跨學(xué)科實(shí)踐情境視閾下的高考生物學(xué)試題分析

摘 要：本文從跨學(xué)科實(shí)踐情境出發(fā)，對(duì)2024年高考廣東卷生物學(xué)第20題進(jìn)行分析。該題通過(guò)創(chuàng)設(shè)跨學(xué)科真實(shí)情境并設(shè)計(jì)有梯度進(jìn)階問(wèn)題，指向多學(xué)科關(guān)鍵能力和多學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，聚焦跨學(xué)科的問(wèn)題解決、科學(xué)思維、命題立意和育人導(dǎo)向功能。筆者據(jù)此總結(jié)出命題啟示：提煉知識(shí)，并基于學(xué)科大概念構(gòu)建跨學(xué)科情境的命題背景，形成跨學(xué)科素養(yǎng)指標(biāo)體系；嘗試并開展跨學(xué)科教學(xué)，創(chuàng)建跨學(xué)科試題評(píng)價(jià)體系，踐行跨學(xué)科課堂育人導(dǎo)向。

關(guān)鍵詞：跨學(xué)科實(shí)踐；試題分析；命題啟示

文章編號(hào)：1003-7586（2024）11-0058-04 中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

高考作為當(dāng)前我國(guó)教育體制下衡量學(xué)生學(xué)業(yè)能力水平的權(quán)威性考試，不僅是監(jiān)測(cè)教育質(zhì)量和學(xué)生核心素養(yǎng)水平的重要手段，也是培養(yǎng)跨學(xué)科創(chuàng)新型人才的指揮棒和風(fēng)向標(biāo)?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn) （2017年版2020年修訂）》指出：要加強(qiáng)學(xué)科間的橫向聯(lián)系，有利于學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)、科學(xué)的思想方法和跨學(xué)科的科學(xué)概念和過(guò)程，這將有利于學(xué)生建立科學(xué)的生命觀念，逐步形成正確的世界觀，發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)?！吨袊?guó)高考評(píng)價(jià)體系》明確強(qiáng)調(diào)問(wèn)題導(dǎo)向和學(xué)科融合的基本取向，對(duì)跨學(xué)科命題提出了新要求。為了把握高考跨學(xué)科命題的基本情況，實(shí)現(xiàn)“教—學(xué)—評(píng)”一體化的要求，本文對(duì)2024年高考廣東卷生物學(xué)第20題進(jìn)行深入分析，以期對(duì)高中生物學(xué)的跨學(xué)科教學(xué)提供啟發(fā)與幫助。

1 原題呈現(xiàn)

某湖泊曾處于重度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，水面漂浮著大量浮游藻類。管理部門通過(guò)控源、清淤、換水以及引種沉水植物等手段，成功實(shí)現(xiàn)了水體生態(tài)恢復(fù)。引種的3種多年生草本沉水植物（①金魚藻、②黑藻、③苦草，答題時(shí)植物名稱可用對(duì)應(yīng)序號(hào)表示）在不同光照強(qiáng)度下光合速率及水質(zhì)凈化能力見(jiàn)圖。

回答下列問(wèn)題：

（1）湖水富營(yíng)養(yǎng)化時(shí)，浮游藻類大量繁殖，水體透明度低，湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的有機(jī)物少于"""" 的有機(jī)物，最終衰退和消亡。

（2）生態(tài)恢復(fù)后，該湖泊形成了以上述3種草本沉水植物為優(yōu)勢(shì)的群落垂直結(jié)構(gòu)，從湖底到水面依次是"""" ，其原因是"""" 。

（3）為了達(dá)到湖水凈化的目的，選擇引種上述 3 種草本沉水植物的理由是"""" ，三者配合能實(shí)現(xiàn)綜合治理效果。

（4）上述3種草本沉水植物中只有黑藻具C4光合作用途徑（濃縮 CO2 形成高濃度C4后，再分解成CO2傳遞給 C5） 使其在CO2受限的水體中仍可有效地進(jìn)行光合作用，在水生植物群落中競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)。根據(jù)圖a設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證黑藻的碳濃縮優(yōu)勢(shì)，完成下列表格。

