基于高考評價體系的生物學原創試題命題策略探索

羊垂功 吳豐

摘要 依據高考評價體系的評價理念，以一道外泌體生物學原創試題為例，從注重生命觀念考查，兼顧對四翼和四層的考查，注重思維外顯高級思維的考查，注重層次性和邏輯性的考查四方面，探索基于高考評價體系的生物學原創試題的命題策略。

關鍵詞 高考評價體系 生物學 命題策略

中圖分類號G633. 91

文獻標志碼 B

依據高考評價體系的評價理念及模式進行試題命制，是命題科學化與規范化的要求，是確保教、學、考有機統一的重要途徑。如何在高考評價體系下進行命題是生物學教師當下亟需研究的課題。現以科研文獻（外泌體研究進展及未來的應用與挑戰）命制的一道生物學原創試題為例，將高考評價體系的考查內容、考查要求與《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）中的核心素養、學業質量水平等對接與分析，探索基于高考評價體系學科素養要求下生物學原創試題的命題策略。

1 試題展示

外泌體是癌細胞或兔網織紅細胞等多種類型細胞晚期內體起源的一種具有脂質雙層膜結構的封閉囊泡。它可以攜帶和分泌細胞內的蛋白質、核酸等并轉運至受體細胞，在胞間發揮著重要的通訊作用。其過程如圖1所示，回答相關問題。

（1）外泌體分泌過程說明細胞膜具有_______的結構特點，分泌體在_______（要求從細胞膜功能角度作答）方面發揮重要作用。

（2）癌細胞分泌的外泌體可以將癌細胞抗原呈遞給吞噬細胞，進而誘導人體發揮_______免疫，體現了免疫系統的_______功能。

（3）癌細胞分泌的外泌體除了通過影響局部微環境促進癌細胞增殖外，還能經長距離運輸到達遠端，促進遠端血管形成。癌細胞外泌體促進遠端血管形成的目的是____________________________ ，為了與此目的適應，癌細胞特征需要發生的改變有_______（要求寫出兩點）。

（4）研究表明癌細胞易感基因101蛋白（TSGIOI）在誘導外泌體分泌中發揮著重要作用，與此實驗結論相對應的實驗現象是___________。

（5）兔網織紅細胞產生的外泌體（內含轉鐵載體蛋白）分泌后可以被其他兔網織紅細胞細胞捕獲，但不能被成熟的紅細胞（由兔網織紅細胞分化形成）捕獲。兔網織紅細胞捕獲外泌體的意義是____。

（6）請運用含有放射性轉鐵載體蛋白的抗體，驗證兔網織紅細胞產生的外泌體分泌后可以被其他兔網織紅細胞細胞捕獲，不能被成熟的紅細胞捕獲______________（要求寫出實驗思路、預期的實驗結果和實驗結論）。

參考答案：

（1） 一定流動性細胞間的信息交流

（2）細胞 監控和清除

（3）利于癌細胞在機體內擴散和轉移 形態結構發生顯著變化細胞膜上的糖蛋白明顯減少

（4）癌細胞外環境中具有一定數量的外泌體

（5）通過增加細胞膜上轉鐵載體蛋白的數量，促進細胞對鐵的吸收，進而促進細胞合成更多的血紅蛋

（6）用含有放射性轉鐵載體蛋白的抗體標記兔網織紅細胞轉鐵載體蛋白，一段時間后檢測其他兔網織紅細胞膜和紅細胞膜上放射性的強度;其他兔網織紅細胞膜上放射性的強度明顯高于紅細胞膜上放射性的強度;兔網織紅細胞產生的外泌體分泌后可以被其他兔網織紅細胞細胞捕獲，不能被成熟的紅細胞捕獲。

2 試題情境處理

在創設題干情境和問題情境時，為了使學生快速找準試題切入點、充分引起其思維活動，提高試題測量效度，本題做了如下處理：①為了使試題的指向更加明確，避免冗余信息干擾學生作答，將原論文“免疫細胞、神經細胞和干細胞等多種類型細胞都可以分泌外泌體”替換為“癌細胞或兔網織紅細胞等多種類型細胞都可以分泌外泌體”。②為了避免學生依據外泌體推導細胞膜功能時出現思維障礙，題干情境特意凸顯了外泌體在胞間的通訊作用。③受體蛋白是胞間進行信息交流的物質基礎，載體蛋白才是細胞進行物質運輸的物質基礎。為了避免學生作答時因理解上的偏差而導致錯答，第（5）小題將拓展資料中的“轉鐵蛋白受體”更換為“轉鐵載體蛋白”。④為了簡化學生對陌生術語的理解，避免因情境存在陌生信息而造成解題障礙，第（3）小題將原論文中的專有名詞“樹突狀細胞”替換成“吞噬細胞”，第（5）小題將拓展資料中的“兔網織紅細胞”加注“紅細胞由兔網織紅細胞分化形成”。⑤為了簡化實驗設計方案，利于學生作答，第（6）小題將拓展資料中“科學家為了追蹤轉鐵蛋白受體的轉移路徑，他們用帶有放射性標記的125 I制備轉鐵蛋白受體的抗體，并通過追蹤放射性轉移路徑來分析轉鐵蛋白受體的轉移路徑”，簡化為“請運用含有放射性轉鐵載體蛋白的抗體，驗證兔網織紅細胞產生的外泌體分泌后可以被其他兔網織紅細胞細胞捕獲，不能被成熟的紅細胞捕獲”剔除“用帶有放射性標記的125 I制備轉鐵蛋白受體的抗體”。以上處理意在為直接指向學科素養的考查提供簡潔有效的題干情境和問題情境。

