基于學科核心素養測評的高中生物學試題命制嘗試

申定健 (四川省綿竹市南軒中學 綿竹 618200)

《普通高中生物學課程標準(2017年版)》指出： 考試的主要目的是評價學生學科核心素養的發展水平，這就要求試題命制應以學業質量標準為依據，指向生物學學科核心素養的學生發展水平[1]。

試題恰好可以作為測評學生素養發展水平的一種量化工具，其測評結果可以反饋和導向教學實踐，又服務于學生學科核心素養發展，對高中生物學試題的命制提出了更高要求。

1 試題命制框架的建構

生物學學科核心素養包括： 生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任四個維度，其中生命觀念和科學思維要求學生形成生物學學科的思想和方法；科學探究從實踐層面提高學生實踐能力和激勵學生創新；社會責任進一步揭示生物學學習更高層次的價值追求。

試題命制過程中，要以生物學學科核心素養為導向，準確把握學科核心素養、學科知識、真實情境、實際問題之間的內在聯系(圖1)。

圖1 基于生物學學科核心素養的命題總體框架

1.1 命題要素 學科知識、實際問題和真實情境是命題的三要素。命題需要處理好三要素之間的關系： 知識與情境為問題服務，學科知識與真實情境是實際問題提出與解決的服務載體。從測評學科核心素養發展水平進行立意，依據新課標中學業質量水平標準、考試大綱和考試說明，確定試題測評目標。在測評目標指引下，試題的情境應緊密聯系生產、生活及學生實際，突出情境的真實性和應用性，并有一定新穎性。在試題命制過程中，要實現學科知識、實際問題和真實情境三個要素有機統一，就要從以下六個方面做好準備。 (1) 思想觀念 命題前，命題人應事先確定試題考查的學科思想觀念。參照相關研究文獻[1]，把生物學學科思想和觀念概括列表。

(2) 必備知識 當前高中生物學課程中的五個模塊所包含的知識內容。

(3) 難度標準 以描述學生生物學學科核心素養發展水平的學業質量水平為命題考查難度標準，依據學業質量四級水平標準設置試題考查難度。同時，難度確定還要兼顧測評目標和任務的要求，在學生不同學習階段和學科核心素養發展的不同水平測評的目標任務有所不同。例如，階段性考試測評應適當控制試題難度，總結性考試測評可適當提高難度標準，但試題總體難度不能超過學生學業質量的第四級水平標準。

(4) 題型設置 根據測評的目的要求確定相應的考試題型。一般而言，對于考查學科基礎知識的一二級要求，可以采用判斷題、單項選擇題、基礎填空題形式；對于考查素養能力的三四級要求，可以采用多項選擇題、計算題、資料分析題、探究題、實驗設計題、簡答題等多種題型。

(5) 呈現形式 試題題面的陳述表達方式。生物學試題的敘述表達方式是多樣的，可以采用文字、圖形(實物圖、模型圖、曲線圖、柱形圖、扇形圖、概念圖、過程圖等)和表格等形式單一表達，還可以根據命題需要選擇圖文、圖表、文表以及圖文表結合形式的綜合呈現。

(6) 信息容量 試題的信息容量與情境設置和測評要求相關。一般而言，基礎題信息容量相對較小，承載的信息量相對較小；而區分度和難度要求較高的試題則信息容量較大，以圖、文、表的形式呈現的試題情境相對復雜，信息量豐富且可顯可隱，要求學生具有較高的素養能力。當然，也存在一些信息容量小，但要求的素養能力高的題型，故試題信息容量還包含學生獲取信息的時間容量。

整體來看，命題立意決定了命題思路，試題的要件構建要順應命題立意及思路，兩者在試題命題過程中協同進行，在命題立意指引下完成試題要件構建過程，其結果就是命制成題。

1.2 審定試題 試題成形后需經歷審題環節。試題命制好后，一般需要審題人進行審題和試做，在審答過程中才能發現原題的一些問題。命題人思維的局限性在所難免，再加上試題難度很難精準把控而很容易發生偏離，只能根據審答過程中的反饋才能作出較為準確的調整，包括題目本身、參考答案和評分標準等內容，這些內容恰好是試題測評質量(難度、效度、區分度和信度)決定性因素。因此，從試題成形到最終定題需要審題打磨，確保試題能夠做到測評效度的科學、合理、適宜。

