基于生物学学科核心素养的初中生学业水平评价研究

■ 武汉市教育科学研究院 杨 威 胡学军

初中生物学业水平考试以《义务教育生物学课程标准》（2011版）为依据，坚持基础教育改革的方向，坚持“立德树人、服务选才、引导教学”的评价理念，充分反映学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面所达到的水平，引导师生在教学活动中积极培育“生命观念、科学思维、科学探究、责任意识”等生物学核心素养。

一、评价原则

（一）基础性

初中学业水平考试主要衡量学生达到国家规定学习要求的程度，考试成绩是初中学生毕业、高中阶段学校招生的基本依据。初中生物学业水平考试主要考查学生对学科基础知识、基本技能的掌握情况。试卷题量与考试时长相适应，难度与人教版生物学教材的课后练习题相当。试题围绕生物学课程标准中的50个核心概念进行设计，杜绝偏题、怪题。

（二）综合性

综合考虑学生发展的需要、社会需求和生物科学发展三个方面，建议将教材内容划分为以下7个主题：生物体的结构层次，生物多样性，生物与环境，植物生理，动物生理，遗传与进化，生物综合实践。生物学业水平考试要将本学科相关知识内容进行精炼、整合，打破生物学各个分支学科之间的隐形藩篱，考查学生综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力。

（三）实践性

知识是在解决实际问题的过程中形成的，学习知识是为了更好地服务社会生活实践。生物学与其他学科深度融合，在遗传育种、治疗疾病、生态修复等方面的应用，创造出巨大社会效益和经济利益。因此，生物学业水平考试要重视生物实验操作和科学实践能力的考查，要加强科学技术、社会生活之间的联系，从社会生活和实践活动中选取素材，积极创设真实情境导入试题。

（四）创新性

科学不仅是众多事实和理论的汇总，也是一个不断探究的过程。生物学科学业水平考试要注重考查“观察、比较、分类、推理、对照、抽样检测”等科学思维方法，以及“发现问题、作出解释、设计方案、表达交流”等科学探究能力。减少单纯记忆、机械训练性质的内容，促进学生养成实事求是、开拓创新的科学精神。

二、评价依据

义务教育生物学新课标在研制中，将在高中生物学核心素养的基础上继承和创新。生物学科核心素养是生物学课程育人价值的集中体现，是学生通过本课程学习而逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力。生物学核心素养包括生命观念、科学思维、探究实践、态度责任。

（一）生命观念

生物观念是对生物圈中不同结构层次的生命及其活动规律的总体认识，是解释生物学现象、分析和解决生物学问题的基本观点。生命观念主要包括结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观、进化观、系统观、生态观等。

（二）科学思维

科学思维是在分析和解决生物学问题时，秉持的一种以客观事实为依据，讲逻辑、讲证据的思维习惯，是对已有观点和不同观点进行批判性继承的思维能力。包括归纳与概括、模型与建模、演绎与推理等。

（三）探究实践

探究实践是在科学思维的引领下，阐明生物现象的实践活动。一般过程是：通过观察发现不同于客观规律的问题；提出合理的假说来解释现象；设计实验进行验证的实践活动；对结果进行交流与讨论。

（四）态度责任

态度责任是生物学核心素养内化后的态度，包括实事求是，批判性思维的科学精神；养成良好的生活习惯，关注生命安全与健康的意识；主动参与社会事务的讨论，作出理性解释和判断，辨别迷信与伪科学的责任与担当。

三、从学科核心素养的角度进行典型试题分析

（一）中华优秀传统文化

1.“十二生肖”依次是：鼠、牛、虎、兔、龙、蛇、马、羊、猴、鸡、狗、猪。下列关于“十二生肖”的说法正确的是（ ）

A.龙是已灭绝的动物

B.蛇属于两栖类动物

C.十二生肖中哺乳类动物数量最多

D.可以根据生肖属相来推测某人的性格

2.本题命题思路：该试题以学生喜闻乐见的十二生肖作为素材，考查生命观念中的生物多样性与统一性、科学思维中的理性推测等。使学生体验中华民族历史悠久的民俗文化符号，培养学生的爱国情怀和民族自豪感。

