新课程背景下生物学情境化试题的命制

李跃国　于飞飞

［摘 要］情境化试题的命制关键在于情境的选取和素材的挖掘，生物学试题的情境素材一般来源于高中生物学教材、大学教材和科技论文。文章以三类情境素材为例，分别解析情境化试题的命制过程。

［关键词］情境化试题；命制；高中生物学教材；大学教材；科技论文

［中图分类号］    G633.91        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2024）05-0082-04

在以高考为代表的大规模、选拔性的测验中，试题命制作为专业性较强的评价环节，对学科教学具有很强的指导和反馈作用。如何科学命制试题，是教师职业生涯的必修课［1］。

新高考中的情境化试题十分常见，丰富多样的试题情境可以多方位考查学生综合运用知识解决问题的能力，这与《中国高考评价体系》确立的“综合性” 和“创新性”的考查要求相吻合［2］。这一重要导向指导着教师的日常教学。因此，在平时的模拟练习中教师应挖掘情境，有效整合素材，并结合高中教材基础知识命制出高质量和高区分度的试题。情境化试题的命制关键在于情境的选取和素材的挖掘。结合学科特点，生物学试题的情境素材一般来源于高中生物学教材、大学教材和科技论文。

一、以高中生物学教材为情境素材，拓展命制试题

经统计，2022年高考山东卷生物学试题中约有30分的题目其答案直接来自高中生物学教材，另有个别试题的题干信息来自高中生物学教材［3］。教材是考试命题的基础，教材犹如一座素材仓库，对教材中的素材进行挖掘加工，可作为试题命制材料。命题时，教师需要关注教材素材的呈现方式，进行一定的改编和整合：如果题目设置的答案与教材中的内容完全一致，则可用以考查学生的记忆能力；如果有一定的变化，则可用以考查学生运用教材知识解决问题的能力。教师可以高中生物学教材为情境素材，拓展命制生物学情境化试题。

原创题1 “激素果蔬”是指人为施加一定量的植物生长调节剂，以此调节植物生长发育周期或改善果实品质的水果蔬菜。“激素果蔬”因与食品健康息息相关而受到广泛关注。下列说法错误的是（）。

A.在生产豆芽时施用生长素类调节剂，浓度应适宜，过量易产生反作用

B.喷洒乙烯利可促进草莓、番茄等果实的发育，乙烯利毒性很弱，对人体基本无害

C.使用一定浓度的膨大剂会加快西瓜的发育和成熟，但易导致口感较差且不耐储存

D. 我国将植物生长调节剂归为农药管理范围，只有取得农药登记并办理生产许可的农药产品才能生产、经营和使用

试题解析    生长素的生理作用具有两重性，即低浓度促进生长，高浓度抑制生长，过量使用容易起到反作用，A正确。植物激素具有微量高效的特点，乙烯利经分解产生乙烯可以促进果实的成熟、衰老和脱落，而不能促进果实发育；微量的乙烯对动物体和人体基本没有危害，B错误。对西瓜、草莓、葡萄等水果使用一定浓度的膨大剂，会促使水果长势加快、个头变大，加快水果成熟，但使用膨大剂的水果与正常水果相比，口感较差，汁水较少，甜味不足，且不宜长时间储存，C正确。在我国，植物生长调节剂归为农药管理范围，只有取得农药登记并办理生产许可的农药产品才能生产、经营和使用，D正确。

情境来源与命制思路    本题的主要情境素材来自人教版高中生物学教材选择性必修1P101的 “思考·讨论”栏目：评述植物生长调节剂在生产中的应用。“激素果蔬”目前在市面上很常见，与人们的健康息息相关。植物生长调节剂的应用领域非常广泛，其对提高作物产量、改善果实品质等都有积极的作用。但是，若植物生长调节剂使用不当，则可能影响作物产量和果实品质；过量使用植物生长调节剂，还会对人体健康和环境造成不利影响。因此，植物生长调节剂的应用，需要关注可能存在的负面影响［4］。问题的合理设置是保证试题有区分度的重要因素。本题结合高中生物学教材中的相关知识点从植物激素的作用特点、植物生长调节剂的应用等方面进行命制。本题还要求考生能够运用已有的生物学知识解决问题，并关注社会热点，承担相应的社会责任。本题的考点对应《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》的课程内容要求“1.6.2  举例说明几种主要植物激素的作用”和“1.6.3  举例说明生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸和乙烯等植物激素及其类似物在生产上得到了广泛应用”。

