基于核心素养的高考试题的命制方法和分类——以2022年湖南高考卷为例

裴 柳

(河北省石家庄市第一中学)

能否有效开展学科素养的评价,直接关系到基于核心素养的教育改革的成效,所以命制科学有效的测评试题是未来学科教育工作研究的关键。高考试题是高考命题专家智慧的结晶,每一道都是经过了精雕细琢,试题往往背景材料新颖,设问巧妙、独到,下面以2022年湖南省生物高考试题为例对命制方法进行分类分析,为命制高质量的原创试题提供思路参考和方法借鉴。

1.实验拓展型

原题呈现原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单胞菌,其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是

(A)

A.甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离,表明细胞中NaCl浓度≥0.3 mol/L

B.乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离,处理解除后细胞即可发生质壁分离复原

C.该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加

D.若将该菌先65℃水浴灭活后,再用NaCl溶液处理,原生质体表面积无变化

试题分析该试题是在教材中质壁分离和复原实验基础上进行了多角度的拓展:

拓展1.实验材料由成熟的植物细胞调整为也具有细胞壁的细菌;

拓展2.实验材料由活细胞拓展为活细胞和死细胞两种;

拓展3.实验试剂由蔗糖溶液和清水置换为葡萄糖溶液和NaCl溶液;

拓展4.实验处理方式由先蔗糖溶液再清水拓展为葡萄糖溶液和NaCl溶液多次交替处理;

拓展5.实验结果由在显微镜下直接观察转化为原生质体表面积变化的数据记录,并以图例这种直观的形式呈现。

经典的质壁分离和复原实验经过选材、试剂、实验过程、实验结果的呈现形式等多角度拓展、延伸,成为一道让人耳目一新,侧重综合性考查的原创试题。

类型分析生物学是一门基于实验的科学,实验是生物学的灵魂。这类试题建立在教材实验基础上,能使考生很好地回顾实验选材、方法、操作和相关知识点,凸显考查的基础性。而通过“拓展点”又可增加新颖度,激发考生的探究兴趣,侧重考查获取信息能力、模型分析能力和实验探究能力。原创该类试题的关键是通过查找资料和实验探索找到合适的扩容点,在此基础上将新旧实验整合后设计出难度适宜、体现素养要求的考查角度。

2.情境延展型

原题呈现病原体入侵引起机体免疫应答,释放免疫活性物质。过度免疫应答造成机体炎症损伤,机体可通过一系列反应来降低损伤,如图所示。下列叙述错误的是

(D)

A.免疫活性物质可与相应受体结合,从而调节神经-内分泌系统功能

B.适度使用肾上腺皮质激素可缓解某些病原体引起的过度炎症反应

C.过度炎症反应引起的免疫抑制会增加机体肿瘤发生风险

D.图中神经递质与肾上腺皮质激素对下丘脑分泌CRH有协同促进作用

试题分析该试题是在“下丘脑-垂体-甲状腺”轴这一考生熟知的背景下,从多角度延展新情境,扩充信息量:

情境延展1.“下丘脑-垂体-甲状腺”轴中把甲状腺替换为肾上腺,由肾上腺进一步具化为肾上腺皮质;

情境延展2.通过增设免疫调节的信息,把神经-体液调节拓展为神经-体液-免疫调节网络;

情境延展3.通过设置“感染”这一背景信息,由正常的稳态调节延伸出病理分析;

情境延展4.结合“神经递质和肾上腺皮质激素均可作用于下丘脑”这一信息,在激素的反馈调节和分级调节基础上增加了信息分子间的协同(拮抗)作用的判定。

通过增设的一系列新情境,使试题对机体稳态与平衡调节的考查进一步凸显综合性,同时为稳态与平衡观、整体观等生命观念,疾病与健康等社会责任的考查角度留足了余地。

类型分析该类原创试题以基础知识为出发点,使考生容易找到解题的着眼点,同时通过外延出的系列情境扩大试题的思维容量,开发出能力考查路径。原创这类试题的关键是通过查资料探寻到与基础知识巧妙结合的新情境;设计考查角度时,除知识应用和信息提取外,还要体现结构与功能观、遗传与进化观、稳态与平衡观等相应角度的生命观念,最好还能落实辨别和揭穿伪科学、尝试解决现实生活中的生物学问题等社会责任。

