基于“核心素養”評價的生物學試題研制案例

陳 蓉 林建春

(1 福建師范大學附屬中學 福州 350007；2 福建省普通教育教學研究室 福州 350001)

《普通高中生物學課程標準(2017年版)》指出：“學業水平考試的主要目的是評價學生學科核心素養的發展水平”“命題應以課程標準中的內容要求、學業質量標準為依據，指向生物學學科核心素養的發展水平”。如何根據學業質量標準進行命題是高中生物學教師急需研究的課題。本文結合2018年福建省高中畢業班質量檢查測試，探索基于“核心素養”評價的生物學試題命制，嘗試從多維度測量學生的生物學學科核心素養水平，探索可測、可量化的一些方法。

案例(2018年福建省高中畢業班質量檢查測試第29題)： 在光合作用中NADP+與NADPH可相互轉化(圖1)。為探究外界因素對NADP+含量的影響，取某雙子葉植物小圓葉片等量分為3組，進行下表實驗。各組均在黑暗處理5min后開始測定NADP+含量，結果如圖2。回答下列問題：

組別處 理甲組25℃,光照1h→黑暗5min→重新光照乙組25℃,光照1h→黑暗5min→不再光照丙組42℃,光照1h→黑暗5min→重新光照

圖1 NADPH與NADP+的相互轉化

圖2 實驗結果

(1) NADPH轉化為NADP+發生在葉綠體的 中(填場所)。

(2) 圖2中 (填“a與d”或“d與e”或“c與f”)NADP+含量的差異，反映出高溫(42℃)抑制該植物的暗反應。

(3) ab段NADP+含量下降的原因是 。

(4) 資料顯示： 抗霉素A能夠影響該植物光合作用，導致NADP+含量減少。請在上述實驗的基礎上，補充實驗加以驗證(簡要寫出實驗思路即可)。

1 試題情境創設

學科核心素養強調知識的應用能力，因此試題的情境創設成為基本要求。只有在新穎的情境中才能真實考查學生所學知識、方法的遷移運用，評價學生學科核心素養的水平。情境可以來自多方面，如科學發展史、社會關注熱點、科學研究的新成就以及現實生活等。

1.1 試題情境的新穎性 考試說明對光合作用的要求是“光合作用的基本過程”和“影響光合作用的環境因素”兩個Ⅱ類水平知識點。本題的素材取自科研論文，試題以光合作用過程中物質轉化知識為載體，在教材基礎上進一步深化學生對[H]知識的理解。命題時重構了試題背景： 在原論文中除了黑暗、25℃(第1組)，光照、25℃(第2組)，光照、42℃(第3組)外同時還進行了抗霉素A、光照、25℃(第4組)實驗。而在題干的研制過程中對其進行了如下處理： 保留前三組實驗以及實驗結果，將第4組實驗創設為實驗設計題，依托論文中的實驗結果為背景考查學生實驗設計能力。創造性的以真實科技論文為背景進行簡化而又創新的編排，一方面減輕了學生獲取題干信息時無關信息的干擾，在較簡單的實驗情境中有效地考查學生運用所學知識對生物學問題進行推理、解釋的能力；另一方面改編后的題干基于核心素養立意，增加了科學探究能力的考查，實現了多層次的能力考核。題干背景以及問題切入點新穎獨特，學生在新的情境中對知識規律的運用，表現出解決問題能力的屬性[1]。

1.2 試題情境的真實性 運用科技論文命制試題最困難的地方在于將“科研的真實”化為“學生的真實”。脫離了學生的知識和認知水平的素材只具備了科學性和嚴謹性的“真”，但缺少了與學生認知水平和生活經驗接軌的“實”。人教版教材中在旁欄相關信息提及“輔酶Ⅱ(NADP+)”和“還原型輔酶Ⅱ(NADPH)”的名稱，而本題“在光合作用中NADP+與NADPH可相互轉化”通過增加圖示(圖1)輔助，科學地展示了兩種物質在光反應和暗反應中轉化過程，構建了NADP+與NADPH物質相互轉化的模型，幫助學生理解題意，巧妙地搭建“科研的真實”與“學生的真實”過渡的橋。

1.3 試題情境的簡約性 構成情境時，應當堅持素養立意，情境簡潔、有效。這樣考核的重點才能直接指向核心素養，實現高質量考查。在構建試題背景時，在尊重原文的基礎上，基于科學嚴謹的原則，對有關描述給予適當簡化： 對于學生未學習過的試劑以及具體操作過程在題目中給予忽略處理，用三線表簡要表示實驗過程，清晰地顯示了實驗步驟，準確地呈現了實驗的過程。題干簡潔清晰、一目了然，重點突出實驗思路，考查方向直指能力素養。

