基于高考評(píng)價(jià)體系的原創(chuàng)題命制
——以2023年廣東省大灣區(qū)二模第19題為例

羊垂功 葉凱欣 余景耀

(1.廣東省開平市開僑中學(xué) 2.廣東省江門市棠下中學(xué) 3.廣東省江門市教育研究院)

高考評(píng)價(jià)體系在評(píng)價(jià)模式上,實(shí)現(xiàn)了基于“考查內(nèi)容”的一維評(píng)價(jià)模式向“考查內(nèi)容、考查要求、考查載體”三位一體評(píng)價(jià)模式的轉(zhuǎn)變。如何創(chuàng)設(shè)反映考生素質(zhì)的問題情境,從而形成三位一體命題模式是廣大教師需研究的課題。本文以2023年廣東省大灣區(qū)二模第19題為例,從考查載體、考查內(nèi)容和考查要求三方面分析生物學(xué)原創(chuàng)試題的命制。

1.試題呈現(xiàn)

(12分)絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物的離子通道蛋白TRPV1能被高溫(≥40℃)激活,然后迅速發(fā)生熱失活。圖1 a為小鼠TRPV1(mV1)在熱激活和熱失活時(shí)的結(jié)構(gòu)變化示意圖。

(1)當(dāng)感受器的TRPV1被熱激活后,離子通道打開,陽離子內(nèi)流從而產(chǎn)生__________信號(hào)。該類信號(hào)(由TRPV1等多種熱傳感器產(chǎn)生)傳遞至__________,使生物體產(chǎn)生熱痛的感覺,并通過一系列的調(diào)節(jié)過程來適應(yīng)環(huán)境溫度的變化。持續(xù)高溫條件下,mV1發(fā)生熱失活,據(jù)圖分析熱失活的實(shí)質(zhì)是_______________。

圖1

(2)我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),原始哺乳動(dòng)物鴨嘴獸的TRPV1(pV1)能被熱激活,但不會(huì)發(fā)生熱失活(圖1 b)。研究人員利用最新技術(shù)將mV1的N端或C端嫁接給pV1,并檢測(cè)不同TRPV1結(jié)構(gòu)的功能,實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果見表1。據(jù)表推測(cè),很可能在進(jìn)化過程中小鼠TRPV1的________端發(fā)生結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致熱失活。熱失活機(jī)制最終保留下來,并存在于大多數(shù)哺乳動(dòng)物中,這是________作用的結(jié)果。

表1

(3)為探究TRPV1熱失活的生物學(xué)意義,科研人員以pV1替代了mV1得到轉(zhuǎn)基因小鼠(pV1小鼠),以mV1小鼠作對(duì)照,加熱地面金屬板(≥40℃)刺激鼠爪,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:①長(zhǎng)時(shí)間熱板刺激在pV1鼠爪引起明顯的燙傷,經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),鼠爪組織中炎癥因子增加。但長(zhǎng)時(shí)間熱板刺激對(duì)mV1小鼠無顯著影響。②敲除pV1小鼠中的pV1基因并重復(fù)實(shí)驗(yàn),鼠爪燙傷的癥狀得到緩解,炎癥因子無顯著增加。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,熱失活可能通過__________來減少高溫刺激造成的傷害,____________________的哺乳動(dòng)物更能適應(yīng)炎熱環(huán)境。隨著溫室效應(yīng)加劇,全球變暖,鴨嘴獸的環(huán)境容納量最有可能會(huì)________。

參考答案：(12分,除特殊說明外,每空1分)(1)電 大腦皮層(寫“大腦”不給分) TRPV1 N端和C端關(guān)閉使TRPV1構(gòu)象改變,進(jìn)而使陽離子不能內(nèi)流(2分) (2)N端和C(2分,必須答全才得分,只答其中一點(diǎn)0分) 自然選擇 (3)減少炎癥因子數(shù)量而避免組織燙傷(2分,只要答到“減少炎癥因子”即可得2分) 存在熱失活機(jī)制(2分,TRPV1能發(fā)生熱失活亦可,只要答到“熱失活”即可得2分) 下降(或減少)

