例談基于核心素養的初中生物學原創試題命制

劉曉燕 李建芝

（北京師范大學附屬中學 北京 100052）

生物學學科的核心素養可凝練為：生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任。在深化基于核心素養的教育改革中，以核心素養指導考試評價是當前教育改革的重要抓手。研究表明，基于核心素養評價的試題一般具有以下一個或多個特征[1]：學科觀念（考量學生對學科知識內容的深度理解,而非對瑣碎的、淺層的生物學事實的記憶）；真實情境（創設整合豐富多樣的真實問題）；現場學習（通過陌生知識“現場學習”解決問題，以反映學生在學習能力方面的素養）。此外，還具有“開放問題”等特征。

試題的質量在一定程度上取決于試題情境。選取科技論文作為命題素材，不僅有利于提高試題命制的科學性、權威性、公平性，而且有利于對學生核心素養進行有效評價。筆者嘗試從科技論文中尋找與初中生物學教學相吻合的切入點，編制試題，應用于不同階段的考試中。

1 立足生命觀念，訓練思辨能力

板栗原產我國，素有“千果之王”的美譽，北京的懷柔盛產板栗，清代《曰下舊聞考》中記載“栗子以懷柔產者為佳”。板栗的生長過程如圖1所示，在栽培實踐中，果農往往采用圖2 所示的方法繁殖板栗。

圖1 板栗的一生

圖2 板栗的繁殖示例

1）從圖1 可知，板栗屬于____（被子/裸子）植物，若板栗開花期間遇陰雨天則會有許多板栗果內是空癟的，這是因為___不足引起的，果農常常采用___方法進行補救。

2）圖2 所示的繁殖板栗的方法屬于_____（有性生殖/無性生殖），其優勢在于__。

3）修剪在板栗的生長發育中起著關鍵性作用，為探究修剪強度對板栗產量、單粒重量、結實率的影響，研究人員做了相關實驗，實驗操作及結果如表1。

表1 板栗植株修剪級別及果實指標

①修剪級別為1 時，單粒重最小，可能原因是葉片相互遮擋影響了植物的___作用，單位面積葉片制造的有機物減少。

②修剪級別為__時，板栗的產量最高；生活中人們傾向用較高的費用購買粒大、果重的板栗，為獲得更高的經濟效益，則修剪級別為___最佳。

參考答案：1）被子；傳粉；人工授粉；2）無性生殖；保留母本的優良性狀；3）呼吸；①光合；②3；4。

評析：本題改編自孫慧娟等[2]和殷曉紅等[3]的論文，以北京的特產——板栗的栽培管理為背景，具有濃郁的地方特色。

試題情境簡潔扼要，通過圖片將有關信息展示給學生，這與初中生的認識水平相符合。設問有難度梯度。第1～2 題及3 題中的①和②的第1個設問較簡單，第3 題②第2 個設問是學生陌生的問題：修剪級別和產量之間的關系如何？產量最高經濟效益是否就最好？學生固有思維會認為：植物的葉片數量越多，光合作用面積就越大，產生的有機物越多，植物生長的就越快（或產量就越高），經濟效益就越高。出現這種錯誤的原因是學生認識問題不夠全面，缺乏“現場學習”能力。例如，忽略了單位面積上的光輻射是定值、光合作用制造的部分有機物會被呼吸作用消耗；忽略了題干提示的市場需求等。

本題可幫助學生樹立生命觀念中的物質和能量觀，并能利用該觀點指導、解決生產和實踐中的具體問題，增強全面看待問題的思辨能力。

本題還可設計成為更具有思維力度和更能考查學生表述邏輯性的設問，例如，請利用植物光合作用和呼吸作用的原理，嘗試解釋為何修剪級別3 的果實產量高于修剪級別2？

本題改編后用于2019年7月的西城區初一期末測試。難度系數0.83，區分度0.31。

2 依托實驗探究，提升科學思維能力

番茄不僅口感酸甜還富含多種維生素和礦物質，是大眾喜愛的蔬菜。北方菜農多利用陽光溫室大棚種植番茄。研究者利用同一溫室隔出的3 個獨立區域（圖3）做了一系列研究，請根據實驗的相關數據，利用所學知識分析回答下列問題。

圖3 溫室大棚不同區域示意圖

1）在番茄生長期，統計不同區域番茄植株的開花數量，開花數量能間接反映番茄的果實產量，這是因為_____________________。

2）在番茄的結果期，研究者對不同二氧化碳濃度對番茄光合速率的影響進行了研究（圖4），該研究中，對照組是______，通過該實驗結果可得出的結論是______，二氧化碳濃度會影響光合速率，原理是_________________。