（5）目前在湖邊淺水區(qū)種植的沉水植物因強(qiáng)光抑制造成生長(zhǎng)不良，此外，大量沉水植物葉片凋落，需及時(shí)打撈，增加維護(hù)成本。針對(duì)這兩個(gè)實(shí)際問(wèn)題從生態(tài)學(xué)角度提出合理的解決措施：""""""""""" 。

參考答案：（1）呼吸作用消耗 （2）③②①；最大光合速率對(duì)應(yīng)光強(qiáng)度依次升高 （3）①除藻率高，②除氮率高，③除磷率高 （4）金魚藻；500；CO2濃度較低且相同；O2釋放量 （5）淺水區(qū)種植挺水植物為沉水植物遮光；恢復(fù)該湖水生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈

2 試題分析

2.1 創(chuàng)設(shè)跨學(xué)科真實(shí)情境，聚焦跨學(xué)科問(wèn)題解決

該試題創(chuàng)設(shè)“湖泊重度富營(yíng)養(yǎng)化”的情境，聚焦社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，考查光合作用和呼吸作用、種群和群落及生態(tài)學(xué)的相關(guān)知識(shí)。情境中強(qiáng)調(diào)“成功實(shí)現(xiàn)了水體生態(tài)恢復(fù)”，體現(xiàn)了我國(guó)管理部門的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，涉及地理學(xué)科中人地協(xié)調(diào)觀和因地制宜的理念，呼吁社會(huì)關(guān)注生態(tài)穩(wěn)定和保護(hù)環(huán)境。題干中呈現(xiàn)的柱形圖和曲線圖考查學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)科中的直觀想象、數(shù)據(jù)分析和邏輯推理等核心素養(yǎng)。各小題題干又設(shè)置分情境，如問(wèn)題（5）的作答既有情境背景的限制，又具有一定的開放性，學(xué)生可根據(jù)生物學(xué)知識(shí)多角度思考并回答，思路來(lái)源于教材知識(shí)但又不限于教材中的答案，從而培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。具體分析結(jié)果如表1所示。

2.2 設(shè)計(jì)有梯度進(jìn)階問(wèn)題，考查跨學(xué)科科學(xué)思維

題目問(wèn)題圍繞題干情境和圖文設(shè)計(jì)，層層遞進(jìn)，主要考查學(xué)生在具體情境下解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力，體現(xiàn)了“真實(shí)情境—問(wèn)題—思維—表達(dá)”的思維過(guò)程，不斷指向真實(shí)情境中的問(wèn)題解決，讓學(xué)生在實(shí)際問(wèn)題的解決和高階思維的培育中提升科學(xué)探究的水平。試題的五個(gè)問(wèn)題緊密聯(lián)系，在跨學(xué)科背景下逐步考查學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)。問(wèn)題（1）在生物學(xué)和地理的學(xué)科背景下，通過(guò)光合作用與呼吸作用的關(guān)系考查學(xué)生的思維靈活性；問(wèn)題（2）和問(wèn)題（3）在生物學(xué)、數(shù)學(xué)和地理的學(xué)科背景下，根據(jù)圖片分析三種沉水植物在湖泊中的垂直分布情況和種植三種沉水植物的理由，分別考查學(xué)生思維的深刻性和敏捷性；問(wèn)題（4）在生物學(xué)和數(shù)學(xué)的學(xué)科背景下，通過(guò)嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，考查學(xué)生思維的創(chuàng)造性；問(wèn)題（5）在生物學(xué)和地理的學(xué)科背景下，通過(guò)開放性設(shè)問(wèn)考查學(xué)生的批判性思維。

