基于布鲁姆教育目标分类学的高考生物学实验试题分析

曾凡伟 罗颖强

（1.华中师范大学教育学院 湖北武汉 430079）

（2.江西省赣州市第三中学 江西赣州 341000）

对高考试题进行分析，有助于教育工作者了解和把握高考试题的命制特点、考查侧重点，可以充分挖掘高考对教学的价值引领和引导教学功能，全面落实立德树人的根本任务。布卢姆教育目标分类学修订版（以下简称修订版）在知识和认知过程维度上有独特见解，从知识维度分析有助于可以检测到高考所考查的知识类型，从认知过程维度分析能反映出试题所达到的认知水平，目前被广泛应用于教育教学研究中。本研究基于布卢姆教育目标分类学的理论框架，从知识和认知过程两个维度，对2016—2020年全国高考Ⅰ卷的生物学实验试题进行对比分析，以期为生物学教师提供教学参考。

1 布鲁姆教育目标分类学

修订版是2001年安德森和梅耶等专家对原布卢姆教育目标分类学进行修订后形成的。修订版继承并优化了之前的理论，将认知领域的教育目标分为知识和认知过程两个维度。其中知识维度从具体到抽象分为了四大知识类型：事实性知识、概念性知识、程序性知识和元认知知识4个类目。认知过程维度则划分为记忆、理解、应用、分析、评价、创造6个水平要素。修订版将学生对学习内容的掌握水平进行阶梯式描述，因此经常被用于试题分析。

2 基于布鲁姆教育目标分类学的高考生物学实验试题分析

以修订版中的二维分类表为试题分析的工具，通过找到试题中对应的测评目标，确认测评目标的“动词和名词”。其中，动词一般指明了认知过程维度，通过分析找到其所对应的认知层级，锚定测评目标中的名词。名词则是生物学知识术语，以明确该题所考查的知识类型，如此形成生物学实验试题的测量目标分类表。教师借助二维分类表，可以将内隐的知识类型和认知水平外显出来，从而根据试题反馈调整教学所应达到的深度和广度，调整课堂教学的重难点。此外，教师分析解试题所应经历的认知过程，能掌握学生解题时认知过程可能出现的障碍，进而更好地指导教学。

本研究选取2016—2020年全国高考理科综合试卷（全国Ⅰ卷）生物学必修部分的实验试题为研究对象，即选择题第1～6题和非选择题第29～32题中考查实验的试题，并基于布鲁姆教育目标分类学对其进行分析。

2.1 试题考查目标的统计结果

经统计，得到2016—2020年高考全国Ⅰ卷生物学试题的知识与认知过程维度的目标分类表（表1）。

表1 2016—2020高考生物学实验试题目标分类表

2.2 基于知识维度的分析

事实性知识是指题目中反映的基本生物学术语和具体生物学要素的知识。例如，试题2017年第4题选择题，在实验背景下，间接考查胰岛素和乙酰胆碱的作用。事实性知识考查的水平一般较低，所占题量也很少，主要由于此类型题目不能很好反应出学生的能力差别。

生物概念性知识是指分类和类别的知识。原理和通则以及理论和模型的知识，反映了生物学现象和事实的本质属性。因此概念性知识比事实性知识更抽象、更系统。对概念性知识的考查能较好体现出学生的认知水平，在实验试题中也明显占的分值较高，如2017年第4题涉及到过敏反应，2018年第4题涉及细胞增殖，第31题的体液调节，2019年第6题种群增长模型，2019年32题涉及的减数分裂。这些试题反映出命题人对生物学概念的重视，编制试题时往往聚焦生物学概念，以实验试题为载体，既能考查出学生对概念的理解准确与否，又以实验试题为背景。试题的回答能从侧面反映出学生的科学思维和科学探究的能力。

生物程序性知识是以生物学技能和算法的知识，强调解决生物学的步骤和过程，反映的是“怎么做”的问题。这部分知识的考查要求学生已经具备生物学知识的基础上，还要利用知识能解决生物问题，对学生的能力和生物学素养要求较高。例如，2018年32题和2019年32题考查分离和自由组合定律的计算。这类计算在实验试题中主要以实验为背景呈现，实际是对分离和自由组合定律的考查，主要考查了学生对遗传定律的理解和计算能力。又如，2017年第29题对实验思路的考查，要求学生清楚地理解实验的基本过程，对自变量、无关变量及因变量的把握。这部分试题要求学生有较高的科学探究素养。

生物元认知知识是指一般认知的知识以及关于自我认知的意识和知识，包括解决生物学知识的思路和选择的策略。实验试题中的元认知知识。如2019年第29（3）题，要求学生设计实验证明气孔开度减小的原因，要求学生首先通过自己认知分析出需要设计三组实验证明，进而制定实验方案。该题需要学生确定分组和写思路过程中反复推敲、思考并评估，否则实验设计思路就无法顺利设计出来。

