中学生物学情境化试题的特点及命制流程

杨 威 朱家华 崔 鸿

(1.华中师范大学 湖北武汉 430079)

(2.武汉市教育科学研究院 湖北武汉 430000)

(3.临沂大学 山东兰山 276000)

情境化试题是以真实存在于自然界与生活中的生物学现象、相关生物学研究事实等为背景材料,要求学生在解读材料、获取信息的前提下,调动所学的生物学概念、原理等知识解决生物学问题的一种试题,目的在于评价学生所具备的生物学学科核心素养情况。情境化试题在国际和国内大型考试中已经得到了广泛应用,例如在国际生物奥林匹克竞赛、美国高中毕业会考(SAT)、中国普通高等院校招生全国统一考试等均有出现。

1 情境化试题的特点

通过情境化试题,学生能够将所学知识在实际情境中进行应用,激发他们的好奇心和求知欲。此外,教师可以运用情境化评价工具,了解学生的思考方式、解决问题的能力、语言表达能力等多方面的能力水平,为教学提供更为精准的指导。

情境化试题与普通试题的区别主要表现在以下几个方面:①设计理念不同,情境化试题更注重将学习知识与实际生活情境联系起来,让学生在真实的境遇中应用所学知识;而普通试题则更注重对基础知识的考核。②考察方式不同,情境化试题往往采用原因分析、方案设计等简答形式,让学生在真实的场景中思考和解决问题;而普通试题则采用单一的选择、填空等形式,考察学生对知识点的掌握和应用能力。③知识覆盖范围不同,情境化试题涉及的知识范围更宽泛,需要学生综合运用跨学科知识来解决实际问题;而普通试题则更关注细节和特定的知识点。

2 情境化试题例析

【例1】天花是由天花病毒引起的传染病,病重者常因感染引起死亡,病轻者会留有疤痕,严重威胁人类身心健康。清代医学家吴谦在他的著作《种痘心法要旨》中记载有“人痘法”:“取痘粒之浆种之”“服痘儿之衣”“以痘痂屑干吹入鼻中”“以痘痂屑湿纳入鼻孔”,即将症状较轻的天花病人的痘浆接种到健康人身上,以此来预防天花。18世纪初,英国医生詹纳在给一位患牛痘疮的人看病时,得知患过牛痘疮的人,不会患天花病。詹纳由此得到了启发,发明了接种牛痘来预防天花的方法。天花病毒和牛痘病毒是“近亲”,前者可以致人死亡,后者只带来轻微的感染。人接种了牛痘后产生的抗体也可以与天花病毒结合,从而有效地控制天花病毒的蔓延。“牛痘法”逐渐被人们接受,并在世界范围内推广开来,由此衍生的免疫预防接种技术极大地推动了公共卫生的发展。

(1)从预防传染病流行的措施来看,接种疫苗属于________。

(2)根据《种痘心法要旨》的记载,推测天花病毒的传播途径是________和________。

(3)结合原文,分析“人痘法”最终被“牛痘法”取代的主要原因是什么?

(4)资料表明,美国和俄罗斯的几个实验室仍保存着天花病毒。是继续保存这些天花病毒(正方),还是消灭这些天花病毒(反方)? 请你为双方各阐述一条理由。正方理由:_________________________。反方理由:_________________________。

参考答案:保护易感人群;接触传播、呼吸道传播;人痘法和牛痘法均能刺激人体产生特异性免疫应答,但牛痘病毒不会带来严重的感染症状;正方观点可以从保护生物的多样性的角度阐述,提出天花病毒可能还有新的有利用途;反方观点可以从社会安全的角度阐述,假如实验室中的天花病毒泄露出来,将会造成严重的后果

分析:在标准化测试中,为确保评价的公平公正,命题者倾向于让试题情境简单化,答案唯一。但在现实生活中,我们遇到的往往是复杂的问题,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。随着各类疫苗的推广普及,乙肝、小儿麻痹症等传染性疾病得到了有效预防和严密监控。以天花疫苗科学史为素材的情境化试题,能有效引导学生关注生物学社会议题,提升社会责任感。

第(1)题考查学生对传染病流行三个必要环节,以及预防传染病的三种途径的理解,属于基础知识层面的评价,为后面的高阶思维评价做铺垫。

第(2)题引用中医典籍治疗天花的方案,“取痘粒之浆种之”、“服痘儿之衣”,渗透中华优秀传统文化教育。“人痘”本质上是减毒或灭活的病原体,学生根据治疗方案推测病原体的传播途径是:接触传播和呼吸道传播。考查学生类比分析、演绎推理等方面的科学思维能力。