3.考查的核心素养：

A项：十二生肖除了龙之外都是地球上现存的动物，在一定程度上体现了我国动物类群的多样性。龙是我国传统文化的重要代表之一，是中国古代劳动人民发挥其丰富的想象力，以蛇、鹰、鹿等九种动物为原型创造出来的神话形象，创造“龙”的过程运用了科学思维活动中的合理假设、灵感或顿悟，人类已经发现的化石证据并不支持地球上曾经存在过“龙”这种生物。

B项、C项：分类一般根据生物的形态结构、生理过程、遗传物质等特征，分类的基本单位是种，自然状况下，不同物种之间一般不会产生可育后代。十二生肖所涉及的动物，龙不是分类学上的概念，蛇属于脊索动物门爬行纲，鸡属于脊索动物门鸟纲，其他属于脊索动物门哺乳纲。

D项：科学推测要讲证据和逻辑，常常是依据已有经验和科学事实进行合理推测，生肖属相仅仅取决于出生年份，而人的性格取决于遗传因素和生活环境，还与社会生活经历等多种复杂因素有关，因此两者之间没有必然的逻辑联系，通过D选项的证伪，培养学生辨别迷信与伪科学的社会责任意识。

（二）现代生物科技前沿

1.生物3D打印技术是以电子版三维模型为蓝图，定位装配生物材料或活细胞，制造出组织、器官等生物医学产品。下列关于生物3D打印技术的说法不正确的是（ ）

A.生物3D打印使用的原材料是各种细胞和生物活性物质

B.生物3D打印制造的组织、器官可以脱离环境独立存活

C.生物3D打印技术有望解决器官移植中的供体短缺问题

D.为提高产品的存活率，生物3D打印机应置于无菌环境

2.本题命题思路：生物3D打印机是融合科学、工程、技术的新兴科技成果，它能根据人类需要设计并规模化生产器官、组织等生物产品，在器官移植领域展现出广阔的应用前景，体现了STEAM理念下不同学科融合创新的趋势。

3.考查的核心素养：

A项：生物具有一定的结构层次，细胞是生物体结构和功能的基本单位，既然生物3D打印的产品是生物器官或组织，那么它使用的原料必然是活细胞和内环境中的生物活性物质。

B项：细胞、组织、器官需要从环境中源源不断地获取物质和能量，生物不能脱离其生活的环境，体现了生物与环境相适应的生命观念。

C项：器官移植面临最大的难题是免疫排斥反应和供体短缺，生物3D打印技术有望将受体自身的细胞培养扩增后，诱导分化产出供体器官，从而避免免疫排斥反应，体现了关注生物学热点议题的社会责任意识。

D项：生物3D打印机制造的组织、器官不能完整行使免疫系统的防卫、监控、清除功能，体现了结构与功能相适应的生命观念。环境中的微生物会感染并破坏生物产品，所以应置于无菌环境中避免微生物污染，体现了预防疾病、关爱生命的健康意识。

（三）生物科学史综合题

1.疟疾患者的典型症状是间歇性寒热发作，其生物学原理是疟原虫破坏宿主红细胞后，释放出来的化学物质导致体温平衡调节紊乱。1969年，屠呦呦开始研究治疗疟疾的药物，从中药寻求突破是整个工作的主流。她从整理历代中医经典书籍着手，发现东晋葛洪的《肘后备急方》记载：“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之”可治疟疾。屠哟哟对此产生了疑问：为什么不是采取传统的煎煮方法，而是直接绞取青蒿的汁液呢？于是她改用低沸点的溶剂乙醚提取青蒿各种组分，并发现青蒿素具有显著的抗疟效果。

（1）疟疾的防治，一方面用抗疟药杀灭人体内发育各阶段的疟原虫；一方面积极开展防治媒介蚊虫，从预防传染病的角度，这两种方法分别是通过___________和___________来防治疟疾。

（2）寒冷环境下，健康人的体温调节过程是，皮肤的冷觉___________兴奋，通过传入神经到下丘脑体温调节中枢，引起立毛肌收缩，起鸡皮疙瘩，这属于___________调节。还会引起甲状腺激素分泌增加，进而促进细胞新陈代谢，提高产热量，这属于___________调节。

（3）中医典籍《肘后备急方》记载有“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之，可治久疟”，这句话对青蒿素发现提供了哪些信息？屠呦呦团队需要怎样进一步探究？