二、以大学教材为情境素材，拓展命制试题

高考或者合格性考试的命题者多数来自高校，他们对大学教材非常熟悉，经常将大学教材的知识进行加工，并作为情境素材来命制试题。大学教材知识是科学发展到一定程度的呈现，在科学性上几经验证，具有较高的准确性。大学教材知识是高中教材知识的拓展、延伸及升级，大学教材知识与高中教材知识有关联，又比它更有考查难度，可以作为试题情境素材的重要来源。

命题者在以大学教材知识为情境素材命制试题时，应关注高中教材知识与大学教材知识的衔接，相关设问不能脱离高中知识的范围，否则会导致试题难度过大，不能很好地区分考生的能力以及引导教师的教学。

原创题2    NO作为一种脂溶性神经递质，可通过细胞膜快速扩散作用于邻近的神经细胞。大脑皮层海马区受到重复刺激后可产生一种持续增强的突触效应，即长时程增强效应（LTP）［5］。LTP产生的机制是突触前膜释放神经递质（谷氨酸），作用于突触后神经元，使突触后神经元产生NO等信息分子，NO逆向作用于突触前神经元，进而刺激谷氨酸持续大量释放。LTP使神经元之間的信息交流发生了一定的改变，这是学习与记忆的分子基础。下列叙述错误的是（）。

A. NO受体受损的神经细胞LTP可能会减弱

B.突触前膜释放NO和谷氨酸都需要ATP供能

C.神经细胞LTP产生的机制属于反馈调节

D.兴奋在神经元之间可以进行双向传递

试题解析    NO作为神经递质属于信息分子，信息分子具有微量高效的特点，发挥作用时需要与受体相结合，受体受损可能会引起LTP减弱，A正确。NO通过自由扩散进出细胞，不需要消耗ATP水解释放的能量，B错误。LTP中，系统本身工作的效果会作为信息调节使得谷氨酸持续大量释放，这种调节方式是反馈调节，C正确。由题干信息可知“突触后神经元产生NO等信息分子，NO逆向作用于突触前神经元，进而刺激谷氨酸持续大量释放”，突触前神经元也具有NO的受体，所以兴奋在神经元之间可以进行双向传递，D正确。

情境来源与命制思路    本题的情境素材来源于大学教材《细胞生物学》中“细胞内受体介导的信号传递”一节的材料：“NO是一种具有自由基性质的脂溶性气体分子，可透过细胞膜快速扩散，作用邻近靶细胞发挥作用……LTP的产生涉及神经元间的突触连接重构，这一过程既需要突触前神经元释放神经递质作用于突触后膜，也需要突触后神经元将信息反馈到突触前膜，NO就充当了这一执行信息的角色。”［6］以及大学教材《生理学》（人民卫生出版社，第9版）中“神经系统的功能”一章的材料：“长时程增强效应（LTP）是突触前神经元受到短时间的快速重复性刺激后，在突触后神经元快速形成的持续时间较长的突触后电位增强（EPSP）……LTP的发生是由于突触后神经元Ca2+浓度升高所致……突触前末梢释放大量谷氨酸使突触后膜产生的EPSP加大……原因是化学性信号（如花生四烯酸和一氧化氮）自突触后神经元产生，逆向作用于突触前神经元，引起谷氨酸的长时程量子式释放。”［7］这两部分材料涉及的动物生理学术语较多，内容也较烦琐。编制题干时，考虑到将这些信息与高中生物学教材知识进行衔接，以及突出对“生命个体的结构与功能相适应，各结构协调统一共同完成复杂的生命活动，并通过一定的调节机制保持稳态”这一大概念的考查，笔者将上述材料进行了整合、加工，使其更贴合高中生物学教材知识。