经统计，2016—2020年高考生物学实验试题各知识维度的分值及所占比例见表2。从表中可知，高考生物学实验试题考查的知识类型分布较为集中，多为概念性知识和程序性知识，事实性知识也有所涉及，说明试题对实验试题知识类型考查是有选择和侧重性的。值得说明的是，2020年高考中事实性知识比例较大。这与历年试题分布情况存在较大差别，主要由于疫情，学生复习备考方式与往年有较大变化，各地返校复课时间不一致，高考命题充分考虑到学生的作答感受而做出的适当调整。

表2 2016—2020年高考生物学实验试题各知识维度分值及比例

2.3 基于认知过程维度的分析

认知维度的记忆要求学生能从长时记忆中提取出相关生物学知识。例如，2017年第3题提到的细胞分裂素的作用，解题关键在于对细胞分裂素作用的记忆。不难发现，与记忆相关的这类知识一般是较为孤立零散的知识点，考查学生平时的积累和记忆。识记所处水平较低，对学生的能力要求也不高。

理解要求学生能对试题中的图像信息构建意义。理解这个认知层次涉及的知识类型最多，涵盖了事实性知识、概念性知识和程序性知识，如2018年第4题以实验为背景，聚焦于细胞增殖这个生物学概念，结合图表考查学生对细胞增殖概念的掌握情况。

应用要求学生在给定的生物学情境中执行程序。这一类型的题目主要考查学生如何在生物情境中运用知识解决问题。例如，2019年32题要求学生运用分离和自由组合定律来计算子代性状分离比，相应表现型的概率。应用水平要求学生在理清知识间的内在逻辑后，能够对知识进行迁移运用。柱状图呈现结果。

分析要求学生能将信息分解为它的组成部分，确认组成部分之间的关系并解决问题。从表1可以看出，处于分析这个层级的试题很多，说明命题人注重对学生信息整合和分析能力的考查。例如，2017年的29题要求学生运用同位素标记法确定病毒类型。这就要求学生分析DNA病毒和RNA病毒的真正区别，才能设计实验方案，对学生思维逻辑性和处理信息的能力要求较高，能够很好地考查学生的科学探究和科学思维的能力。

评价要求学生能够基于一定的标准做出判断。这一层级要求学生能够利用生物学知识对具体生物学问题做出准确的评论。从表1可知，

涉及评价的试题只有2020年第31（4）题，评价此实验成功、某药物的意义。这一问题就是要求学生结合体液调节、激素的作用，进而对这种药物作出评价。这类试题可以测评学生批判性思维能力的状况。

创造要求学生能够将某些要素组成全新的结构或模型，从表3中可以看出近五年实验试题并没有对创造层次进行考查。其原因可能是创造层次试题一定程度上和元认知知识联系，难以测评。

表3 2016—2020年高考生物学实验试题各认知过程维度分值及比例

在认知过程维度上看，生物学实验对记忆、应用和评价层次的考查较少，对高层次的创造考查则没有，明显生物实验试题的评测是有所侧重的，多集中为理解、分析这两个认知水平的考查。生物学实验侧重于考查学生的科学探究和理性思维能力，要求学生在理解实验原理和过程的基础上，结合具体实验情境进行分析作答。

3 结论和建议

综上分析，高考生物实验试题具有明显的特点：在分值上，有逐年增加的趋势，体现生物学实验的重要性；在知识覆盖面上，基本保持稳定，体现高考试题的公平性；在知识维度上，由从事实知识向概念性知识和程序性知识侧重；认知过程维度上，多注重为理解、应用、分析这几个认知水平的考查，体现高考试题的能力导向和选拔性。生物学是一门以实验为基础的学科，在新课程标准和核心素养的导向下。教师在教学中可以从以下方面加强：

①教师要重视实验教学。教师要更新教学理念，提高对生物实验重要性的认识；开足开齐教材中的实验，重视对生物核心知识和主干知识的教学；开发实验教学资源，开展实验教学创新；改变实验评价方法，提升实验教学成效。

②教师要注重培养学生能力，重视教材中的经典实验，注重科学史中的育人价值；改验证性为探究性，培养学生科学思维和科学探究能力；灵活运用情景教学，培养学生设计实验方案、进行探究和评价的能力。另外，还可通过生物课外实践活动，拓展学生科学思维深度和广度。

③教师要加强试题分析，持续关注历年实验试题走向，分析命题趋势；跟踪生物学前沿知识，梳理生物学实验前沿命题。