基于布魯姆教育目標分類學的高考生物學實驗試題分析

曾凡偉 羅穎強

（1.華中師范大學教育學院 湖北武漢 430079）

（2.江西省贛州市第三中學 江西贛州 341000）

對高考試題進行分析，有助于教育工作者了解和把握高考試題的命制特點、考查側重點，可以充分挖掘高考對教學的價值引領和引導教學功能，全面落實立德樹人的根本任務。布盧姆教育目標分類學修訂版（以下簡稱修訂版）在知識和認知過程維度上有獨特見解，從知識維度分析有助于可以檢測到高考所考查的知識類型，從認知過程維度分析能反映出試題所達到的認知水平，目前被廣泛應用于教育教學研究中。本研究基于布盧姆教育目標分類學的理論框架，從知識和認知過程兩個維度，對2016—2020年全國高考Ⅰ卷的生物學實驗試題進行對比分析，以期為生物學教師提供教學參考。

1 布魯姆教育目標分類學

修訂版是2001年安德森和梅耶等專家對原布盧姆教育目標分類學進行修訂后形成的。修訂版繼承并優化了之前的理論，將認知領域的教育目標分為知識和認知過程兩個維度。其中知識維度從具體到抽象分為了四大知識類型：事實性知識、概念性知識、程序性知識和元認知知識4個類目。認知過程維度則劃分為記憶、理解、應用、分析、評價、創造6個水平要素。修訂版將學生對學習內容的掌握水平進行階梯式描述，因此經常被用于試題分析。

2 基于布魯姆教育目標分類學的高考生物學實驗試題分析

以修訂版中的二維分類表為試題分析的工具，通過找到試題中對應的測評目標，確認測評目標的“動詞和名詞”。其中，動詞一般指明了認知過程維度，通過分析找到其所對應的認知層級，錨定測評目標中的名詞。名詞則是生物學知識術語，以明確該題所考查的知識類型，如此形成生物學實驗試題的測量目標分類表。教師借助二維分類表，可以將內隱的知識類型和認知水平外顯出來，從而根據試題反饋調整教學所應達到的深度和廣度，調整課堂教學的重難點。此外，教師分析解試題所應經歷的認知過程，能掌握學生解題時認知過程可能出現的障礙，進而更好地指導教學。

本研究選取2016—2020年全國高考理科綜合試卷（全國Ⅰ卷）生物學必修部分的實驗試題為研究對象，即選擇題第1～6題和非選擇題第29～32題中考查實驗的試題，并基于布魯姆教育目標分類學對其進行分析。

2.1 試題考查目標的統計結果

經統計，得到2016—2020年高考全國Ⅰ卷生物學試題的知識與認知過程維度的目標分類表（表1）。

表1 2016—2020高考生物學實驗試題目標分類表

2.2 基于知識維度的分析

事實性知識是指題目中反映的基本生物學術語和具體生物學要素的知識。例如，試題2017年第4題選擇題，在實驗背景下，間接考查胰島素和乙酰膽堿的作用。事實性知識考查的水平一般較低，所占題量也很少，主要由于此類型題目不能很好反應出學生的能力差別。

生物概念性知識是指分類和類別的知識。原理和通則以及理論和模型的知識，反映了生物學現象和事實的本質屬性。因此概念性知識比事實性知識更抽象、更系統。對概念性知識的考查能較好體現出學生的認知水平，在實驗試題中也明顯占的分值較高，如2017年第4題涉及到過敏反應，2018年第4題涉及細胞增殖，第31題的體液調節，2019年第6題種群增長模型，2019年32題涉及的減數分裂。這些試題反映出命題人對生物學概念的重視，編制試題時往往聚焦生物學概念，以實驗試題為載體，既能考查出學生對概念的理解準確與否，又以實驗試題為背景。試題的回答能從側面反映出學生的科學思維和科學探究的能力。

生物程序性知識是以生物學技能和算法的知識，強調解決生物學的步驟和過程，反映的是“怎么做”的問題。這部分知識的考查要求學生已經具備生物學知識的基礎上，還要利用知識能解決生物問題，對學生的能力和生物學素養要求較高。例如，2018年32題和2019年32題考查分離和自由組合定律的計算。這類計算在實驗試題中主要以實驗為背景呈現，實際是對分離和自由組合定律的考查，主要考查了學生對遺傳定律的理解和計算能力。又如，2017年第29題對實驗思路的考查，要求學生清楚地理解實驗的基本過程，對自變量、無關變量及因變量的把握。這部分試題要求學生有較高的科學探究素養。

生物元認知知識是指一般認知的知識以及關于自我認知的意識和知識，包括解決生物學知識的思路和選擇的策略。實驗試題中的元認知知識。如2019年第29（3）題，要求學生設計實驗證明氣孔開度減小的原因，要求學生首先通過自己認知分析出需要設計三組實驗證明，進而制定實驗方案。該題需要學生確定分組和寫思路過程中反復推敲、思考并評估，否則實驗設計思路就無法順利設計出來。