2.試題考查載體和內(nèi)容分析

試題考查載體以專業(yè)科技論文為背景創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)探索情境,保證了情境的科學(xué)性和真實(shí)性。其中試題(1)前兩空要求學(xué)生基于情境調(diào)動(dòng)單一知識(shí)點(diǎn)(電信號(hào)的產(chǎn)生與陽離子內(nèi)流相關(guān)、大腦皮層是人或高等動(dòng)物產(chǎn)生感覺的高級(jí)神經(jīng)中樞),揭示小鼠產(chǎn)生熱激活的機(jī)制及產(chǎn)生熱痛感覺的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。這兩空考查學(xué)生運(yùn)用必備知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,展現(xiàn)學(xué)生物質(zhì)觀、結(jié)構(gòu)與功能觀的水平(陽離子內(nèi)流是TRPV1熱激活的物質(zhì)基礎(chǔ)、TRPV1的 N端和C端開啟是TRPV1熱激活的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、大腦皮層是TRPV1熱激活后小鼠產(chǎn)生熱痛感覺的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ))。試題(1)第3空則要求學(xué)生在理解興奮傳導(dǎo)機(jī)制的基礎(chǔ)上進(jìn)行知識(shí)遷移(由“靜息電位→動(dòng)作電位→靜息電位”遷移至”熱激活→熱失活”),并通過圖1 b中相關(guān)信息分析TRPV1熱失活的實(shí)質(zhì)(TRPV1的N端和C端關(guān)閉→TRPV1構(gòu)象改變→TRPV1關(guān)閉→陽離不能內(nèi)流→TRPV1熱失活)。這一題空的設(shè)置體現(xiàn)的是學(xué)生運(yùn)用“知識(shí)獲取能力群” “實(shí)踐操作能力群”解決實(shí)際問題的能力,并展現(xiàn)學(xué)生適應(yīng)觀、科學(xué)思維的水平,即高溫環(huán)境→TRPV1的N端和C端關(guān)閉→TRPV1構(gòu)象改變→TRPV1關(guān)閉→陽離不能內(nèi)流→TRPV1熱失活→小鼠適應(yīng)高溫環(huán)境。

現(xiàn)已明確小鼠TRPV1熱失活由TRPV1的N端和C端關(guān)閉決定,那么小鼠等哺乳動(dòng)物能保留熱失活的外因是什么;同為哺乳動(dòng)物,為什么高溫環(huán)境小鼠TRPV1的N端和C端能關(guān)閉,鴨嘴獸TRPV1的N端和C端不能關(guān)閉,是不是兩者TRPV1 的N端和C端結(jié)構(gòu)存在差異。為耦合情境之間內(nèi)隱的邏輯關(guān)系,試題(2)第1空要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,由果溯因做出正確分析和推理。體現(xiàn)的是學(xué)生運(yùn)用“知識(shí)獲取能力群” “實(shí)踐操作能力群”解決實(shí)際問題的能力,展現(xiàn)學(xué)生結(jié)構(gòu)與功能觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀、科學(xué)思維、科學(xué)探究的水平。mV1的N端或C端單獨(dú)嫁接給pV1時(shí),pV1不能發(fā)生熱失活;mV1的N端和C端同時(shí)嫁接給pV1時(shí)pV1能發(fā)生熱失活(果)→推測(cè)進(jìn)化過程中小鼠等哺乳動(dòng)物TRPV1的N端和C端在鴨嘴獸TRPV1的N端和C端結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)生變化使熱激活變成熱失活(因)→進(jìn)而使小鼠等哺乳動(dòng)物適應(yīng)高溫環(huán)境。小鼠等哺乳動(dòng)物TRPV1的N端和C端結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而關(guān)閉是TRPV1能發(fā)生熱失活的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

試題(2)第2空則要求根據(jù)mV1熱失活的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及題干信息(大多數(shù)哺乳動(dòng)物能保留熱失活機(jī)制)運(yùn)用進(jìn)化與適應(yīng)觀推導(dǎo)小鼠等哺乳動(dòng)物能保留熱失活的外因,即小鼠等哺乳動(dòng)物能保留熱失活機(jī)制的原因。這一題空的設(shè)置體現(xiàn)的是學(xué)生運(yùn)用必備知識(shí)、思維認(rèn)知能力群解決實(shí)際問題的能力、展現(xiàn)的是進(jìn)化與適應(yīng)觀的水平。試題(2)兩題空之間內(nèi)隱的邏輯序:TRPV1的N端和C端開啟→熱激活→基因突變→TRPV1的N端和C端結(jié)構(gòu)發(fā)生變化→TRPV1的N端和C端關(guān)閉→熱失活→適應(yīng)高溫環(huán)境→自然選擇→小鼠等哺乳動(dòng)物保留熱失活→適應(yīng)高溫環(huán)境。