2 問題設置

核心素養的考查需要在情境化的背景下，設置問題驅動學生運用知識，讓知識和情境產生關聯，用思維聯系觀察到的“真實”并獲取信息。圍繞本題情境，基于新課程標準中“核心素養”內容的考核重點設置問題情境，試圖考查學生的素養水平，并設置部分表達要求較高的問題，將學生內隱的思維外顯化，考查科學思維的品質。

2.1 考查“生命觀念”素養的問題設置 本題在(1)(2)(3)題目設置中，希望考查學生能在較好理解生物學概念的基礎上形成物質和能量觀。學生需要結合教材中ATP和ADP的相互轉化以及題干中給出的圖1的知識，聚焦光反應和暗反應聯系的核心問題： ATP和ADP的相互轉化，NADPH和NADP+也是可以相互轉化的，形成物質轉化的觀念，而在物質轉化的過程中能量也發生轉移。第(1)小題結合教材知識作為基礎鋪墊，第(2)小題要求學生知悉光照1h內，甲、丙兩組NADPH和NADP+的相互轉化及平衡關系。第(3)小題需要進一步應用NADPH和NADP+也是可以相互轉化的知識進行深度思維。問題設置由淺入深逐漸展開，實現對“生命觀念”素養不同水平檢測。2.2 考查“科學思維”素養的問題設置 如果單純地考查學生對某個點的分析，學生只需要具備“知其然”的淺層思維水平。如果問題設置能引發學生基于生物學事實和證據，去探討、闡述生命現象和規律，則就達到了“知其所以然”的能力要求。第(3)小題，學生需要對整段曲線進行分析，結合三組實驗結果，通過分析對比找到引發ab段下降的因素——光照。還需進一步思考光照和NADP+含量的關系，結合光反應和暗反應的知識，去理解NADPH和NADP+的相互轉化，找到知識連接通過深度思維才能正確解題。

2.3 考查“科學探究”素養的問題設置 在充分考查學生的生命觀念、科學思維等素養的基礎上，本題還側重考查學生的科學探究素養水平。本題在一次實驗中同時完成四組實驗的科學研究，把科學探究能力關注點落實在是否能夠“針對特定生物學現象進行實驗設計”。把加入抗霉素A的實驗組在題干中隱藏起來，題干中只呈現三組實驗。要求學生通過題干信息提取證據，形成一個具體的方案，寫出實驗思路。學生需要用一定的文字表達他們的設計思路，這樣問題的設置可以使學生思維的過程外顯，學生設置新實驗方案時，需要考慮自變量的選擇，判斷題干給出的因變量，以此做整體思考、整合，用簡潔的語言寫出實驗思路。這樣就可以直觀地觀察學生的科學探究素養水平。

3 評分標準設置

如果說試題是考查“核心素養”能力的載體，那評分標準就清晰地展現了對“核心素養”的具體要求的說明。本題嘗試根據新課程標準學科核心素養水平劃分為依據設計能夠區分出學生能力表現水平的評分標準，分析如下(表1)：

據表1制定細致的評分細則作為導向。例如，第(3)小題的評分細則如下：“黑暗處理初期暗反應積累了NADP+，重新光照時(1分)，光反應迅速將水分解，生成O2和NADPH，消耗NADP+(1分)，暗反應中C3還原消耗的NADPH較少(1分)，(導致NADP+含量顯著下降)”。在評分的設置上要求學生逐步展現思維過程，思維層層深入。一些學生只寫到“暗反應速率高于光反應速率”，無法反映其對物質轉化的具體理解。同時如果學生只寫“光反應消耗NADP+”，沒有寫出“水的分解”；或者只寫“暗反應消耗的NADPH”，沒有寫出“C3還原”反映出其思維可能仍然停留在淺層，沒有達到科學思維水平3的要求。要求學生清晰的寫出條件變化時，深入考慮具體的物質轉變，才能解釋最終物質(NADP+)含量下降的原因。設置評分細則時展現出提倡進行深度思維的導向，給用文字清晰闡述和表達深度思維的學生以肯定，鼓勵學生在今后的生物學學習過程中進行理性思維。

表1 試題素養分析

核心素養是個體在解決復雜現實問題過程中表現出來的綜合性品質。本案例試圖充分挖掘素材中相關概念和科學原理的基礎上，通過有效的設問，以考查具體課程目標為引領，凸顯“核心素養”的理念，在有效測試學生“核心素養”水平方面做了初步的嘗試。