zhì)跨膜運(yùn)輸兩個知識點(diǎn)回答的相關(guān)問題，增強(qiáng)設(shè)問的新穎性和考查角度的獨(dú)特性，不僅橫向連接了相關(guān)知識，還考查了學(xué)生獲取信息和語言表達(dá)能力；（4）在原設(shè)問基礎(chǔ)上增加了對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，通過數(shù)據(jù)分析結(jié)果提出緩解鹽脅迫的措施，指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，讓設(shè)問具有遞進(jìn)性，在思維上更具有連貫性，學(xué)生在思考問題、回答問題時也更有方向。修改后的試題各設(shè)問之間具有較強(qiáng)的邏輯性，難度分層也更合理。

對不同層次學(xué)生的測試結(jié)果進(jìn)行綜合分析，試題平均分為4.237，區(qū)分度為0.458，較之前的區(qū)分度（0.29）明顯提高，說明對設(shè)問調(diào)整較為合理。但是平均分與原題相比略低，其主要原因是原題中很多設(shè)問相對簡單，而重編試題難度明顯提高，一些設(shè)問看似簡單，但不容易得分，如“葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生[H]的場所”有很大比例的學(xué)生出現(xiàn)答不全現(xiàn)象、（3）中的因果關(guān)系表述很多學(xué)生的答案缺乏邏輯性和合理性、（4）中的“一定濃度（5～20 mmol·L-1）的Ca2+可以緩解NaCl 對玉米幼苗的脅迫作用”“適當(dāng)補(bǔ)充鈣肥”中的“一定濃度”和“適當(dāng)”等關(guān)鍵詞學(xué)生容易遺漏。此題平均分雖然較原題低，但可以暴露學(xué)生在學(xué)習(xí)及答題方面存在的問題，對后期復(fù)習(xí)的指導(dǎo)性更強(qiáng)。

5.原創(chuàng)題命制的指導(dǎo)意見

5.1 明確原創(chuàng)題命題原則和意圖

依據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》《評價體系》和《中國高考評價體系說明》，試題應(yīng)以情境為載體對核心價值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力和必備知識進(jìn)行基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性的考查。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(zhǔn)確把握知識與情境為問題服務(wù)、學(xué)科知識與真實(shí)情境是實(shí)際問題提出與解決的服務(wù)載體這一原則。命制原創(chuàng)題，要明確命題的意圖是為高考復(fù)習(xí)指明方向，還是為初學(xué)者夯實(shí)基礎(chǔ)；題目給出的素材和設(shè)問要考查哪些知識內(nèi)容、考查學(xué)生的哪些能力、測評學(xué)生的哪些學(xué)科核心素養(yǎng)、《考試大綱》對相關(guān)知識的要求是什么；該題涉及的知識深度、知識地位是什么；考點(diǎn)數(shù)目有多少；預(yù)設(shè)題目的難度系數(shù)是多少；解題的障礙點(diǎn)、易錯點(diǎn)在哪里等。若立意的方向不明確，就會變成為出題而出題，造成命題出現(xiàn)盲目性、不確定性和不準(zhǔn)確性，學(xué)生答題時也會茫然，不知題意，無從下手，這樣的命題是沒有意義和指向性的。

5.2 重視原創(chuàng)題情境的設(shè)置

學(xué)科核心素養(yǎng)是在情境中形成的，所以基于學(xué)科核心素養(yǎng)的原創(chuàng)題的命制及對學(xué)科核心素養(yǎng)的評價也離不開情境的設(shè)置。創(chuàng)設(shè)的情境不能是憑空想象的、沒有根據(jù)的，而是應(yīng)該緊密聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐、生活實(shí)際或科學(xué)研究進(jìn)展等，保證情境具有真實(shí)性和科學(xué)性，側(cè)重考查學(xué)生應(yīng)用學(xué)科的基本原理解決實(shí)際問題的能力。試題情境需有一定新穎性，以鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維；情境可采取文字描述與圖表、示意圖等相結(jié)合的形式進(jìn)行呈現(xiàn)，以鍛煉學(xué)生提取、分析、整合加工信息的能力。

5.3 原創(chuàng)試題的問題設(shè)置要合理

問題不僅是素養(yǎng)形成的載體，也是素養(yǎng)測評的載體。基于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的問題設(shè)置，要統(tǒng)籌考慮基礎(chǔ)性、靈活性、巧妙性、創(chuàng)新性和思維性的特點(diǎn)，讓學(xué)生不是只靠死記硬背和一般的理解就能回答問題，而是要更多地激發(fā)學(xué)生的思考，讓學(xué)生在理解概念和基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上進(jìn)行知識遷移、整理和運(yùn)用，設(shè)問之間考查的知識點(diǎn)要有內(nèi)在聯(lián)系，問題之間要存在嚴(yán)密的邏輯鏈，以鍛煉和提高學(xué)生的邏輯思維能力；根據(jù)題型和難度需要可適當(dāng)設(shè)置探究性和開放性問題，以鍛煉學(xué)生的語言表述能力，確保試題的難度和區(qū)分度。既然進(jìn)行的是生物試題的原創(chuàng)命制，設(shè)置的問題就要能反映生物學(xué)科的本質(zhì)和特點(diǎn)，比如體現(xiàn)學(xué)科的觀念、學(xué)科的思想、學(xué)科的思維方式、學(xué)科的精神和態(tài)度等，試題落腳點(diǎn)在以上內(nèi)容，可以更好地檢測學(xué)生對學(xué)科內(nèi)容的領(lǐng)悟和理解。問題的設(shè)置也要指向高考，結(jié)合高考的命題方向和考查意圖，高考生物更多側(cè)重考查學(xué)生的思辨能力，而探究性和開放性的問題能夠提供給學(xué)生更多的獨(dú)立思考和表達(dá)的空間，可以更好地展現(xiàn)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

5.4 審核、修改、定題

命題完成后需請命題人以外的人進(jìn)行審題和試做，以發(fā)現(xiàn)原題中存在的一些問題，防止因命題人思維局限出現(xiàn)命題錯誤或難度偏差過大等現(xiàn)象，保證命制的原創(chuàng)題科學(xué)、合理。

6.總結(jié)

基于學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行原創(chuàng)題命制，可為命題提供考查的依據(jù)和方向，這是新課程改革效果、課堂教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成的重要檢測手段之一，所以基于學(xué)科核心素養(yǎng)的命題理念，應(yīng)致力于考查和測評學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展水平，關(guān)注對學(xué)生概念歸納、總結(jié)、提煉能力，信息處理、分析能力，知識遷移、應(yīng)用能力、解決問題能力，構(gòu)建知識體系、形成知識網(wǎng)絡(luò)能力，實(shí)驗(yàn)與探究的能力，因果關(guān)系的語言表達(dá)能力等方面的檢測，這使試題不僅可以幫助教師了解學(xué)生的現(xiàn)有水平，從而使教師在今后的教學(xué)過程更有針對性地培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵能力，同時也可以在解答問題的過程中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和信心，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，進(jìn)一步提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。