核心素养下开放性试题命制方法初探

张桂堂 朱瑛 徐小芹

摘要：以2018年高考理综全国卷I试题为例，结合近三年的高考理综全国卷I试题，分析了高考命题特点及对后期的备考建议，以期为2019届高三生物复习提供可资借鉴与参考。

关键词：高考试题，特点分析，复习启示

中图分类号G633.91文献标志码：B

1 开放性试题的特点

随着生物新课程的实施及高考改革的进一步推进，生物试题的命题趋势发生较大的变化，重视对学生生物学学科核心素养的考查。开放性试题是一种较好的考查形式之一。开放性试题是与封闭性试题相对的，没有固定答案或唯一结论的一种生物试题形式。它能够培养学生的发散性思维、创新思维能力和运用所学知识解决生物问题的能力。开放性试题具有试题的开放性、答案的不确定性、问题背景的实践性和评价的灵活性。

（1）试题的开放性。生物开放性试题在选题、立意和问题的设计上具有开放性，不再单一地指向某一知识点，而是要求考生灵活地运用知识的原理进行作答，给学生留有多角度答题和思考的可能性，能综合考查学生对运用知识解决问题的能力。

（2）答案的不确定性。生物开放性试题的答案具有不确定性，学生可以运用自己所学到的生物学知识，根据自己对问题的理解回答问题。对同一问题，不同的学生有自己不同的认识，给学生以更大的思维空间，有利于学生思维空间的拓展和对学生创新精神的考查。

（3）問题背景的实践性。高考中要考查能力，必须以相应的知识为载体，并侧重考查考生运用所学的知识解决新问题的能力。开放性试题具有较强的应用性，通过设置联系实践的问题背景，引导学生将理论运用于实践中，使学科价值得到体现。

2 开放性试题的类型

生物开放性试题按形式可以分为试题情境的开放、解题思维的开放、试题答案的开放及综合开放性试题。

（1）情境开放型试题的特征是试题材料广泛且不拘泥于教材，强调入与自然及社会发展的现代意识。试题情境复杂新颖，注重联系生产、生活及热点问题，或模拟科学研究的过程。这类题目的目的在于引导学生关注社会问题，学以致用。

（2）思维开放型试题的特点是试题所引发的思维是一种发散思维，不同的学生对同一试题可能有不同的解题方案，即使是同一个学生可能有不同的解题方法。这类试题有利于激发学生的发散性思维，有利于对学生生物学学科核心素养的考查。

（3）答案开放性试题的特点是答案具有多元化而不唯一的一类试题形式，可以分为条件开放性试题和结论开放性试题两种形式。开放性试题要求学生从多角度、多侧面、多层次去认识问题，引发学生思维向多个方向发散，给学生提供更多的思维空间和创新情境。

3 高考题中的开放性试题

[例1]（2019·新课标I·29）将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸（ABA）含量增高，叶片气孔开度减小，回答下列问题。

（1）经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力_______。

（2）与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会____，出现这种变化的主要原因是____。

（3）有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体（不能合成ABA）植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。

分析：本题属于情境开放型试题，主要考查渗透作用、光合作用等相关知识。当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞渗透失水，反之细胞吸水，细胞液渗透压越大，对水分子吸引力越大。本题的难点是实验设计，要验证干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的，需要分别测定ABA缺失突变体干旱处理前后及ABA处理前后气孔导度的变化。

参考答案：

（1）增强

（2）降低气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO₂减少

（3）取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度，预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。

将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度，预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。

[例2]（2017`新课标I·29）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出（1）实验思路。（2）预期实验结果及结论即可。（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）

分析：本题属于思维开放性试题。考查核酸的种类和病毒的增殖方式，比较DNA和RNA病毒在组成上的不同，通过设计用同位素标记的实验来探究病毒的类型。

参考答案：

（1）甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基申，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒病监测其放射性。

乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基申，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并监测其放射性。

（2）若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒;反之为DNA病毒。

分析：以上两道题中，部分小题或整个大题为开放性试题，试题属于中等及偏难试题，学生平均得分低。其原因是试题是开放性的，试题表面考查是用知识来解决问题的能力，实质是考查学生解读信息、解决问题的思维过程，把具体知识和技能运用到思维过程、科学探究过程。考试评价又把科学探究、科学思维融入具体知识和技能中，大多数的学生审题不严，分析不透，思路不开阔无从下手。探究过程和方法以及探究过程中表现出来的逻辑推理能力，超越了学生所需要获得的重要知识，是学科核心素养中的关键能力的直接表现。教师必须在新高考备考中予以重视。