笔者整合、加工好材料后发现，如果单纯考查兴奋的传导与传递过程容易使设问落入俗套，并且難度较小。经过几番修改，最终确定考查神经递质NO的作用方式以及LTP的生产机制。此考点对应《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》的课程内容要求“1.3.3  阐明神经冲动在突触处的传递通常通过化学传递方式完成”。“神经递质NO的作用方式和LTP的产生机制”情境材料是由大学教材中的相关材料进行改编的，其表面呈现的是新颖的信息，但考查的仍是学生对高中生物学基础知识（如兴奋在神经元之间的传递、神经递质的释放等）的理解和运用。

三、以科技论文为情境素材，拓展命制试题

科技论文的内容新颖、时效性强，对专业问题的论述比较具体和全面。以科技论文作为情境素材拓展命制试题，能够客观地评价考生是否具备解决创新性问题的能力。然而，公开发表的科技论文浩如烟海，在给命题者提供巨大选择空间的同时，也增加了命题者筛选出适合命题的材料的困难，而且科技论文往往针对某个科学问题进行深入研究，情境适用范围很窄，与高中教材知识的联系不紧密。在选择情境素材的过程中，我们应特别注意建立情境素材与高中教材知识的联系，使得问题考查符合新课标要求。

原创题3 慢性肾炎患者的肾小球系膜细胞会被激活导致过度增殖，并分泌多种炎性因子引起毛细血管壁通透性改变而导致组织水肿，引起肾小球硬化，因此研制抑制肾小球系膜细胞增殖和分泌的药物对于慢性肾炎患者治疗疾病意义重大。加味三仁汤具有免疫调节的功效，为了研究加味三仁汤治疗慢性肾炎的作用机制，研究人员对体外培养大鼠肾小球系膜细胞和脂多糖（LPS）刺激诱导细胞过度增殖后的模型细胞，分别施用治疗肾小球炎症的西药（贝那普利组）和两种不同剂量的加味三仁汤（见表1），观察72小时后的细胞增殖系数。

（1）肾小球系膜细胞在病理条件下分泌多种炎性因子导致组织水肿的原因是                         。

（2）体外培养大鼠肾小球系膜细胞时需要在CO2培养箱中培养一段时间，CO2的主要作用是                 ，培养液中可以适量添加           ，以防止细菌感染。

（3）据表1，可以得到的实验结论是                 。

（4）据表2推测加味三仁汤抑制肾小球系膜细胞过度增殖的原因是                         ，三种基因mRNA含量差异的本质原因是                              。

（5）为了进一步研究中西药结合对慢性肾炎是否具有更好的疗效，需进一步进行实验探究。请写出实验思路、预期实验结果及实验结论。

参考答案    （1）炎性因子的分泌引起毛细血管壁通透性改变，大量液体渗入组织液导致组织水肿。（2）维持培养液的pH；抗生素。（3）72小时后加味三仁汤高剂量组显著抑制细胞增殖，并且作用效果明显优于西药。（4）抑制P-P65、Akt基因的表达，促进PTEN基因的表达；基因的选择性表达。（5）方案一：用贝那普利和不同剂量的加味三仁汤混合后加入过度增殖后的模型细胞培养液中，检测各组细胞的凋亡率并求平均值；若中西药结合组的细胞凋亡率高于非中西药结合组，则说明中西药结合对慢性肾炎的疗效优于中西药单独使用，反之则劣于中西药单独使用。方案二： 用贝那普利和不同剂量的加味三仁汤混合后加入过度增殖后的模型细胞培养液中，检测各组细胞的P-P65、Akt和PTEN基因转录的mRNA含量并求平均值，若中西药结合组细胞的P-P65和Akt基因转录的mRNA含量低于中西药单独使用组，PTEN基因转录的mRNA 含量高于中西药单独使用组，则说明中西药结合对慢性肾炎的疗效优于中西药单独使用，反之则劣于中西药单独使用。