3 試題雙向細目表的制訂與命題策略分析

問題的設計是試題命制的核心環節，需要考慮考查學生的知識內容、具體關鍵能力、核心素養的類型、學業質量具體層級的水平要求、思維結構所處的水平等。為了呈現試題問題設計情況，現將各小題基于高考評價體系考查的內容要求、能力要求和新課標要求的核心素養、學業質量水平、SOLO思維結構等制訂成雙向細目表（表1）并對其進行分析，探索基于高考評價體系學科素養要求下生物學原創試題的命題策略。

3.1 注重生命觀念的考查

生命觀念是學生在理解生命本質途徑并深度領悟生物學概念的基礎上形成的，是對所學生物學知識在頭腦中的提煉和升華，是生物學知識體系的核心。因此，教師設計問題時，不能單純只考查生物學事實，而更應考慮學生對生命觀念的理解和應用。基于以上認識，教師編制試題考查學生的生命觀念時，要按照學業質量標準的4個水平，注意以下事項：①基于學業質量水平1設計第（1）小題，要求學生依據題干信息（通訊作用），結合教材知識、外泌體產生和分泌過程，在初步運用信息觀判斷外泌體在胞間信息交流方面具有重要作用的同時，明確胞間信息交流除了依賴于介質分子（激素等）外，還可以依賴于介質結構（外泌體等）。②基于學業質量水平2設計第（2）小題，要求學生能依據題干信息“癌細胞可以通過外泌體將其抗原呈遞給吞噬細胞”判定癌細胞屬于靶細胞，能運用結構與功能觀說出針對靶細胞的武器是效應T細胞，進而判斷誘導機體發生的特異性免疫是細胞免疫，并依據該特異性免疫的功能特點判定出免疫系統的監控與清除功能。③基于學業質量水平3設計第（3）小題，要求學生通過特定情境（癌細胞分泌的外泌體促進遠端血管形成），在結構與功能觀的指導下，先推導出與該宏觀結構改變相適應的微觀功能，再推導出與此微觀功能相適應的微觀結構基礎，進而使結構與功能觀得以深化與升華。即宏觀層面結構的改變（遠端血管的形成）是為了更好地完成微觀層面的功能（利于癌細胞在機體內擴散和轉移）;為了使微觀層面的功能更好地完成，又需要微觀層面結構改變（癌細胞的形態結構發生顯著變化、癌細胞膜上的糖蛋白明顯減少）與其相適應，④基于學業質量水平4設計第（5）小題，通過特定情境（兔網織紅細胞和成熟紅細胞能否捕獲外泌體），在信息觀和結構與功能觀的指導下，要求學生依據題干信息“兔網織紅細胞產生的外泌體分泌后可以被其他兔網織紅細胞捕獲，但不能被成熟的紅細胞捕獲”，先找出與此異常現象產生的直接原因（成熟紅細胞血紅蛋白含量比兔網織紅細胞血紅蛋白含量高）;再依據直接原因，推導出間接原因（由于成熟的紅細胞不再合成血紅蛋白，因此不再需要吸收鐵，不吸收鐵自然不需要轉鐵載體蛋白，不需要轉鐵載體蛋白自然不能識別來自于其他兔網織紅細胞分泌內含有轉鐵蛋白載體的外泌體）;最后，厘清直接原因和間接原因之間內隱的邏輯關系，歸納和概括出兔網織紅細胞捕獲外泌體的意義（通過增加細胞膜上轉鐵載體蛋白的數量，促進細胞對鐵的吸收，進而促進細胞合成更多的血紅蛋白）。