2.3 指向多學(xué)科關(guān)鍵能力，蘊(yùn)含跨學(xué)科命題立意

《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》確立了符合考試評(píng)價(jià)規(guī)律的三個(gè)關(guān)鍵能力群：知識(shí)獲取能力群、實(shí)踐操作能力群和思維認(rèn)知能力群。三大關(guān)鍵能力群橫跨多學(xué)科，適用于試題的綜合評(píng)價(jià)。問(wèn)題（1）～（3）引導(dǎo)學(xué)生從題目中收集信息，考查學(xué)生的知識(shí)獲取能力；問(wèn)題（4）通過(guò)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行驗(yàn)證，考查學(xué)生的實(shí)踐操作能力；問(wèn)題（5）則在上述問(wèn)題基礎(chǔ)上，通過(guò)跨學(xué)科的綜合分析，提出解決方法，考查學(xué)生的思維認(rèn)知能力。

2.4 發(fā)展多學(xué)科核心素養(yǎng)，彰顯跨學(xué)科育人導(dǎo)向

該題通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生利用必備知識(shí)解決真實(shí)生活中的具體問(wèn)題，由單純的“解題”升華到“解決問(wèn)題”，真正回答了高考“考什么”的問(wèn)題，體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生關(guān)鍵能力的考查，尤其是對(duì)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的考查。從社會(huì)責(zé)任角度分析，本題強(qiáng)調(diào)學(xué)生要樹立保護(hù)自然的生態(tài)文明理念，培養(yǎng)保護(hù)生態(tài)環(huán)境、熱愛(ài)自然、尊重自然的意識(shí)。

該題涉及光合作用和呼吸作用等生理過(guò)程的分析，體現(xiàn)了對(duì)生命觀念的考查。學(xué)生需要結(jié)合圖文獲取和分析信息，并將信息進(jìn)行處理、歸納和表達(dá)，體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的考查。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)則是考查學(xué)生的科學(xué)探究能力，淺水區(qū)植物種植問(wèn)題的解決指向?qū)W生社會(huì)責(zé)任意識(shí)的提升。因此，該題目重視對(duì)學(xué)生關(guān)鍵能力的考查和學(xué)科素養(yǎng)的提升。

總之，本試題整體呈現(xiàn)出情境真實(shí)和問(wèn)題開放的特點(diǎn)，但仍然存在學(xué)科融合程度不夠高、不同學(xué)科核心素養(yǎng)的組合方式相對(duì)固定、跨學(xué)科核心素養(yǎng)融合考查水平不高等問(wèn)題。

3 命題啟示

跨學(xué)科試題的命制應(yīng)從學(xué)科情境創(chuàng)設(shè)、知識(shí)錨定、學(xué)科融合水平提升和核心素養(yǎng)考查等方面進(jìn)行綜合考量，并不斷提升命題質(zhì)量。教師可以引入大概念作為高考跨學(xué)科試題命制的新視角，并為學(xué)生提供相應(yīng)的引導(dǎo)和提示，不僅為轉(zhuǎn)變當(dāng)前知識(shí)本位的考核標(biāo)準(zhǔn)提供有價(jià)值和可操作的概念工具，更能有效促進(jìn)育人方式的轉(zhuǎn)變。

3.1 提煉學(xué)科大概念，構(gòu)建跨學(xué)科情境命題背景

基于大概念進(jìn)行跨學(xué)科命題，將成為未來(lái)各類考試命題的指導(dǎo)方向，對(duì)人才選拔具有重要意義。^［1］教師以學(xué)科大概念為紐帶，深入挖掘?qū)W科之間的底層關(guān)系，構(gòu)建跨學(xué)科的情境活動(dòng)體系。針對(duì)跨學(xué)科大概念，教師可以進(jìn)一步分析不同學(xué)科間的關(guān)聯(lián)性。例如，物理、化學(xué)和生物學(xué)在探討物質(zhì)和能量相關(guān)知識(shí)時(shí)會(huì)產(chǎn)生交叉，數(shù)學(xué)和生物學(xué)在解決生物群落問(wèn)題時(shí)也可能會(huì)產(chǎn)生交叉?；谶@些交叉點(diǎn)，教師可以探尋現(xiàn)實(shí)生活中對(duì)應(yīng)的跨學(xué)科情境，以此作為背景設(shè)置試題。