第(3)题判断疫苗是否成功的依据是安全性和有效性,人痘法和牛痘法均能刺激人体产生特异性免疫应答,但牛痘病毒不会带来严重的感染症状。通过对比人痘法和牛痘法的异同点,提高学生的生命安全与健康意识。

第(4)题以开放辩论的形式,探讨是否需要继续保留天花病毒,有效评价学生的科学表达能力,思维开放性以及辩证水平。正方观点可以从保护生物的多样性的角度阐述,提出天花病毒可能还有新的有利用途;反方观点可以从社会安全的角度阐述,假如实验室中的天花病毒泄露出来,将会造成严重的后果。

【例2】1928年,弗莱明在实验中发现,有一个培养基被霉菌污染了,而且霉菌周围的葡萄球菌消失,只有在离霉菌较远的地方才有葡萄球菌生长。弗莱明又把这种霉菌接种到其他细菌的培养皿中,发现链球菌和白喉杆菌等都能被它抑制。他猜测这种霉菌能分泌某种杀死细菌物质(青霉素)。随后,青霉素实现了大规模工业化生产,人类从此拥有了对抗细菌感染的有力武器。近年来,由于青霉素等抗生素的滥用,细菌的耐药性越来越强,人类与细菌的战争远未结束。

(1)培养基中的一个菌落属于生命系统结构层次中的________。培养基煮沸冷却后能胶化成为固态的物质,是因为其中含有________。

(2)青霉素的作用机理是溶解细菌的细胞壁,导致细菌吸水涨破而死亡。据此推测青霉素对病毒是否有抑制作用? 为什么?

(3)从生物进化的角度分析,为什么滥用青霉素会导致细菌产生耐药性?

参考答案:种群、琼脂;病毒没有细胞壁,主要由蛋白质外壳和核酸构成。青霉素的作用机制是溶解细胞壁,据此推测对病毒没有抑制作用;由于细菌在生长和繁殖过程中,会产生不同耐药性的变异类型。人类不当使用青霉素,杀死了普通细菌保留了少数耐药细菌。因此,随着青霉素的持续滥用,耐药菌的耐药性越来越强。

分析:经典生命科学史的价值不在于提供科学结论,而是让学生掌握科学研究方法,理解科学的本质,体会科学家创造知识的艰辛,培养学生从事科学探究与实践的情感态度。

第(1)题评价学生对重要概念的理解水平。菌落是由一个微生物细胞繁殖而来的子细胞群,属于种群层次。固体培养基是因为添加了琼脂,琼脂在高温时融化,与营养物质混合;在低温时凝固,形成结构均匀的固体培养基。琼脂固体培养基的发明,有助于微生物的分离和纯化培养。

第(2)题评价学生的结构与功能观发展水平,以及分析、推理等科学思维能力。与细菌结构相比,病毒没有细胞壁,主要由蛋白质外壳和核酸构成。青霉素的作用机制是溶解细胞壁,据此推测对病毒没有抑制作用。

第(3)题结合生物进化的基本原理,解决社会生活中出现耐药菌的实际问题。生物进化包括突变和基因重组、自然选择、隔离三大环节,由于细菌在生长和繁殖过程中,会产生不同耐药性的变异类型。 人类不当使用青霉素,杀死了普通细菌保留了少数耐药细菌。 因此,随着青霉素的持续滥用,耐药菌的耐药性越来越强。

3 情境化试题的命制流程

命制情境化试题是一项非常具有挑战性的任务,难点在于如何创造一个真实、可信、具有挑战性和启发性的情境。低质量情境化试题存在的主要问题包括以下几点:情境与知识点无法结合、信息不足或不准确、设问方式单一等,低质量的情境化试题无法达到其本应具备的评价目的,甚至会对学生的学习产生负面影响。因此,在设计和编写情境化试题时,需要注意避免以上问题的出现,建立科学的评价标准和策略。

图1 命制情境化试题的一般流程

在设计情境化试题时,首先需要确定评价目标,然后根据目标设计情境。情境化素材要真实科学,教师可以借鉴现实生活中的例子,或引用相关文献和研究成果来为情境化试题提供依据。情境应该能够涵盖所需考察的核心素养,并且贴近学生的生活经验,注重考查学生思考、分析、判断和解决问题能力。情境化试题往往涉及到开放式问题,应该适度控制难度,以确保学生能够理解和解答试题,清晰、准确地表达自己的观点和理解。总之,命制高质量情境化试题需要教师具备深厚的专业知识、丰富的教学经验、创新的评价理念,同时需要教师反复实践和不断改进设计策略,以提高设计情境化试题的质量和水平。