从一道原创实验题的命制谈核心素养的考查

摘    要：高中生物原创试题的命制，要挖掘科研实验论文与教材相关知识点的联系，更要体现学科核心素养的考查。

关键词：高中生物;核心素养;原创;实验题

新高考背景下笔者所在学校开展了一次命题活动，要求以学科课程标准和教學指导意见为依据，参考浙江省近三年选考试卷样式，按照选考非选择题的难度、题型和格式命制一道非选择题，所命制试题必须是原创或较大改编。众所周知，实验题一直是高中生物学较难的题型，浙江新高考试题中依然把实验题作为压轴题进行呈现，既有利于加大区分度，选拔优秀学生，同时也是评价学生生物学核心素养发展水平的重要手段。为此笔者选择了生物选考试题中的实验题进行了原创命制。

一、命题前的思考

生物原创试题的命制并不是件容易的事，关键在于素材来源，由此引发了笔者的思考：若通过教材或作业习题改编，最易上手，但缺乏创新，不利于培养学生在新情境下分析和解决问题的能力，长此以往不利于评价核心素养发展水平;选考试题往往有很多题目来源于国内外大学教材及相关研究论文，寻找相关资料中与中学生物学有联系的知识点，通过创设情境，挖掘相关数据、图表等信息进行再利用，不仅能落实核心素养中的科学思维和科学探究，而且在命题的科学性上也有所保证。如2015年浙江高考理综30题考查的“磷酸转运器”的相关图和背景就出自大学教材。此途径的缺点是对于命题者而言，研究分析别人的论文需要花更多的时间和精力，如果是国外相关论文还需要翻译后再分析落实考点。如果相关命题素材来自于命题者自己的研究论文，那就为命题提供了捷径。不少教师在生物学某一领域是有一定研究和见解的，通过带领学生进行相关实验也发表了不少好的文章，这就为命题提供了第一手材料。通过自己的研究为命题带来便利的同时也避免了很多“纸上谈兵”的问题。

二、命题来源及意图

基于以上分析，结合自身的相关研究论文[1]，实验以紫景天茎尖、嫩茎和嫩叶为外植体，通过植物组织培养的方法，研究了影响紫景天愈伤组织诱导和分化的最适激素浓度配比。挖掘论文与教材中植物组织培养的相关知识点，结合考试说明命制了一道实验题。命制此题的用意在于考纲明确要求学生具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，题目中考查了学生对植物组织培养相关实验的分析和理解能力，并通过相关论文表格获取所需信息、设计实验分组、绘制实验表格等，培养学生今后进行科学探究所必须具备的学科核心素养。

三、试题、解答及评分标准

（一）试题

紫景天具有很高的观赏价值和药用价值，是一种很有发展前途的绿化植物和药用植物。利用紫景天进行组织培养，选择生长旺盛的茎尖、嫩茎和嫩叶作为外植体，用MS培养基和激素来诱导生成愈伤组织，进而生芽和生根，达到快速繁殖的目的。

（1）下表为不同外植体在三种不同培养基中接种后诱导愈伤组织实验结果：

实验结果表明：最佳外植体的选择是__________，本实验也可以不通过愈伤组织阶段而直接培养成__________，再诱导生根来获得后代植株，但在利用嫩茎接种时要做到每段至少一张叶片，原因是__________ 。

（2）为探究诱导紫景天生芽的最适培养基浓度配比，6-BA采用0.5、1.0、2.0 mg/L三种浓度;IAA采用0.1、0.25、0.5 mg/L三种浓度。请绘制一张实验分组及结果记录表。

（3）已知MS培养基具有高含量的氮、钾，尤其硝酸盐用量很大，而实验中在诱导生根培养阶段使用的是1/2MS培养基，并且紫景天的生根情况较好，由此推测1/2MS培养基中__________减半，生根培养阶段适当降低培养基中相关盐浓度，有利于后期__________ 。