2 基于學科核心素養測評的命題策略及實例分析

依據學生學科核心素養的測評要求，按照試題命制的基本框架，將測評與教學結合起來，做到學有所測，明確基于學科核心素養測評的命題策略。

2.1 素養立意是試題命制的出發點 生物學學科核心素養發展要求學生用正確的生命觀念、恰當的科學思維和科學探究方式看待、分析與解決社會生產和生活中所遇到的生物學問題，明確學生個人所需要承擔的社會責任，并付之于實踐。素養立意就要求試題命制體現生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任素養的考查測評。

例1(原創) 果醋將成為我國新型的第四代飲料(第一代為檸檬酸飲料，第二代為碳酸飲料，第三代為乳酸飲料)，也是國際第三代飲料，具有廣闊的市場發展前景。山藥胡蘿卜果醋的制作流程包括： 山藥汁、胡蘿卜汁制備→成分調制→酒精發酵→醋酸發酵→過濾→調配→包裝滅菌→成品果醋。

回答下列問題：

(1) 在傳統的果酒制作中，加入新鮮的山藥汁和胡蘿卜汁沒有經過滅菌處理，但是在其發酵液中基本檢測不到酵母菌以外的雜菌，原因是酵母菌與雜菌之間存在著_________________的種間關系，發酵液中的_________________不利于雜菌生長。

(2) 在山藥胡蘿卜果酒制作過程中出現酒變酸的現象，其原因可能是發酵裝置密閉不嚴，導致醋酸菌生長繁殖，產生醋酸；也可能是_________________。

(3) 為了研究山藥胡蘿卜果醋發酵的最佳溫度，研究小組通過實驗發現，從28℃到32℃醋酸轉化率越來越高，但仍然無法確定發酵最佳溫度，還需要做的事情是_________________。

(4) 根據果醋制作所需原理和條件，若要在家庭制作不同風味類型的果醋，在實際操作前需要考慮的因素可概括為3個方面，即_________________。

解析： 本題從生物學學科核心素養的四個維度進行評價： 第(1)小題檢測生命觀念，具體表現為： 發酵微生物與環境相互作用形成統一整體，相互影響相互制約，要求學生具備群體與共存、生物與環境的生態觀念(二級水平)。第(2)小題給定發酵液出現發酵變酸的實驗現象，根據已有的發酵相關知識，通過簡單類比推理的方式尋找發酵液變酸的其他原因，并用文字進行歸納概括，要求學生具備邏輯推理和歸納概括的科學思維能力(二級水平)。第(3)小題基于最佳溫度的實驗探究目的，給出了一定溫度范圍內醋酸轉化率越來越高的實驗結果和現象，依據探究實驗分析基本方法，要求學生具備完善和修訂實驗方案的科學探究能力(三級水平)。第(4)小題基于果醋制作的基本原理和方法，倡導學生將生物學知識應用于生活實踐，解決生活中的實際問題，要求學生具備運用生物學知識、原理、方法解決生活實際問題的社會責任(四級水平)。參考答案： (1)競爭 酒精(乙醇) (2)發酵液中混有乳酸菌發酵產生乳酸(答案合理均可給分) (3)繼續升高發酵溫度，檢測發酵醋酸轉化率，最高的發酵醋酸轉化率對應的溫度即為最佳發酵溫度 (4)果醋制作原料的種類；發酵菌種的選擇；果醋制作理化條件的控制。

2.2 真實情境是試題命制的立足點 情境的創設是命題的前提所在，情境真實才能讓學生表現出真實的能力和品格。對于試題的情境創設，應圍繞現實問題(包括熱點問題)展開，盡量做到新穎、真實、科學、恰當，有一定的信息量和復雜度，能夠成為學生運用學科知識分析和解決實際問題的載體。

例2(原創) 為了探究某地冬季溫室大棚氣溫和CO2濃度對黃瓜光合作用的影響，某研究小組將黃瓜植株分為5組進行實驗(1組作為對照組，其他4組作為實驗組)，保持其光照強度和濕度等條件與對照組相同，在光照培養箱中測定各組葉片的凈光合速率，實驗處理及結果如表所示：