經統計，2016—2020年高考生物學實驗試題各知識維度的分值及所占比例見表2。從表中可知，高考生物學實驗試題考查的知識類型分布較為集中，多為概念性知識和程序性知識，事實性知識也有所涉及，說明試題對實驗試題知識類型考查是有選擇和側重性的。值得說明的是，2020年高考中事實性知識比例較大。這與歷年試題分布情況存在較大差別，主要由于疫情，學生復習備考方式與往年有較大變化，各地返校復課時間不一致，高考命題充分考慮到學生的作答感受而做出的適當調整。

表2 2016—2020年高考生物學實驗試題各知識維度分值及比例

2.3 基于認知過程維度的分析

認知維度的記憶要求學生能從長時記憶中提取出相關生物學知識。例如，2017年第3題提到的細胞分裂素的作用，解題關鍵在于對細胞分裂素作用的記憶。不難發現，與記憶相關的這類知識一般是較為孤立零散的知識點，考查學生平時的積累和記憶。識記所處水平較低，對學生的能力要求也不高。

理解要求學生能對試題中的圖像信息構建意義。理解這個認知層次涉及的知識類型最多，涵蓋了事實性知識、概念性知識和程序性知識，如2018年第4題以實驗為背景，聚焦于細胞增殖這個生物學概念，結合圖表考查學生對細胞增殖概念的掌握情況。

應用要求學生在給定的生物學情境中執行程序。這一類型的題目主要考查學生如何在生物情境中運用知識解決問題。例如，2019年32題要求學生運用分離和自由組合定律來計算子代性狀分離比，相應表現型的概率。應用水平要求學生在理清知識間的內在邏輯后，能夠對知識進行遷移運用。柱狀圖呈現結果。

分析要求學生能將信息分解為它的組成部分，確認組成部分之間的關系并解決問題。從表1可以看出，處于分析這個層級的試題很多，說明命題人注重對學生信息整合和分析能力的考查。例如，2017年的29題要求學生運用同位素標記法確定病毒類型。這就要求學生分析DNA病毒和RNA病毒的真正區別，才能設計實驗方案，對學生思維邏輯性和處理信息的能力要求較高，能夠很好地考查學生的科學探究和科學思維的能力。

評價要求學生能夠基于一定的標準做出判斷。這一層級要求學生能夠利用生物學知識對具體生物學問題做出準確的評論。從表1可知，

涉及評價的試題只有2020年第31（4）題，評價此實驗成功、某藥物的意義。這一問題就是要求學生結合體液調節、激素的作用，進而對這種藥物作出評價。這類試題可以測評學生批判性思維能力的狀況。

創造要求學生能夠將某些要素組成全新的結構或模型，從表3中可以看出近五年實驗試題并沒有對創造層次進行考查。其原因可能是創造層次試題一定程度上和元認知知識聯系，難以測評。

表3 2016—2020年高考生物學實驗試題各認知過程維度分值及比例

在認知過程維度上看，生物學實驗對記憶、應用和評價層次的考查較少，對高層次的創造考查則沒有，明顯生物實驗試題的評測是有所側重的，多集中為理解、分析這兩個認知水平的考查。生物學實驗側重于考查學生的科學探究和理性思維能力，要求學生在理解實驗原理和過程的基礎上，結合具體實驗情境進行分析作答。

3 結論和建議

綜上分析，高考生物實驗試題具有明顯的特點：在分值上，有逐年增加的趨勢，體現生物學實驗的重要性；在知識覆蓋面上，基本保持穩定，體現高考試題的公平性；在知識維度上，由從事實知識向概念性知識和程序性知識側重；認知過程維度上，多注重為理解、應用、分析這幾個認知水平的考查，體現高考試題的能力導向和選拔性。生物學是一門以實驗為基礎的學科，在新課程標準和核心素養的導向下。教師在教學中可以從以下方面加強：

①教師要重視實驗教學。教師要更新教學理念，提高對生物實驗重要性的認識；開足開齊教材中的實驗，重視對生物核心知識和主干知識的教學；開發實驗教學資源，開展實驗教學創新；改變實驗評價方法，提升實驗教學成效。

②教師要注重培養學生能力，重視教材中的經典實驗，注重科學史中的育人價值；改驗證性為探究性，培養學生科學思維和科學探究能力；靈活運用情景教學，培養學生設計實驗方案、進行探究和評價的能力。另外，還可通過生物課外實踐活動，拓展學生科學思維深度和廣度。

③教師要加強試題分析，持續關注歷年實驗試題走向，分析命題趨勢；跟蹤生物學前沿知識，梳理生物學實驗前沿命題。