高中生物学科关键能力测评指标体系构建

李霞 苏科庚 吴继衡 黄胜琴

摘要构建了包括4个一级指标、12个二级指标的高中生物学科关键能力测评指标体系。依据指标体系编制关键能力测试题，对3所高中463名高三学生进行测评，运用结构方程模型AMOS 24.0对测评指标体系进行检验，以确保测评指标体系的合理性和科学性，从而为新高考背景下测评关键能力提供依据。

关键词 高中生物学 关键能力 观测指标 测评体系

中图分类号G633. 91文献标志码B

1高中生物学科关键能力测评指标体系急需研制

2019年，教育部考试中心发布了以“一核四层四翼”为核心的高考评价体系。该体系中的“四层”是指“必备知识、关键能力、学科素养和核心价值”，其中，关键能力上承学科素养，下联必备知识，是落实高考评价体系和实现核心素养“教—学—评”一体化的纽带，具有重要作用。《中国高考评价体系》也明确提出在考试中要加强对学生关键能力的测评，但是其只在宏观层面上提供了政策支撑与理论指引，而实施中却缺乏具体的关键能力测评维度和可操作指标。

教育部考试中心在廣泛听取多方意见后，结合新高考生物学科的功能定位，将高中生物学科关键能力确定为理解能力、实验探究能力、解决问题能力和创新能力。这四种能力有效对接了三大关键能力群和生物学学科核心素养。至此，高中生物学科关键能力的测评维度已经明确，但是这些测评维度却没有细化出可观测的操作指标，导致关键能力的测评难以有效开展。本研究通过借鉴国外关键能力评价的成功经验，拟构建一个适合新高考的生物学科关键能力测评指标体系，为关键能力测评提供精准的观测点。

2高中生物学科关键能力测评指标体系构建

2.1研究步骤

本研究分4步进行：①构建测评指标体系：借鉴国外关于关键能力测评的成功经验，构建高中生物学科关键能力测评指标体系。②编制试卷，收集数据：依据测评指标体系，编制关键能力测试卷，以广州市3所不同层次学校中的463名学生为被试，实施测试，得到相关数据。③检验和修正指标：运用AMOS 24.0对高中生物学科关键能力测评指标体系进行验证性因素分析，以确定测评指标体系的合理性和科学性。④为一线教师基于纸笔测试评价学生生物学科关键能力提出建议。

2.2研究对象

本研究选取广州市463名高三学生为研究对象，这些学生来自低、中、高3种不同层次的学校，使得研究具有一定的代表性。

2.3研究工具

2.3.1高中生物学科关键能力测评指标体系

本研究通过借鉴国外关于关键能力测评的成熟经验，构建了包含4个一级指标、12个二级指标的高中生物学科关键能力测评指标体系，具体见表1。

2.3.2学生关键能力测评试题

依据高中生物学科关键能力测评指标体系，编制关键能力测试卷，并经过与专家的反复商讨和修改，形成正式测试卷，共14道题，40个题项中每个题项考查的关键能力具体见表2。

下面，结合部分试题进行说明。

【例1】蝗虫是一种世界性的农业害虫，2020年非洲爆发的蝗灾对小麦、水稻等作物造成毁灭性的打击，造成严重的粮食危机，下列叙述正确的是（）

A.调查其幼虫（跳蝻）种群密度常使用标志重捕法

B.某个地区的全部蝗虫在水平方向上的分布构成了群落的水平结构

C.流入蝗虫中的能量可用于蝗虫自身的生长、发育和繁殖

D.当蝗虫种群大爆发时，其种群数量的增长近似于“J”型曲线

分析：该题以蝗虫造成粮食危机为情境，主要考查学生对种群密度调查方法、群落水平结构、能量流动途径和种群增长曲线类型的理解和记忆。因此该题对应的是“理解能力”中的“回忆识别”维度。

参考答案：C。

【例2】适宜条件下，测得的水稻根细胞对a、b两种物质的吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图1所示（a、b两条曲线分别代表水稻根细胞对不同浓度a、b物质的吸收速率），A同学据图认为b的跨膜运输方式是主动运输，B同学认为是协助扩散。请设计实验确定哪位同学的判断正确。

（1）请写出实验目的：

（2）简要写出实验思路：

（3）请写出预期实验结果和结论：

参考答案：（1）探究b的跨膜运输方式是主动运输还是协助扩散？

（2）将长势相同的水稻根细胞平均分成两组，甲组置于有氧条件下，乙组置于无氧条件下，其他条件相同且适宜，培养一段时间后分别测定根细胞对b物质的吸收速率。

（3）若甲组根细胞对b物质的吸收速率大于乙组，则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输；若甲组和乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同，则说明b物质的跨膜运输方式为协助扩散。