（二）解答及评分标准

（1）茎尖（1分）;从状苗（1分）;有叶片意味着有腋芽，在细胞分裂素主导的生芽培养基中，激素刺激腋芽萌发，由于腋芽中有分生组织，因此可产生从状苗（2分）。

（2）不同培养基激素浓度配比对诱导紫景天生芽实验分组及结果记录表

（共4分，其中标题0.5分，表格格式0.5分，培养基配方2分，培养相同时间每块愈伤组织出芽个数的平均数或其他合理的因变量观测指标1分）

（3）大量元素（1分）;幼苗适应土壤盐浓度（1分）。

四、试题分析与思考

本题的第（1）小题第一空考查学生根据给定表格，从中获取信息的能力。第二、三空考查学生对植物组织培养三种基本途径的了解，浙科版选修一教材中菊花的组织培养就是一种不通过愈伤组织直接培养成完整植株的流程，并且教材在实验步骤表述中提到“在超净台中，取出一瓶已进行过无菌培养的菊花幼苗，在无菌培养皿上用无菌镊子和无菌解剖刀切成几段，每段至少有一张叶片”[2]。这与教材中关于发芽培养基的配方是有一定关联的，6-BA的含量要远远大于IAA，有叶片意味着有腋芽，在细胞分裂素主导的发芽培养基中，激素刺激腋芽萌发，由于腋芽中有分生组织，因此可产生丛芽（从状苗）。第（2）小题要求学生设计及绘制相关表格，这是从事科学探究的基本技能，在选考实验题中经常出现。此题的设计也与笔者论文中的相关内容有一定的联系，论文中“培养基中不同激素配比对诱导生芽的影响”正是用表格的形式进行呈现的，从而也说明表格的设计和绘制对于实验数据的处理和分析是相当有用的。题干中已说明探究的是“最适配比”，显然应该是在添加两种激素前提下。学生的错误主要在培养基配方中只出现激素浓度而没有出现MS、分组数错误、是否需要设置零浓度等。笔者在论文中还有关于“培养基中不同激素配比对诱导生根的影响”的论述，并且在实验中还发现接种在不同激素浓度的低盐培养基1/2MS中，紫景天的生根情况较MS培养基好。命题时以此作为切入点，基于教材适度拓展，考查学生的科学思维，有利于选拔优秀学生，提高试题的区分度。教材中有提到MS培养基的配方，1/2MS跟MS有什么区别，所以笔者在此搭建了学生思维过程中的支架，题干中明确告知MS培养基的特点是具有高含量的氮、钾，尤其硝酸盐用量很大，可结合教材MS培养基成分进行分析;由于MS培养基中相关盐浓度较普通土壤中的高，所以利用1/2MS低盐培养基在生根阶段适当降低相关盐浓度，有助于提高试管苗之后炼苗和移栽的成活率，此问考查了学生在真实情境中分析问题的能力和对植物组织培养流程的熟悉程度。

近年来浙江生物选考实验题一直遵循“稳定中求变化，变化中求创新”的特点，命题背景和风格在继承原浙江理综生物实验题的基础上，又有了一些新的变化和特点。如之前在考查形式上包含实验思路、实验结果预测和实验分析讨论三个方面，但在2017年11月的选考实验题中呈现出来的是完善实验思路，并不要求学生写出完整的实验思路，只要求写出关键步骤。在考查内容上，从最初的动植物生理、微生物或细胞培养轮替出现，到现在考查的知识点多样化，2018年4月的考题中考查了血细胞计数板的计数方法、胰岛素的降血糖实验分析、甲状腺激素的作用机理、制备抗血清等多个知识点。或许今后实验题考查的知识点不会像之前那样固定了，也有可能落在选修知识点上，如之前考查的微生物和细胞培养的知识点就落在选修教材上，毕竟知识点只是实验题的载体，这也是笔者命制本实验题的用意和初衷。

2017年版普通高中生物学课程标准中最大的变化和亮点就是注重培养学生的学科核心素养，引导教学更加关注育人的目的。生物学是实验科学，生物学科核心素养中的科学思维和科学探究的关键就是要开展实验研究，而一道好的实验题的前提是没有科学性问题，这需要基于实验研究得出的实验数据作为支撑，让学生带着问题进行实验探究，在主动探究中培养学科核心素养是至关重要的。本实验题中问题的设置就是基于植物组织培养过程中遇到的一些关键和细节问题，引导学生在关注教材的同时，通过亲身实验去体会和落实相关实验问题，如在教材实验的基础上可以让学生做一下通过愈伤组织的再分化实验，看看是不是也能得到预期的结果;引导不同组学生设置不同培养基配方来探究最适培养基配比，在这个过程中学生自然会先思考如何设置分组实验;设置对照实验如茎段不保留叶片、生芽培养基配方中细胞分裂素含量变化、生根阶段设置MS和1/2MS不同培养基等是否会有不同的结果。总之，核心素养不是通过做一道实验题就能培养的，也不是教师简单的讲解就能敷衍了事的，但命题可以起到一个好的导向作用，同时需要教师在教学实践中落实体现。

参考文献：

[1] 周健博.野生花卉紫景天快繁技术方法的研究[D].湖州：湖州师范学院，2007.

[2] 吴相钰，刘恩山.生物技术实践[M].杭州：浙江科学技术出版社，2005：59-61.