為適應(yīng)高溫環(huán)境,除了TRPV1的N端和C端發(fā)生結(jié)構(gòu)變化以外,小鼠組織還發(fā)生什么變化,它們之間有什么關(guān)系。為深化情境之間內(nèi)隱的邏輯關(guān)系,試題(3)前兩空要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,運(yùn)用適應(yīng)觀做出正確分析和推理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果①說明熱板刺激會(huì)使pV1小鼠鼠爪組織炎癥因子增加而使鼠爪燙傷;實(shí)驗(yàn)結(jié)果②顯性說明pV1基因與炎癥因子增加、組織燙傷有關(guān),隱性說明mV1小鼠不存在pV1基因。存在pV1基因則TRPV1的N端和C端不能關(guān)閉、不能發(fā)生熱失活;不存在pV1基因則TRPV1的N端和C端能關(guān)閉、能發(fā)生熱失活。進(jìn)而說明mV1小鼠的熱失活現(xiàn)象能通過減少炎癥因子數(shù)量、避免組織燙傷,來減少高溫刺激造成的傷害,從而適應(yīng)炎熱環(huán)境(因)、存在熱失活機(jī)制的哺乳動(dòng)物更適應(yīng)高溫環(huán)境(論)。同時(shí)也隱性說明小鼠在進(jìn)化過程中發(fā)生基因突變致使pV1基因由有→無;TRPV1的N端和C端不能關(guān)閉→TRPV1的N端和C端能關(guān)閉;不存在熱失活→存在熱失活;不適應(yīng)高溫環(huán)境→適應(yīng)高溫環(huán)境。即試題(3)是對(duì)試題(2)第2空內(nèi)隱邏輯的深化與升華。體現(xiàn)的是學(xué)生運(yùn)用“知識(shí)獲取能力群” “實(shí)踐操作能力群” “思維認(rèn)知能力群”解決實(shí)際問題的能力,展現(xiàn)學(xué)生物質(zhì)觀、結(jié)構(gòu)與功能觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀、科學(xué)思維、科學(xué)探究的水平(圖2)。

圖2 mV1小鼠適應(yīng)高溫環(huán)境的原因

既然存在熱失活機(jī)制的哺乳動(dòng)物能適應(yīng)高溫環(huán)境,那么不存在熱失活機(jī)制的哺乳動(dòng)物會(huì)不會(huì)因?yàn)闇厥倚?yīng)加劇,全球氣候變暖而減少種群數(shù)量呢?為升華情境之間內(nèi)隱的邏輯關(guān)系,保證命題的完整性和整體性、引領(lǐng)學(xué)生關(guān)注全球氣候變化對(duì)生物生存環(huán)境的影響。試題(3)最后一空要求學(xué)生理解試題(3)前兩空的基礎(chǔ)上,調(diào)動(dòng)單一知識(shí)點(diǎn)(K值)進(jìn)行逆向推導(dǎo)。體現(xiàn)的是學(xué)生運(yùn)用必備知識(shí)、思維認(rèn)知能力群解決實(shí)際問題的能力、展現(xiàn)的是學(xué)生責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。其內(nèi)隱的逆向邏輯序:鴨嘴獸存在pV1基因→TRPV1的N端和C端不能關(guān)閉→不存在熱失活機(jī)制→不能通過減少炎癥因子數(shù)量、避免組織燙傷,來減少高溫刺激造成的傷害→不適應(yīng)高溫環(huán)境→溫室效應(yīng)加劇,全球氣候變暖→環(huán)境容納量降低→種群數(shù)量減少。

3.試題考查要求分析

試題(1)前兩空以興奮產(chǎn)生的機(jī)制和神經(jīng)調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)創(chuàng)設(shè)問題情境,考查的是生物學(xué)基本原理、概念的掌握和應(yīng)用;試題(2)第2空、試題(3)第3空則分別要求學(xué)生在理解熱失活機(jī)制、意義和環(huán)境容納量的基礎(chǔ)上,推測(cè)小鼠等哺乳動(dòng)物能保留熱失活機(jī)制的外因、鴨嘴獸環(huán)境容納量的變化,考查的是生物學(xué)基本技能、思想方法的掌握和應(yīng)用,體現(xiàn)了試題的基礎(chǔ)性。

試題以TRPV1熱激活的過程→TRPV1熱失活的實(shí)質(zhì)→TRPV1熱失活的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)→TRPV1熱失活的生物學(xué)意義為載體創(chuàng)設(shè)問題情境,實(shí)現(xiàn)了選擇性必修1、必修2、選擇性必修2不同層面內(nèi)容之間的融會(huì)貫通、凸顯了“知識(shí)獲取能力群” “實(shí)踐操作能力群” “思維認(rèn)知能力群”等復(fù)合能力群的考查;通過圖文、圖表等形式體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的綜合考查,體現(xiàn)了試題的綜合性。