3.矛盾冲击型

原题呈现稻蝗属的三个近缘物种①日本稻蝗、②中华稻蝗台湾亚种和③小翅稻蝗中,①与②、①与③的分布区域有重叠,②与③的分布区域不重叠。为探究它们之间的生殖隔离机制,进行了种间交配实验,结果如表所示。下列叙述错误的是

(D)

注:精子传送率是指受精囊中有精子的雌虫占确认交配雌虫的百分比。

A.实验结果表明近缘物种之间也可进行交配

B.生殖隔离与物种的分布区域是否重叠无关

C.隔离是物种形成的必要条件

D.②和③之间可进行基因交流

试题分析该试题的亮点之一是呈现了与考生原认知相矛盾的观点,通过引发思维冲突,激发探究兴趣:

矛盾1.“隔离是新物种形成的标志”与“近缘物种之间也可以进行交配”之间的矛盾;

矛盾2.“实验条件下可以进行基因交流”与“实际情况下因为地理隔离而无法进行基因交流”之间的矛盾。

利用物种进化的思维矛盾对试题进行创新,可以使考生对进化观点有更为辩证、更加全面的认识,在搜集证据和分析事实基础上,构建出更为完善的进化观。

类型分析考生原认知具有前提性,当前提发生改变时,观点或论断就需调整。这类试题可以考查考生对知识掌握的灵活性,对问题理解的全面性,有利于训练批判性思维等科学思维,是关注到深度学习的试题类型。原创这类试题的关键是明确矛盾的转化点,以此为基础,在检索新资料和收集新素材时,才能敏锐捕捉到相关信息,将其整合到试题中。因此需要命题者对教材进行深度挖掘,不仅明确生物学各级概念,更应该熟知概念构建过程,关注概念的发展过程,尤其是研究新进展。

4.“熟点”嫁接型

原题呈现大鼠控制黑眼/红眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一条染色体上。某个体测交后代表现型及比例为黑眼黑毛∶黑眼白化∶红眼黑毛∶红眼白化=1∶1∶1∶1。该个体最可能发生了下列哪种染色体结构变异

(C)

A

C

D

试题分析该试题的两个关键信息“测交后代性状比例为1∶1∶1∶1”与“四种染色体结构变异示意图”都是考生所熟悉的,但是两者之间结合到一起分析却是试题的创新点,考生需要从变异的角度分析测交结果,从而将遗传和变异巧妙结合。

类型分析考生认知系统中各个“熟识点”之间往往割裂、孤立。命题者需要找到看似无关的“熟识”点之间的关联,进而实现对问题的整合和视角的转化。这类试题有利于考生探寻知识联系、完善知识体系,更客观、辩证地看待遗传和变异,同时还达成了对多视角分析问题的科学思维的训练。

5.“多点”整合型

原题呈现中国是传统的水稻种植大国,有一半以上人口以稻米为主食。在培育水稻优良品种的过程中,发现某野生型水稻叶片绿色由基因C控制。回答下列问题:

(1)突变型1叶片为黄色,由基因C突变为C1所致,基因C1纯合幼苗期致死。突变型1连续自交3代,F3成年植株中黄色叶植株占2/9。

(2)测序结果表明,突变基因C1转录产物编码序列第727位碱基改变,由5′-GAGAG-3′变为5′-GACAG-3′,导致第243位氨基酸突变为谷氨酰胺,从基因控制性状的角度解释突变体叶片变黄的机理:基因突变影响与色素形成有关酶的合成,导致叶片变黄(部分密码子及对应氨基酸:GAG谷氨酸;AGA精氨酸;GAC天冬氨酸;ACA苏氨酸;CAG谷氨酰胺)。