圖4 不同濃度CO2 對番茄結果期凈光合速率的影響

除了適當提高大棚中二氧化碳的濃度，還可適當________（舉1 例），有利于番茄植株積累更多的有機物。

3）果實成熟后，采摘成熟度相同的番茄，測量番茄中維生素C 的含量（表2）。

表2 不同濃度CO2 下番茄維生素C 含量對比

測量所用的番茄，除成熟度相同外，__等也應該盡量相同，這樣做的目的是_____。測量結果表明，二氧化碳濃度為___時番茄維生素C 的含量最高。

4）果實采摘后，為了尋找最適宜的保鮮包裝方法，研究者測量了不同包裝下番茄呼吸速率的變化（圖5）。

圖5 不同包裝方式對番茄呼吸強度的影響[4]

研究發現番茄在儲存過程中有一個呼吸高峰。植物呼吸作用的原料是__。__包裝情況下，呼吸高峰到來的最早，最不利于儲存。如果從推遲呼吸高峰和降低呼吸強度綜合考慮，_______包裝最有利于保鮮。

參考答案：1）番茄果實是由花的子房發育而來，花多果實數量可能就多；2）C1；二氧化碳對番茄的光合作用有影響，且二氧化碳濃度越高，番茄的光合速率越高；二氧化碳是光合作用的原料；提高光照強度（或加大晝夜溫差）；3）大小；確保單一變量；C2；4）有機物和氧氣（或只答有機物）；紙箱；氣調箱。

評析：本題改編自張振花等[5]和李躍紅等[4]的論文。本題以番茄的生長、結果和果實保存的實踐活動為線索，綜合考查植物的生殖、光合作用、呼吸作用，尤其側重于考查實驗探究能力。問題的答案都不是教材內容的簡單復現，需要分析具體情境，充分調動已有知識和能力才能準確作答。1）需要學生回顧植物生殖有關內容，并清晰化、條理化表述已學知識。2）很多學生沒有找出對照組，是因為忽略了圖中“空氣中二氧化碳濃度”這一關鍵信息。通過本小題，可加深學生對“對照組”的理解。3）考查對單一變量的理解。4）將呼吸問題置于“果實如何保存”這一真實情境中，體現了知識的學以致用。

生物學試題對實驗與探究能力的考查是體現科學思維的重要落腳點，是中考生物學的顯著特征。此題綜合考查學生對“對照組”“無關變量”等的理解，有助于訓練學生的科學思維，幫助其掌握科學方法。

本題改編后用于2019年1月的西城區初三期末測試。難度系數0.72，區分度0.62。

3 培養社會責任，關注環境保護

念壇公園位于大興區，建園初期進園的水質達不到排放標準。為因地制宜探索治理污水的生態方法，研究人員在園內引建了人工濕地生態系統，如圖6 所示。

圖6 念壇公園人工濕地示意圖

3 個月后，檢測該人工濕地入水口和出水口的水質情況，結果如表3。

表3 流經人工濕地前后水質變化

請結合上述信息回答問題。

1）該人工濕地生態系統的組成成分中，滿江紅、蘆葦等屬于___。引入植物后，水體中總氮和磷的含量降低，主要原因是________________。

2）該人工濕地生態系統中，利用草履蟲、大型溞等控制大腸桿菌，利用了生物之間的_______關系。

3）該人工濕地生態系統中生物的種類和數量較多，食物網復雜，有利于提高生態系統的_____能力。請寫出一條包括鳙魚的食物鏈：____。

4）根據表中數據，經過人工濕地的凈化處理后，出水口的水體可作為念壇公園水上樂園的水源，理由是______。

參考答案：1）生產者；氮、磷被植物體吸收利用；2）捕食；3）自我調節；小球藻→大型溞→鳙魚（答案不唯一）；4）大腸桿菌數量達到國家排放標準。

評析：本題改編自荊璞等[6]的論文，考查學生的信息獲取能力（包括識圖能力、閱讀理解力）和文字表述能力。第2 題的答案對應圖中信息“浮游動物（以浮游植物、細菌等為食）”。第4 題需要結合生活實際，人們關注的是水上樂園的衛生安全等問題，與表中的大腸桿菌有直接關系，而與氮、磷含量沒有直接關系。

黨的“十八大”提出“生態治國”的理念，考試評價理應體現時代和社會發展要求。本題以念壇公園生態修復為背景，旨在使學生在對題目的分析解答中，領悟生態學原理在生活實踐中的應用，進而提升社會責任感。

本題改編后用于2019年5月的西城區初二期末兼會考測試。難度系數0.86，區分度0.26。這與會考的難度宗旨相符合。

總之，面對全新一輪的課程改革，應確立以核心素養為本的命題理念。命制試題時應關注學生知識構建的過程，關注學科中的核心概念，關注學生綜合運用科學思維、科學方法的能力。學術情境或學生熟悉度較低的情境，與教材粘連度小，適當改編后，可成為考查的良好載體。命制試題時教師需要綜合考慮試題信息含量、情境呈現、問題排列、參考答案的設置等方面是否科學合理。