3.2 基于學(xué)科大概念，形成跨學(xué)科素養(yǎng)指標(biāo)體系

學(xué)科大概念能夠促進(jìn)不同學(xué)科核心內(nèi)容的凝練，是孕育學(xué)科核心素養(yǎng)的重要依托，也是實(shí)現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要途徑。為此，教師可以基于學(xué)科大概念構(gòu)建跨學(xué)科核心素養(yǎng)體系，形成跨學(xué)科任務(wù)試題庫(kù)，并對(duì)試題所考查的知識(shí)、能力、素養(yǎng)及其難度、區(qū)分度等參數(shù)進(jìn)行編碼，以跨學(xué)科考試命題促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)與教學(xué)質(zhì)量的提升，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)。例如，生命觀念是生物學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一，其包涵的結(jié)構(gòu)與功能觀不僅表現(xiàn)在生命個(gè)體或系統(tǒng)中，也體現(xiàn)在化學(xué)和物理等學(xué)科中，如有機(jī)化學(xué)中分子的結(jié)構(gòu)基團(tuán)與其功能是統(tǒng)一的，物理中機(jī)械的結(jié)構(gòu)與其功能也是統(tǒng)一的。

3.3 嘗試跨學(xué)科活動(dòng)，創(chuàng)建跨學(xué)科試題評(píng)價(jià)體系

生物學(xué)教師需加強(qiáng)與其他學(xué)科教師間的合作交流，嘗試開展跨學(xué)科的教研活動(dòng)，開辦綜合性社團(tuán)，創(chuàng)建跨學(xué)科試題的多樣化評(píng)價(jià)體系；在課堂教學(xué)與日常學(xué)習(xí)的過(guò)程中，關(guān)注現(xiàn)實(shí)熱點(diǎn)和生產(chǎn)生活實(shí)踐問(wèn)題，結(jié)合生物學(xué)概念、定義，建立起與之對(duì)應(yīng)的有效的模型，解決相關(guān)的生物學(xué)問(wèn)題。

3.4 開展跨學(xué)科教學(xué)，踐行跨學(xué)科課堂育人導(dǎo)向

高中學(xué)科的知識(shí)雖以單科形式呈現(xiàn)，但在現(xiàn)實(shí)問(wèn)題情境中卻需要知識(shí)的跨學(xué)科處理，傳統(tǒng)、割裂的知識(shí)視角難以解決現(xiàn)實(shí)中的復(fù)雜問(wèn)題。在日常生物學(xué)教學(xué)過(guò)程中，教師可以有意識(shí)地開展跨學(xué)科教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生在真實(shí)情境中解決實(shí)際問(wèn)題的能力。此

外，教師可以將STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)）

教育理念融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，即在高中生物學(xué)教材原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上融入STEM要素，對(duì)原有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境，設(shè)計(jì)科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)、數(shù)學(xué)四個(gè)維度的教學(xué)目標(biāo)。教師可以實(shí)驗(yàn)為載體，尋找學(xué)科知識(shí)交叉點(diǎn)，充分體現(xiàn)各學(xué)科的考查內(nèi)容，并基于問(wèn)題驅(qū)動(dòng)或任務(wù)導(dǎo)向，巧妙地將跨學(xué)科知識(shí)與生物學(xué)課程相融合，體現(xiàn)STEM教育理念的核心特征，形成多學(xué)科育人模式，在跨學(xué)科課堂上踐行育人導(dǎo)向。

參考文獻(xiàn)

［1］吳成軍.基于生物學(xué)核心素養(yǎng)的高考命題研究［J］.中國(guó)考試，2016（10）：25-31.