分析：该题以探究物质b的跨膜运输方式为情境，充分考查学生的探究能力。解答该题时，学生首先需要明确要探究的问题，即探究物质b的跨膜运输方式为主动运输还是协助扩散；其次，要选择合适的科学研究方法来设计实验，并对实验中的自变量、因变量和无关变量等进行确定和控制；最后，对相关的实验结果进行预测，并得出相对应的结论。由此可见，（1）～（3）小题对应的分别是“实验探究能力”中的“问题确定”“实验设计”“解释分析”维度。

【例3】某地爆发了流行性感冒，据悉，引起这次感冒流行的主要是甲型流感病毒，该病毒是一种RNA病毒，请回答下列问题。

（3）入冬后，某社区贴出通知：70岁以上的老人可以免费注射甲型疫苗。小明的爷爷对该疫苗的安全性和作用存在疑惑，如果你是小明，你会给爷爷提供怎样的建议，并说出提供该建议的依据？

参考答案：建议：可以接种。依据：甲型流感疫苗是经过临床实验之后才批准上市，所以具有一定的安全性，而且注射甲型流感疫苗，可以使机体产生相应的抗体和记忆细胞，提高机体的免疫能力。

分析：该题以甲型流感病毒爆发为情境，要求学生为小明爷爷要不要注射甲型疫苗提供建议。该题的解决需要学生运用所学的关于细胞免疫和体液免疫的知识进行分析后，才能提出合理的建议，因此，该题对应的是“解决问题能力”中的“问题解决”维度。

【例4】進行体细胞移植时，体细胞的细胞核必须被移植到去核卵母细胞后才能表现出全能性。这是由于卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质。根据这一启示，请提出一种恢复体细胞分裂、分化能力的新的思路：

参考答案：从卵母细胞中分离出促进细胞核全能性表达的物质，将其导入到细胞中。

分析：该题要求学生根据题干所给的启示，并结合所学的生物学知识，创新性地提出一种新的恢复体细胞分裂、分化能力的思路，对应的是“创新能力”中的“发现创新”维度。

3高中生物学科关键能力测评指标体系检验

运用SPSS 20.0计算Cronbach’Alpha系数，发现整套试题的Cronbach’Alpha系数为0.70（>0.6），根据已有研究，测评可以接受。接着进行Bartlett球性检验，计算KMO值，统计结果显示P=0.000（<0.01），KMO=0.664（>0.6），表明试卷的结构效度可以接受，可进行后续的验证性因素分析。

利用AMOS 24.0作为CFA计算工具，对高中生物学科关键能力测评指标体系进行验证性因素分析，结果如表3、图2所示。

由表3可知，P值为0.000（<0.05），卡方自由度比值为2.273（<3.000），GFI、AGFI、IFI、CFI的数值均大于0.9，RMSEA值为0.054（<0.08），综合各项指标参数，可知一阶12因子模型拟合程度较好，高中生物学科关键能力测评指标体系的基本适配指标均达到检验标准。

由图2可知，除了实验探究能力和解决问题能力间的因素负荷量稍小于0.4，其他一级指标间的因素负荷量均大于0.4，说明一级指标的设置是比较合理的；12个二级指标的因素负荷量在0.70～0.89，均大于0.4，说明这些操作指标能在较大程度上反映相应的生物学科关键能力要素，可见12个二级指标的设置是合理的。

4启示

教师在对学生的生物学科关键能力进行大规模测评时，可以参照表1，从理解能力、实验探究能力、解决问题能力和创新能力四个方面设计试题。在对理解能力进行测评时，教师可从能否回忆所学的生物学知识、能否对信息进行描述或转换、能否清晰各类别的特征属性等角度进行评价；在对实验探究能力进行测评时，可创设探究情境，从探究问题是否明确、实验设计是否合理以及解释分析是否有理有据等角度进行评价；在对解决问题能力测评时，可从能否获取有效信息、能否运用生物学知识解决问题、能否迁移知识到新情境中解决问题等角度进行评价；在对创新能力进行测评时，可从是否具有质疑能力和批判性精神、能否将知识进行融合联系、能否创造性地提出新方法或新解释等角度进行评价。

参考文献：

[1]教育部考试中心.中国高考评价体系[M].北京：人民教育出版社，2019：36-38.

[2]杨帆，郭学恒.基于高考评价体系的生物科考试内容改革实施路径[J].中国考试，2019，（12）：53-58.

[3]吴明隆.结构方程模型：AMOS的操作与应用[M].重庆：重庆大学出版社，2010：236-237.