試題(1)第3空、試題(2)第2空要求學(xué)生在新情境下分別分析TRPV1熱失活的實(shí)質(zhì),揭示小鼠等哺乳動(dòng)物能保留熱失活機(jī)制的外因,考查了遷移課堂所學(xué)內(nèi)容、理論聯(lián)系實(shí)際的能力。試題(2)第1空、試題(3)第1空則以探究結(jié)果為情境,要求學(xué)生在揭示實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間內(nèi)隱邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上進(jìn)行知識(shí)、能力和素養(yǎng)的遷移、應(yīng)用。其中試題(3)是試題(2)和試題(1)的深化與升華,要求學(xué)生打破常規(guī)進(jìn)行獨(dú)立思考、作出推理判斷,考查了學(xué)以致用的能力,體現(xiàn)了試題的應(yīng)用性。

試題以小鼠TRPV1熱失活機(jī)制為載體創(chuàng)設(shè)新穎陌生的問題情境,要求基于TRPV1熱激活的過程→TRPV1熱失活的實(shí)質(zhì)→TRPV1熱失活的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)→TRPV1熱失活的生物學(xué)意義,主動(dòng)思考并完成相關(guān)探究性任務(wù)。從中發(fā)現(xiàn)新問題(都是哺乳動(dòng)物為什么高溫環(huán)境小鼠TRPV1的N端和C端能關(guān)閉,鴨嘴獸TRPV1的N端和C端不能關(guān)閉,是不是兩者TRPV1的N端和C端結(jié)構(gòu)存在差異等)找到新規(guī)律(小鼠在進(jìn)化過程中發(fā)生基因突變致使pV1基因由有→無,TRPV1的N端和C端不能關(guān)閉→TRPV1的N端和C端能關(guān)閉,不存在熱失活→存在熱失活,不適應(yīng)高溫環(huán)境→適應(yīng)高溫環(huán)境),得出新結(jié)論(小鼠等哺乳動(dòng)物存在熱失活機(jī)制使其更適應(yīng)高溫環(huán)境),體現(xiàn)了試題的創(chuàng)新性。

4.試題評(píng)價(jià)分析

為檢測(cè)原創(chuàng)試題質(zhì)量,對(duì)廣東省大灣區(qū)及廣東省其他地級(jí)市高三約10萬名學(xué)生進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果見表2。

表2 試題分析結(jié)果

從反饋數(shù)據(jù)來看,試題難度適中,區(qū)分度較好,符合高考評(píng)價(jià)體系“考查內(nèi)容、考查要求、考查載體”三位一體的評(píng)價(jià)要求,較好地指向關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)等考查的不同水平。學(xué)生作答存在的主要問題如下。

未注意空格前、后信息提示而導(dǎo)致錯(cuò)答:例如試題(1)未注意空格后“信號(hào)”信息提示而錯(cuò)答成“興奮”等、未注意空格后“熱痛感覺”信息提示而錯(cuò)答成“下丘腦”等;試題(2)未注意空格前“熱失活機(jī)制最終保留下來,并存在于大多數(shù)哺乳動(dòng)物中”信息提示而錯(cuò)答成“基因選擇性表達(dá)”等。

由于必備知識(shí)記憶、理解不清而導(dǎo)致錯(cuò)答的現(xiàn)象也較普遍:例如試題(1)第2個(gè)空錯(cuò)答成“大腦”、試題(2)第2個(gè)空錯(cuò)答成“協(xié)同進(jìn)化、環(huán)境選擇”等。

獲取信息、理解、分析推理等關(guān)鍵能力較欠缺,例如試題(1)第3個(gè)空因未能理解、運(yùn)用題干提供的分析前提(TRPV1被熱激活后,離子通道打開)而導(dǎo)致句不達(dá)意,錯(cuò)答成“持續(xù)高溫使得TRPV1變性從而失活” “陽離子進(jìn)入離子通道蛋白TRPV1過多”等。

由果溯因等關(guān)鍵能力較弱,例如試題(2)第1個(gè)空不能由“果”(mV1的N端或C端單獨(dú)嫁接給pV1時(shí)pV1不能發(fā)生熱失活、mV1的N端和C端同時(shí)嫁接給pV1時(shí)pV1能發(fā)生熱失活)溯“因”(小鼠TRPV1的N端和C端發(fā)生結(jié)構(gòu)變化)而錯(cuò)答成“N端或C端”;試題(3)前兩空未能構(gòu)建實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間內(nèi)隱的邏輯關(guān)系而導(dǎo)致第1個(gè)空錯(cuò)答成“減少陽離子內(nèi)流阻止其傳遞至大腦皮層”;第2個(gè)空錯(cuò)答成“具有mV1基因、無pV1基因”等。