试题解析    本题第（1）小题以肾小球系膜细胞分泌炎性因子导致组织水肿为问题情境，要求学生具备“生命个体的结构与功能相适应”的生命观念。经分析可知，炎症反应中，血管内皮细胞本身也会产生抗感染的细胞因子，使得血管扩张、通透性增加，引起局部血流增加，血浆蛋白渗漏到组织液中导致细胞外液渗透压增加，大量液体渗入组织液导致组织水肿。第（2）小题以动物细胞培养需要适宜的培养条件为问题情境，要求学生掌握细胞工程及相关技术的基本原理。CO2的主要作用是维持培养液的pH，培养液中可以适量添加抗生素，以防止细菌感染。第（3）、（4）小题以实验结果呈现的表格为背景，要求学生能够从复杂的实验数据中理清思路，基于事实和证据得到正确结论，具备科学思维能力。第（5）小题以增强慢性肾炎症治疗效果为问题情境，要求学生在深度理解科学实验逻辑和实验结论的基础上制订更加优化的实验方案。

情境来源与命制思路   本题是以科技论文《基于PI3K/Akt/NF-κB信号通路探讨加味三仁汤对脂多糖诱导的大鼠肾小球系膜细胞增殖的影响》［8］为情境素材来命制的。笔者将此论文中的相关数据和生物学术语转化为高中生可读懂的语言文字并形成题干，让题干有一定的信息量和适当的复杂度。最终确定从生物学学科核心素养的四個维度，以科研实验作为载体考查内环境稳态维持、动物细胞培养和细胞癌变等基础知识，考查学生是否具备严谨的科学思维和较强的科学探究能力。通过第（1）、（4）小题考查生命观念中的结构与功能观、物质与能量观；通过第（3）、（4）小题考查科学思维中的创造性思维；通过第（5）小题考查科学思维中的批判性思维和科学探究中的实验设计能力，要求学生进行深入的科学探究，设计出合理的实验方案。本题的命制，综合考虑了“针对现代生物技术在社会生活中的应用，能通过科学实践，尝试解决现实生活中的生物学问题”，考查的社会责任素养要求达到“水平四”。

总之，在新高考评价体系下，情境化试题因具有融合前沿科学和课标概念的特点，已经成为高考命题的趋势。命题者只有对大量材料进行有效整合，对情境素材进行二次加工，将具体情境与高中知识进行有机链接，合理布局设问，才能命制出高质量和高区分度的原创试题，有效发挥试题引导教学的功能，将立德树人落到实处。

［   参   考   文   献   ］

［1］  王彦.基于高考评价体系的生物学情境化试题命题研究［D］.福州：福建师范大学，2022.

［2］  教育部考试中心.中国高考评价体系［M］.北京：人民教育出版社，2019.

［3］  韩健. 守正出新 素养导向：山东省2022年普通高中学业水平等级考试生物学试题评析［J］.教学考试，2022（42）：4-7.

［4］  人民教育出版社，课程教材研究所，生物课程教材研究开发中心.普通高中教科书 生物学 选择性必修1 稳态与调节［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［5］  丁明孝，王喜忠，张传茂，等.细胞生物学［M］.5版.北京：高等教育出版社，2020.

［6］  赵德强.例析神经调节中的特例［J］.中学生物教学，2021（22）：48-50.

［7］  朱大年，王庭槐.生理学［M］.9版.北京：人民卫生出版社，2018.

［8］  王广伟，张 禹，张佳宁，等.基于PI3K/Akt/NF-κB信号通路探讨加味三仁汤对脂多糖诱导的大鼠肾小球系膜细胞增殖的影响［J］.中国实验方剂学杂志，2022（5）：32-37.

（责任编辑 黄春香）