4 开放性试题命制方法例析

4.1 从生产生活及社会实践活动中挖掘开放性试题的素材

生物学学科核心素养要求用正确的生命观念和科学思维来看待与分析社会、生产和生活中所遇到的生物学问题和其他问题，用科学思维和科学探究的精神来解决这些问题，正确分析自己所需要承担的社会责任并勇于实践。这种类型的开放性试题能较好地体现新课标的要求，但是在命制上有一定的难度，需要试题命制人员关注生产和生活，并且能够将生产生活中的素材转化为生物问题。

[例3]Ⅱ型糖尿病患者多以胰岛素抵抗为主，即靶器官对胰岛素反应性降低，并与肥胖高度相关。研究小组进行了如下实验：对照组大鼠一直饲喂普通饲料，实验组以高糖高脂饲料饲喂大鼠，制造胰岛素抵抗糖尿病模型，然后再将其分为模型组与模型运动组（即加强运动）。经过6周训练后，各组体重、血糖指标和脂肪细胞瘦素受体蛋白表达情况见表l。回答下列问题：

（1）表1中的血糖浓度和胰岛素水平是一种什么关系？

（2）瘦素是脂肪细胞分泌的一种激素，可以调节摄食中枢的活动，促进脂肪分解成葡萄糖。在模型组中可以明显看出，大鼠的瘦素水平高于对照组，但大鼠体重并没有降低。从表中数据分析，这主要是什么原因影响了脂肪的分解？

（3）从表l中的数据分析，运动是从哪两个方面来达到缓解糖尿病的目的？

（4）设置对照组的目的是什么？模型组和模型运动组是什么关系？

（5）从上述实验的结论中，你针对糖尿病病人能提出哪些好的保健意见？

参考答案：

（1）胰岛素通过促进细胞摄取、利用、储存葡萄糖，使血糖水平降低。

（2）通过分析，模型组的瘦素受体蛋白偏少，对瘦素识别能力降低，脂肪分解能力降低。

（3）从表格中数据分析，比较模型组和模型运动组，发现模型运动组瘦素受体蛋白较高、瘦素含量较低，可以推断出运动加快葡萄糖在组织细胞中的氧化分解提供能量，同时降低瘦素的浓度。

（4）设置对照组的目的在于通过实验组和对照组的对比，消除无关变量对实验结果的影响，增强实验结果的可信度。模型组和模型运动组可形成相互对照，用于说明运动对体重、血糖指标和脂肪细胞瘦素受体蛋白表達情况的影响。

（5）从上述实验的数据中，针对糖尿病病人提出：合理膳食，减少高糖高脂食物的摄入，加强体育运动等好的保健意见。

本题题干来自科学实验的方法和数据，需要学生依据实验的具体情况作答。题目设问为问答式，部分设问具有一定的开放性。本题涉及的生物学学科核心素养的表现及级别见表2。

4.2 设置真实的作答情境

试题需要创设一定的情境，情境越真实越能反映学生的核心素养水平，情境可来源于科学研究的过程和成果，可来源于真实的现实生活。在真实情境中考核学生的生物学学科核心素养，应该成为命题的重要方向。

[例4]某海岛生活一种黑尾鸥的海鸟，因为人为环境的破坏，导致黑尾鸥的数量急剧下降。为了保护黑尾鸥，人们将该岛设为自然保护区并进行了科研调查，如表3为黑尾鸥14年间的种群增长速率。

回答下列问题：（1）除了建立自然保护区保护黑尾鸥这一措施外，有人认为还可以采取迁地保护，你认为可行吗？说明你的理由。

（2）为了调查黑尾鸥的种群数量变化，采取合理的调查方法是什么？原因是什么？

（3）14年间，黑尾鸥的种群数量在第____年达到了最大值，这是海岛所能维持该种群的最大数量，称为_____量。

（4）岛上有一种专吃黑尾鸥的蝮蛇，为了更好地保护海岛的生态系统，有人认为应该在14年以后开始大量捕杀蝮蛇，你的观点和理由分别是什么？

参考答案：

（1）迁地保护是为行将灭绝的物种提供最后的生存机会，而该海岛的自然环境适宜黑尾鸥的生存，应该减少人为的干扰。

（2）调查黑尾鸥的种群数量变化，采取合理的调查方法是标志重捕法。因为黑尾鸥是活动力较强的动物。

（3）14环境容纳

（4）不能捕杀蝮蛇。因为蝮蛇与黑尾鸥存在捕食关系，可以通过自我调节，维持生态系统的稳定。

本题题干基本来自一个真实的情境，试题设问既有填空式，也有问答式，设问相对具有开放性。本题所涉及的生物学核心素养的表现及级别见表4。

4.3 设置实验的开放性试题

实验与探究能力体现了“要重视考查考生科学素养”的命题要求。开放性的实验试题具有更高的灵活性和开放性，从而提高以能力立意的选拔功能。常见的实验试题可分为验证性实验和探究性实验两类。从实际能够实施的试题考查内容来看，通常需要学生做出回答的角度包括：理解实验原理、做出假设和预期、确认变量、选择材料和用具、设计操作步骤、解释实验现象、处理和分析数据、得出正确结论、评价和修订实验方案等。