（4）通过文章所述的青蒿素发现历程，你认为屠哟哟取得成功的原因有哪些？

2.本题命题思路：屠哟哟是我国荣获诺贝尔生理学或医学奖的第一人，主要贡献是发现青蒿素具有治疗疟疾的功效，挽救了大量疟疾患者的生命。以青蒿素的科学史为命题素材，让学生体验科学家工作的思路和方法，加深对科学本质的理解。屠哟哟获得诺贝尔奖的光荣事例，提升学生从事生命科学工作的使命感。引导学生关注疾病和治疗方法背后的基本生物学原理，提高生命安全与健康意识，为学生的职业发展规划提供有益的参考。

3.考查的核心素养：

（1）随着生活水平和医疗卫生水平的提高，传染性疾病得到了有效预防和严密监控，但由于传染病极易在社会人群中造成恐慌，影响社会经济生活的稳定，艾滋病、新冠肺炎等传染病尚无有效治疗手段，因此我们不能放松对传染病的关注度。抗疟药物杀死传染源体内的疟原虫，属于控制传染源；蚊虫是疟原虫的中间寄主，杀灭蚊虫属于切断传播途径。

（2）神经调节的基本方式是反射，反射活动的结构基础是反射弧，包括五个基本组成部分“感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器”。激素通过体液运输后，与靶细胞受体结合，导致靶细胞的生理状态变化，从而发挥调节作用。调节是为了维持内环境稳态，体温平衡调节属于神经-体液调节，该小题考查了生命观念中的结构与功能观、稳态与平衡观。

（3）在信息大爆炸的时代，收集信息、处理信息的能力尤为重要，从事科研工作的第一步就是查阅文献，在前人的研究成果基础上发展创新。屠哟哟在中医传统典籍中发现绞取黄花蒿汁液可治疗疟疾的验方，她从中得到两个重要信息，一是青蒿汁液中可能含有某种治疗疟疾的有效成分；二是高温可能会破坏这种有效成分的结构。为了证明自己的猜想，屠哟哟设计实验验证方案，她将青蒿提取物分离提纯，设置不同浓度的体外、体内抗疟实验，符合生物对照实验中的控制单一变量原则。

（4）青蒿素的发现史值得被深入挖掘，提炼出实事求是、勇于创造的科学精神。屠哟哟创造性地采用低沸点乙醚有机溶剂提取青蒿有效成分，是发现青蒿素的关键一步，该项目研究过程也得到了中科院上海化学研究所等许多单位的大力协助，体现了在科学研究过程中，需要与同行积极合作、相互交流、共赢共享。

四、评价学科核心素养发展水平的命题策略

学生能否从真实情景中发现生物学问题，运用所学的生物学知识和科学探究方法分析、解决问题，并积极参与有关生物学的社会事务讨论，是评价学生生物学核心素养发展水平的关键指标。为了达到评价目的，可以从以下三个方面着手设计评价试题：

（一）通过真实情境导入试题

生物学学科核心素养是学生在生物学课程学习过程中逐渐发展起来的，在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观念、必备品格与关键能力，是学生知识、能力、情感态度与价值观的综合体现。因此评价试题应围绕现实问题、热点问题展开，如历年诺贝尔生理学或医学奖成果、新冠肺炎的预防与治疗等。情境化试题要简洁明了，指向性明确，能够成为学生运用学科知识分析和解决问题的载体。

（二）从生物科学史中提炼试题

学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和科学研究的思路和方法，学习科学家投身科学的精神。科学史试题评价的重点不在于现有的科学结论，而在于让学生感受科学探索的艰辛，领悟科学研究方法，以及科学家创造结论的伟大智慧。科学家是怎样思考的？是怎样提出问题的？曾遇到过什么困难和障碍？运用了什么方法来克服这些困难、逾越这些障碍？结论是在什么基础上形成的？当时及后人对结论提出过什么异议？思考并回答这些问题对发展学生核心素养大有裨益。

（三）评价试题要有一定的开放性

在标准化测试中，我们总希望一个问题只有唯一正确的答案，以确保评价的公平公正，在题目的设置上，我们总是剔除各种干扰因素，使题目变得单纯、理想、没有争议。但在现实生活中，我们遇到的问题往往并不单纯，复杂的、非结构性的问题，其答案通常也是开放的，需要被测者运用各方面的知识和能力进行综合分析和判断。开放性的试题更能够反映被测者的综合素养，能有效区分学生生物学科核心素养发展水平。