基于PISA 情境化试题的命制分析

甘肃 张罗国

情境化试题的命制是当前教育测量与评价领域关注的热点问题，《普通高中生物学课程标准（2017 年版2020 年修订）》（以下简称《课程标准》）指出，高考命题应“以情境任务作为试题主要载体，让学生在个人体验、社会生活和学科认知等特定情境中完成不同的学习任务，以呈现学生学科素养的多样化表现”，这更是明确了情境化试题在评价学生学科核心素养上的重要作用。

PISA，即国际学生评估项目，是一个在国际教育评估研究中具有广泛影响力的评估项目，PISA 评估的一个主要领域是科学素养，包括科学情境、科学知识、科学能力和科学态度四个要素，其中科学情境是最基本的要素。

1.PISA 科学情境

真实是PISA 科学试题情境的鲜明特点，PISA 的科学情境根据现实世界分为个人的（自我、家庭和群体）、社会的（社区）和全球的（世界范围内的生存）三个层次。具体又可将内容划分为生活健康、自然资源、环境、危害和科技前沿等五大范畴。这样三大层级和五个领域相互交叉就会形成15 种科学情境（如表1）。

表1 PISA 的科学情境

续表

2.近三年全国卷理综生物PISA 情境化试题考查情况

笔者统计近三年全国卷理综生物PISA 情境化试题考查情况如表2 所示。

表2 2018—2020 年全国卷理综生物PISA 情境化试题考查分布

续表

由表2 可知，情境化试题在高考理综生物卷中占比都较高，充分体现了《课程标准》的要求，主要考查生活健康、环境、实验探究，特别要注意的是以新情境和真实情境为载体的实验探究类试题将逐步成为考查的重点和难点。

3.试题命制思路

命制情境化试题，要以学科核心素养为导向，准确把握学科核心素养、学科知识、真实情境与实际问题之间的内在联系，通过合理选材、恰当设问、命题表达以及试做修订几个环节最终呈现试题。具体过程如图1 所示。

图1 试题命制流程

4.PISA 情境化试题的实例分析

【例1】抗体可分为中和性表面抗体和非中和性表面抗体，中和性表面抗体与病毒结合阻止病毒进入细胞；非中和性表面抗体与病毒结合，介导免疫细胞吞噬、清除病毒，图2 为新型冠状病毒侵染人体肺部上皮细胞的过程，请回答下列问题：

图2 新型冠状病毒侵染人体肺部上皮细胞的过程

（1）当病毒侵入肺部上皮细胞后，利用___________（填有机物），合成新的病毒颗粒，在此过程中，___________细胞会识别并裂解被感染的细胞。

（2）ACE2 是一种跨膜糖蛋白，据图可分析其作用是______________________________。

（3）抗ACE2 抗体可结合新型冠状病毒颗粒表面的S 蛋白，从而阻断___________，这种抗体属于___________抗体。

（4）已知新型冠状病毒可被NP-Cy3 专一荧光染料染色，通过荧光显微镜可观察到被染成红色的新型冠状病毒，现要验证ACE2 是新型冠状病毒感染细胞的一个重要受体，请根据所给材料设计实验并预期实验结果。

材料：表达ACE2 的HeLa 细胞，不表达ACE2 的HeLa 细胞，新型冠状病毒，NP-Cy3 荧光染料，荧光显微镜

实验设计：_______________________________________________________________________；

实验结果：_______________________________________________________________________ 。

【参考答案】（1）细胞自身的氨基酸分子、核苷酸分子（以及脂类分子）效应T（2）ACE2 可与新型冠状病毒S 蛋白结合，介导病毒进入细胞内（3）病毒进入细胞 中和性表面（4）实验设计：分别用表达ACE2 和不表达ACE2 的HeLa 细胞进行新型冠状病毒感染实验，之后进行NP-Cy3 染色，一段时间后通过荧光显微镜观察细胞染色情况 实验结果：表达ACE2 的HeLa 细胞中观察到红色荧光，不表达ACE2 的HeLa 细胞中观察不到红色荧光

【具体分析】本题以2020 年初在全球范围内暴发的新型冠状病毒为材料，内容来自相关科研论文，通过对文献资料取舍、加工，再结合学生实际进行合理问题设置，最后通读、试做而成型，本题主要涉及病毒增殖和免疫调节两大知识点，以此为基础，考查学生生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等学科核心素养，该题组的各个试题基本信息详见表3。

表3 例1 基本信息表

【例2】（原创）东海原甲藻与中肋骨条藻是我国近海主要的两个赤潮藻种，几乎每年都会引发大规模的赤潮，对海洋养殖业构成极大威胁。为了解浮游植物种间竞争在赤潮发生中的作用，研究者设计了东海原甲藻与中肋骨条藻的共培养实验，结果如图3 所示。请回答下列问题：

图3 共同培养的藻类细胞密度

（1）大规模的赤潮对海洋养殖业构成极大威胁，导致海洋赤潮的原因是___________________________________________________________________。