對照組實驗組1234實驗處理溫度(℃)1212122025CO2濃度(100μL/L)610151515實驗結果凈光合速率(μmol/m2·s)9.713.215.123.330.9

回答下列問題：

(1) 黃瓜植株葉片光合作用產生的O2中的O元素來自于_________________，O2除部分釋放到外界以外，還有部分可以參與細胞有氧呼吸，在線粒體中接受_________________(填“NADH或NADPH”)的H+和電子，此過程釋放出大量能量。

(2) 根據本實驗結果，可以推測冬季溫室大棚中對黃瓜凈光合速率影響較大的環境因素是_________________，其依據是_________________；并可以推測冬季溫室大棚要提高黃瓜凈光合速率的措施是_________________。

解析： 本題的命題背景素材來源于科技論文[2]。基于該情境，本題設置了光合作用影響因素及生產上的應用相關問題，考查學生歸納概括和科學推理等思維素養，物質和能量觀念，實驗數據或現象解釋的科學探究素養，以及將學習知識用于生產實踐的社會責任。

科技論文作為情境創設的良好素材，是因其具有可以保證試題的科學性、權威性和時效，體現考試的公平性和提高命題效率和命題質量的特點[3]。該題情境創設時，優選與高中生物學內容聯系緊密的科技論文，基于知識契合度高的知識點選取相關實驗相關數據，對數據呈現進行簡化處理，使試題的表述指向明確，更加貼近學生實際，達到了情境創設的科學性和規范性。參考答案： (1) 水(H2O) NADH (2) 溫度 相同CO2濃度條件下，溫度改變時凈光合速率變化較大 適當提高溫室大棚中的溫度和CO2濃度。

2.3 要件構建是試題命制的切入點 命題的關鍵在于將真實情境和學科必備知識整合凝練為實際問題，此為命題的關鍵環節。試題要件的構建要求采用科學合理的方式將情境和問題呈現。對于紙筆測試而言，試題要件構建形式主要有文字、圖像、表格等形式。為滿足學科核心素養測評需要，問題設置更要凸顯素養立意，這就要求試題命制要結合立意要求將信息從命題技術層面上巧妙地呈現表達出來。

例3(原創) 對于紫色洋蔥而言，其葉片表皮是中學生物學觀察實驗常用的實驗材料。下列相關實驗不能達到實驗目的是( )

A. 選用洋蔥管狀葉外表皮觀察細胞中葉綠體

B. 選用洋蔥鱗片葉內表皮觀察細胞中線粒體

C. 選用洋蔥鱗片葉內表皮觀察DNA、 RNA在細胞中分布

D. 選用洋蔥鱗片葉外表皮觀察植物細胞的中央大液泡

解析： 本題以中學生物學觀察實驗最為常見的洋蔥葉表皮為實驗材料創設學生熟悉的情境，巧妙地設置四個選項分別考查使用高倍顯微鏡觀察細胞的多樣性、觀察DNA、 RNA在細胞中的分布和觀察線粒體和葉綠體等實驗的教材選擇，要求學生具備植物細胞的細胞器和組成物質分布的知識基礎，拋棄了繁瑣的實驗過程描述，簡化了實驗試題復雜情境，滿足了選擇題應有考查的要求，同時突出了學生制定并實施方案的科學探究素養二級水平能力的考查。另外，例題1、 2同樣體現了從真實情境和學科必備知識切入試題的問題設置。參考答案： A。

2.4 試做審題是試題命制的支撐點 一道試題能否達到實際測評要求，都須經歷審題試做的過程，這是確保試題質量的最后一道程序，主要目的減少不必要的命題失誤。在審題試做環節，為克服命題人“思維定勢”的局限，一般由審題人和命題人協同完成。在試題審查和復核過程中，要細致推敲，嚴防失誤，尤其是要避免科學性的失誤，盡可能將各種可能的解答進行比較分析，從學生答題的角度來審視試題本身的條件是否適宜，指向是否明確等。按照精益求精的審題原則，還要對試題的字、詞、句、符號、圖形標點等內容進行逐一的審查。審題試做時，還可以按照圖1所示的命題框架進行逐步分項復核試題的立意、知識、情境、設問、答案、賦分等項目，按圖索驥。