(3)由C突变为C1产生了一个限制酶酶切位点。从突变型1叶片细胞中获取控制叶片颜色的基因片段,用限制酶处理后进行电泳(电泳条带表示特定长度的DNA片段),其结果为图中Ⅲ(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。

(4)突变型2叶片为黄色,由基因C的另一突变基因C2所致。用突变型2与突变型1杂交,子代中黄色叶植株与绿色叶植株各占50%。能否确定C2是显性突变还是隐性突变?能(填“能”或“否”),用文字说明理由:若C2是隐性突变,则突变型2为纯合子,则子代CC2表现为绿色,C1C2表现为黄色,子代中黄色植株与绿色植株各占50%。若C2为显性突变,突变型2(C2C)与突变型1(CC1)杂交,子代表型及比例为黄∶绿=3∶1,与题意不符。

试题分析该试题以“C基因突变”作为整合的切入点,利用C1和C2两种突变类型,多角度考查遗传变异问题(分析见下图)。

通过创新把多个遗传和变异考查角度整合到试题中,巧妙构建遗传和变异的关联,同时通过融入相关的技术手段和检测方法,加强了实验考查的力度。

类型分析原创这类试题需要捋顺基础知识的来龙去脉,挖掘其关联性,探寻可将多个考查角度相结合的枢纽,通过这一枢纽对各类问题进行整合。这类试题注重考查综合分析能力和运用所学知识解释生命现象、表达和阐明其内涵的科学思维。

6.全新情境型

原题呈现植物受到创伤可诱导植物激素茉莉酸(JA)的合成,JA在伤害部位或运输到未伤害部位被受体感应而产生蛋白酶抑制剂I(PI-Ⅱ),该现象可通过嫁接试验证明。试验涉及突变体m1和m2,其中一个不能合成JA,但能感应JA而产生PI-Ⅱ;另一个能合成JA,但对JA不敏感。嫁接试验的接穗和砧木叶片中PI-Ⅱ的mRNA相对表达量的检测结果如图表所示。

注:WT为野生型,ml为突变体1,m2为突变体2;“—”代表嫁接,上方为接穗,下方为砧木;“+”“-”分别表示有无,“+”越多表示表达量越高。

下列判断或推测正确的是

(BD)

A.ml不能合成JA,但能感应JA而产生PI-Ⅱ

B.嫁接也产生轻微伤害,可导致少量表达PI-Ⅱ

C.嫁接类型ml/m2叶片创伤,ml中大量表达PI-Ⅱ

D.嫁接类型m2/m1叶片创伤,m2中大量表达PI-Ⅱ

试题分析该试题在全新的情境和实验背景下考查植物激素:

新情境1.茉莉酸是教材中未涉及的一种新型植物激素;

新情境2.茉莉酸的作用机制对考生而言是陌生的;

新情境3.采用嫁接的实验方法是高中教材中未出现的;

新情境4.表格的形式所呈现的实验处理方法和处理结果都是全新的信息。

试题在实验背景下,通过对一种新型激素的作用机制进行探究,要求考生有提取和整合信息的能力、同时兼具揭示激素调节机制的科学思维。

类型分析这类试题是借助全新情境,用生物学核心素养高位引领,以重要概念为支撑,信息量大、综合性强。对于命题者而言需要查阅大量文献,才能寻找到与高中生物学水平相贴近的研究。所选择的文献中最好有图例或表格等表征实验方法或实验数据的直观信息,这样才能使试题不仅做到创设新颖的问题情境,还能设置新颖的试题呈现形式或设计方法,相关研究一般要深化到对机理或机制的探究,最好还能体现对生产生活实践产生的影响,这样可以从科学思维、科学探究和社会责任等多个素养层面进行设问。

本文通过这六种基于核心素养的原创题归类和分析,希望能为有意投入命题研究的教师指引方向、搭建台阶,从而扩大研究队伍,推进研究进程。