（2）据图可知，共培养时，东海原甲藻与中肋骨条藻的种间关系为__________________。

（3）请从保护我国近海水域环境出发，提出几条合理建议。

______________________________________________________________________________________

（4）有人认为，两藻类共培养时，中肋骨条藻依靠他感作用（一种植物通过向体外分泌代谢过程中的化学物质，对其他植物产生直接或间接的影响）获取优势，请就所给实验材料设计实验加以验证是否具有他感作用。

材料：中肋骨条藻，东海原甲藻，中肋骨条藻的无藻细胞滤液，东海原甲藻的无藻细胞滤液，正常培养液。

【参考答案】（1）N、P 等元素的富集（2）竞争（3）禁用含磷洗涤剂；控制城市污水和工业污水排放；合理开发海水养殖业，引入对水质有净化作用的养殖品种；进行多品种混养、轮养，建立生态养殖系统（4）设置甲、乙、丙、丁四组实验，分别做如下处理：甲组用一定量的中肋骨条藻的无藻细胞滤液培养中肋骨条藻；乙组用与甲组等量的正常培养液培养中肋骨条藻；丙组用一定量的中肋骨条藻的无藻细胞滤液培养东海原甲藻；丁组用与丙组等量的正常培养液培养东海原甲藻；定期检测观察中肋骨条藻细胞的数量。

实验结果及结论：

若甲组与乙组中肋骨条藻细胞数量变化一致，具有相近的生长趋势，丙组与丁组东海原甲藻细胞数量变化一致，具有相近的生长趋势，则说明中肋骨条藻获取竞争优势不是依靠他感作用。反之则说明存在他感作用。

【具体分析】本题通过真实的海洋赤潮情境进行命题，内容来自相关科研论文，通过选取与高中生物知识点契合度高的内容、图示进行优化处理而成型，考查种间关系及环境保护，意在考查学生获取信息的能力、实验与探究能力和语言表述能力等，突出考查学生生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等学科核心素养，该题组的各个试题基本信息详见表4。

表4 例2 基本信息表

5.PISA 情境化试题命制反思及启示

5.1 试题应重视情境类型的综合设计

“实践环境”和“学科知识与思维方式”是构成情境试题的两大要素。从宏观层面看，一套高考综合生物试卷由多道情境试题组成，其中材料阅读型试题构成试卷的情境体系，学科知识和思维方式构成试卷的问题体系，传统的试题模式侧重于试卷问题系统的设计，往往忽视情境体系的设计，缺乏突出社会意义和应用价值的机制。PISA情境试题充分注重生活健康、自然资源、环境保护、科技前沿等与学科本体的整体设计。因此，选择情境材料时需要进一步结合社会生活情境，进行综合设计。从微观层面来看，情境化问题的优化应针对不同类型情境与相关学科知识和思维方式，学生体验与学生作答之间的关系进行设计。例如，对于社会生活的情境，由于它与学生生活密切相关，与情境设计相关的实践活动可以突出其社会意义和应用价值。对于学科的本体情境而言，其抽象化和概念化降低了学生运用学科知识和思维方式的可能性。因此，设计和使用情境材料来解决实际问题时，选择典型和适当的情境材料显得非常重要。

5.2 试题应体现情境的交互属性

单一的情境会导致学生作答思维模式化（机械化记忆或模式化解读），即定式思维，极大限制了学生素养的多样化发展。由于每道试题空间有限，即便是PISA 科学情境试题也是如此，所以PISA 情境化试题设计需要提升情境化水平，加强学科知识、情境材料与思维方式三者之间的交互关系，在融合型试题设计上多做尝试，从而促进学生学科核心素养的多样化呈现。具体可以将生物相关考点巧妙融入到提供的试题情境中，使生活现实与测评指向的任务紧密结合，这样便于学生在与问题情境持续的交互作用中进行理解、提炼、分析和完善，并最终通过探究找出应对和解决问题的方法。

5.3 试题应发挥情境的实践功能

众所周知，学生对情境类试题的作答基础是对所提供的情境材料的全新认知，学生作答过程和结果的依据就是情境提供的显性或隐性资源。因此，在命制PISA 情境化试题时应充分利用现实生活情境资源，立足于情境提出问题、引发学生的认知冲突，顺其自然地驱使学生进行思考和探索，让学生运用所学知识尝试着解决实际现象与真实事件中的问题，发挥情境的实践功能，这也是试题需要有真实情境材料的目的。

总之，学生知识记忆和思维认知过程都应以解决问题为基础，这才有利于学生学科核心素养的培养。教师在命制情境化试题时应深入考量其发挥认知功能和社会意义与应用价值的双重功能，进一步提升和优化情境化试题的命制和表达方式，由此，情境化试题便能够真正促使学生在作答中从“认知”走向“实践”，进而呈现学科核心素养的多样化表现。