[例5]哺乳动物血钙含量受到降钙素（降血钙作用）和甲状旁腺素（升血钙作用）的共同调节。为验证两种激素的上述作用以及血钙含量过低会发生肌肉抽搐，请根据所给的实验材料和用具设计实验思路，并预测实验结果。

实验材料和用具：3组大小和生理状况相同的健康大白鼠，生理盐水，生理盐水配制的适宜浓度降钙素溶液和甲状旁腺素，注射器，钙离子测定仪器等（要求与说明：注射的剂量、用具的操作方法不做具体要求，实验条件适宜）。

（1）实验分组设计：

A组：作为对照组

B组：____。

C组：注射甲状旁腺素溶液。

（2）实验思路：

①____。

（3）预测实验结果（以坐标曲线图形表示实验测定结果，并将注射激素的实验处理在图中标出来）。

参考答案：

（2）①将3组大白鼠编号为A、B、C：用钙离子测定仪器测定每只鼠的血钙含量并记录;

②給A组注射生理盐水，给B组、C组分别注射降钙素溶液;

③每隔一段时间测定每只鼠的血钙含量并记录：

④待B组、C组发生肌肉抽搐后，分別注射生理盐水、甲状旁腺素溶液：

⑤重复步骤③，直到C组大白鼠恢复正常;

⑥对实验数据进行统计分析

（3）曲线图见图l

本题需要考生补充实验步骤和预测实验结果。对于补充实验步骤，需根据实验目的准确确定实验变量，遵循对照原则、单一变量原则进行实验设计。对于预测实验结果，需认真分析实验目的和相关知识，确定自变量对因变量的影响.要能正确回答问题，考生一定要辨别实验是属于验证性实验还是探究性实验。验证性实验具有明确的结果;探究性实验的现象和结果是未知的或不确定的，应针对各种可能性分别加以考虑和分析，得到相关结论。无论是哪种情况，文字描述应力求简练、准确、科学。

4.4 利用教材资源进行改编

命题前，教师需要精研课标，深入理解新课程理念。研究新教材编制，注重挖掘课前探究、资料分析、经典实验及相关信息等，设置问题，利于知识的深化理解。运用学科知识解决具体问题，立足生命观念解释生命现象，重视思维探究体现科学精神，联系生活实际倡导健康生活，贯彻立德树人凸显社会责任。因此在命题时要聚焦科学探究，注重考查必备知识、关键能力、学科素养，引导增强社会责任感。

[例6]人教版生物学教科书《必修1·分子与细胞》106页中的第6题题目为：。

图2是小球藻进行光合作用的示意图，图中A和B物质的相对分子质量之比是（）

A.1：2B.2：1C.8：9D.9：8

解析：分析题图可知，图中的A、B均为氧气，由于光合作用时，生成的氧气中的O元素全部来自水，因此A为O₂，B为O₂，则相对分子质量之比为32：36，即8：9.

参考答案：C。

本题的命题意图是为了考查学生对光合作用过程的理解。如果将此题进行如下改造：

请设计实验探究光合作用产生的氧气来自于CO₂中的O还是H₂O中的O（要求：只写出相关思路，利用同位素标记法，小球藻、缓冲液、试管、提供检测同位素的相关仪器如，同位素质谱仪）。

参考答案：将小球藻放入缓冲液并均分为A、B两组放入试管，A组通入CO₂，B组缓冲液申加入的是H₂O，待试管有气泡产生时利用同位素质谱仪检测产生的氧气，若A组产生的是O₂，B在产生的是O₂，说明光合作用产生的氧气来自于H₂O中的O₂否则说明是来自CO₂中的O。

通过改造，可以暴露学生的思维过程，能够知道学生如何出的错，错在哪里。

基于核心素养进行高考命题，是未来高考题和各类考试命题的指导和原则，是教育教学活动中的必答题。这对于课程改革的顺利推进、引领课堂教学改革和高校选拔合格人才具有十分重要的战略及现实意义，但又是一项高难度的创新工作，需要更多的研究者和一线教师进行深入地研究和实践。