核心素养立意下的高中生物学试题原创

周忆堂

(北京师范大学珠海附属高级中学 珠海 519008)

《普通高中生物学课程标准(2017年版)》(以下简称《课程标准》)明确指出，命题应以课程标准中的内容要求、学业质量标准为依据，指向学科核心素养的发展水平。生物学学科核心素养涉及四个维度： 生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。如何围绕生物学核心素养，将测评与教学统一起来，学有所测，这就需要有高质量的、服务于学生学科核心素养发展的测试题。本文以一道光合作用原创试题为例，谈谈核心素养视野下的试题命制思路。

1 试题(原创)呈现

例： (10分)二烷氨基乙醇羧酸脂(DA-6)，是一种新型的叔胺类植物生长调节剂。某科研小组研究了DA-6对不同光照强度下草莓光合作用的影响，对相关指标进行了测定，结果如下表：

组别处理光合速率[mmol/(m2·s)]气孔导度[mmol/(m2·s)]胞间CO2浓度[mmol/(m2·s)]Rubisco活性[μmol/(m2·s)]丙二醛(MDA)(μmol/g)①不遮光+清水10.10.1626038.22.12②不遮光+DA-615.20.2425542.11.93③遮光+清水8.30.1427825.32.74④遮光+DA-613.40.2326935.72.39

(注： 气孔导度表示气孔开张的程度；Rubisco是光合碳同化的关键酶；丙二醛(MDA)是膜脂过氧化产物，其含量与生物膜受损程度正相关)

(1) 选择组进行比较分析，发现气孔导度不是遮光条件下光合速率下降的主要限制因素，其判断依据是：。

(2) DA-6处理可提高不同光照强度下草莓叶片的光合速率，其中，对(遮光、不遮光)条件下的作用更为显著；根据实验数据推测，DA-6可能是通过，从而提高草莓叶片光合作用的暗反应速率。

(3) DA-6是否也作用于草莓叶片的光反应阶段来缓解弱光带来的不利影响？说出你做出推测的理由。。

参考答案： (1)①③或②④(1分)遮光条件下气孔导度虽然减小，但胞间CO2浓度升高，并且Rubisco活性显著降低(2分)。(2)遮光(1分)增大气孔导度，增加CO2吸收量，同时能提高Rubisco活性，加快光合碳同化速率(2分)。(3)是(1分)DA-6处理组丙二醛(MDA)的含量明显降低，能缓解叶绿体类囊体薄膜的损伤，从而缓解弱光带来的不利影响(其他合理答案酌情给分)(3分)。

2 试题命制框架

生物学学科核心素养要求用正确的生命观念、科学探究思维来看待、分析与解决社会生产和生活中所遇到的生物学问题，正确分析自己所需要承担的社会责任并用于实践。因此，生物学试题应该设置相应的问题情境，让学生充分表达思维状况和逻辑推理水平，以学科核心素养为目标、以实际问题为测试任务、以真实情境为测试载体、以生物学学科知识为解决问题的工具，构建试题命制框架(图1)。

图1 以学科素养为基础的试题命制框架

2.1 必备学科知识 必备学科知识是解决实际问题、完成核心素养测试目标不可或缺的工具。本文例题是关于光合作用大概念的测试，需要学生能运用光合作用的相关原理知识来分析、解释生产现象，更好地认识光合作用原理在农业生产中的应用。要比较完整地解答该题，学生除了需要掌握光反应和暗反应的联系、物质转变等光合作用相关知识，还需要掌握实验探究的基本原则、结果分析等实验相关知识。

2.2 构建试题情境 《课程标准》指出，试题情境应围绕现实问题(包括热点问题)展开，尽量做到新颖、真实、科学、恰当，有一定的信息量和复杂度，能够成为学生运用学科知识分析和解决实际问题的载体。本文例题的命题背景材料来源于专业研究论文[1]。首先，寻找论文与高中生物学知识的契合点，选取相关数据信息；然后对数据表达进行一定的转化处理，将论文中的坐标图转变成表格，并赋予辅助性信息，使试题的表述和指向更明确、清晰、直接，确保了题目的公平性、科学性和规范性。

2.3 设置问题 从某种意义上讲，试题的质量取决于问题的设置。试题从知识能力立意到核心素养立意的转变，不是基于知识的变化，而是因为立意不同引起的问题情境和设问方式的变化。本文例题选取的情境是科学实验的方法和数据，笔者围绕“实验原则”“结果分析”“因果推理”等视角进行设问，以期考查学生的实验探究、科学思维等能力。问题(1)考查学生对实验对照原则的把握；问题(2)需要学生对实验数据进行分析，并透过实验现象进行溯因推理，考查学生的信息获取能力及逻辑思维能力；问题(3)鼓励学生创新思维，问题有一定的思维张力，要求学生能根据不同处理组中丙二醛含量的变化规律，结合辅助信息，进行因果推理，做出正确判断。

3 试题考查的生物学核心素养分析

本文例题基于对光合作用知识考查的需要，创设真实的试题情境，多角度、逐层递进地设置有价值的实际问题，实现对生物学学科主干知识、学科能力和核心素养的考查，促进学生认识生物与人类活动的密切关系，关注人类的生产生活等实际问题，培养学生的参与意识和社会责任意识。例题所涉及的生物学核心素养及其级别见表1。

表1 本文例题核心素养的表现及其级别

4 测试反馈

该例题在学校的高三模拟考试中进行了实测。测试学校的学生学习水平大概位于广东省平均水平，因此，对试题进行评价有一定的说服力。本次考试参考人数为532人，得分情况如图2。试题难度系数为0.45，属于中等偏难题，和近两年高考试题难度基本吻合。区分度为0.56，能较好区分不同水平受试者的程度。该试题要求学生必备的学科知识是光合作用过程及原理，将解题失败归因于知识不足，显然是不合理的。杨帆[2]等人在“问题空间”理论的基础上，从试题的问题情境、问题空间、答案表达等三方面建立了能力指标体系，为解析试题难度提供了依据。该题的问题情境以表格形式呈现，考查学生从表格中获取相关信息的能力。例如第(2)问第一空，需要学生进行数据处理，而很多学生简单比较光合速率的绝对数值，做出错误答案。该题的问题空间有一定的广度和深度，从问题的起始状态(DA-6处理、遮光处理)到问题的目标状态(光合速率的改变)的转变过程中，需要激活的知识点多。第(2)(3)题需要学生分别从暗反应和光反应两方面去解答光合速率变化的原因，这体现了问题空间的广度；在解决某一方面的问题时，又需要学生构建因果链，例如第(3)小题，学生必须建立因果关系： 起始状态(DA-6处理、丙二醛含量低)→类囊体膜过氧化程度轻→目标状态(光反应提高)，这体现了问题空间的深度。学生在解决问题过程中，不同学生的问题空间差异很大，有些学生思维混乱，出现强制因果(如： 将Rubisco活性的变化认为影响光反应的直接因素)或颠倒因果(如： 认为丙二醛的增多是导致生物膜受损的原因)等的错误。答案表达体现学生的有效表达能力，该试题的文字表达量大，完整答题需要的文字量达160字左右，学生在解答该题过程中，答案表达也是一大失分原因，主要体现在条理不清晰、层次不明确、逻辑不严谨。

图2 试题得分情况分布

5 命题思考

学科知识是发展核心素养的基础。命题应立足于学科知识，但又不能拘泥于学科知识，重在知识的运用过程中考查学生的核心素养。知识是有境域性特征的，知识的境域性决定了对知识的学习不应该仅仅是对知识外在表征的符号体系的简单掌握，而是有必要在情境中获得知识的全面理解和价值辩护。因此，指向核心素养的试题命制，就有赖于情境的构建。《课程标准》指出，试题情境应围绕现实问题(包括热点问题)展开，尽量做到新颖、真实、科学、恰当，有一定的信息量和适当的复杂度，能够成为学生运用学科知识分析和解决问题的载体。本文例题选择科技论文作为命题情境素材，有一定的真实性和科学性。同时，为了满足学生认知的“最近发展区”，对背景材料进行适当的简化处理，并配以辅助信息，避免学生对情境的理解产生模糊认识，减少学生非结构性的应答障碍，提高试题的效度和信度。

简单的填空题是不利于考查学生学科核心素养的，碎片化的知识极大限制学生的思维水平的发挥，无法满足评价学科核心素养这一根本目标。试题情境是问题产生的源泉，也是答案构思的“对接点”。本文例题选取的是科技实验素材，试题之“问”，一是要让学生体验实验的过程和设计原则，因此设计了问题(1)，考查学生的科学探究素养；二是要让学生透过实验现象，揭示学科知识本质，故而设计问题(2)(3)，引导学生进行因果推理，发展学生的科学思维素养。不同指向的问题，体现思维的多样性与灵活性；不同难度的问题，体现素养要求的层次性。基于试题情境的设问要有清晰的层次和严谨的逻辑，指向核心素养的不同水平。