3.2 兼顧對四翼和四層的考查

高考評價體系提出四翼，即基礎性、綜合性、應用性、創新性的考查要求，一方面體現了高校對人才選拔的要求，另一方面也體現了素質教育培養目標的要求。四翼是連接四層與命題實踐的紐帶，可以通過四翼實現對四層的有效考查，也可以通過四翼對試題質量進行有效評價。因此，四翼不僅是評價學生素質高低的基本維度，也是評價試題質量優劣的基本指標。四翼要求命題者設計的問題情境要有一定的邏輯性和層次性，既要有基礎性和綜合性問題，又要有應用性和創新性的問題，以滿足對不同素養水平的考查。基于以上認識，本試題以癌細胞和兔網織紅細胞產生的外泌體為考查載體，從細胞膜的結構特點、細胞膜的功能、特異性免疫的過程、免疫系統的功能、癌細胞的主要特征、外泌體分泌的原理、轉鐵載體蛋白功能等多角度設置問題，兼顧了四翼的同時，也實現了對四層的有效考查。例如，第（1）小題和第（2）小題主要考查學生對細胞膜的功能和免疫系統功能的理解和掌握程度，體現了試題的基礎性要求，意在引導學生夯實知識基礎。第（3）～（5）小題通過創設一定復雜程度的問題情境，要求學生依據癌細胞分泌的外泌體促進遠端血管形成，推導出與其相適應的微觀功能和微觀結構基礎;依據癌細胞易感基因101蛋白（TSGIOI）在誘導外泌體分泌中發揮著重要作用，推導與此結論相對應的實驗現象（癌細胞外環境中具有一定數量的外泌體）;依據兔網織紅細胞產生的外泌體分泌后可以被其他兔網織紅細胞捕獲但不能被成熟的紅細胞捕獲，分析、推理、歸納和概括出兔網織紅細胞捕獲外泌體的意義等多項關聯性知識的整合及綜合應用。這樣可以考查學生對知識、能力、素養之間的整合能力及綜合運用能力，體現了試題綜合性，同時也考查了學生理解能力和創新能力等思維認知能力群和知識獲取能力群。第（3）～（5）小題呈現形式和設問方式簡潔、新穎，需要學生具備較強的信息處理和邏輯推理等能力，才能分析、推理、歸納和概括出相對應的答案，體現了試題的創新性。

學以致用是育人的重要目標，對知識的輸出提出較高要求，要求學生能夠從生物學視角獲取關鍵信息、解釋生物學現象、解決生物學問題，能夠用科學準確的語言或圖表等形式進行表達。這是對現行高考生物學科理解能力及獲取信息能力的延續和提升，也是對學科素養發展的鋪墊。因此，試題的應用性是命題必須具備的顯性要求。本試題在學生分析、推理、歸納和概括出兔網織紅細胞捕獲外泌體意義的基礎上，通過設計實驗方案，以驗證兔網織紅細胞產生的外泌體分泌后可以被其他兔網織紅細胞細胞捕獲而不能被成熟的紅細胞捕獲的過程中，要求學生具備較強的知識遷移能力、語言表達能力和理論聯系實際的能力和水平等，體現了試題的應用性。

3.3 注重思維外顯高級思維的考查

學生具備學科核心素養往往體現在能夠獨立面對并解決他們所遇到不熟悉的、復雜的學科實際問題。這必然要求學生具有解決劣構問題或完成復雜任務的高階思維能力。高階思維是指發生在較高認知水平層次上的心智活動或較高層次的認知能力，具體而言是指問題求解、決策制訂、批判性思維和創造性思維的能力。指向認知過程思維外顯的高級思維的考查主要通過給定的信息（問題的初期狀態）與目標（問題的終止狀態），要求學生經過一定的思維活動或一系列的認知操作外顯達到目標狀態即問題的中間狀態。

試題欲達成的一個重要目的即是完整、具體地體現學生在問題中間狀態的一系列認知操作行為表現，從而測量其思維能力程度。因此設問可以采取目的是什么、原因是什么、理由是什么、意義是什么、依據是什么等設置形式，要求學生運用生物學術語，同時關聯、拓展生物學概念或原理，進行多種形式的科學表述，促使學生將一系列認知操作過程所經歷的思維外顯化，進而充分反映對生物學概念原理掌握、運用情況及高階思維水平。思維外顯的高階思維對接的是SOLO思維結構中的關聯結構水平和拓展抽象結構水平。例如，癌細胞或兔網織紅細胞分泌外泌體這一真實、新穎的情境作為試題載體，考查了學生基于必備知識和外泌體相關知識，考查了學生運用分析、推理、歸納和概括等學科思維方法對外泌體促進遠端血管形成、易感基因101蛋白（TSG101）可以誘導外泌體分泌、兔網織紅細胞可以捕獲其他兔網織紅細胞分泌的外泌體等變化的目的、原因、意義進行探討、解釋、闡述。試題要求學生對外泌體相關現象產生的原因進行分析、推理、歸納和概括等系列認知操作，并通過應用科學語言實現思維外顯，進而具體有效地指向了學生高階思維能力的考查。試題基于學生實際知識和能力水平創設的問題情境由淺入深，層層遞進，指向高階思維能力的考查，確保了試題良好的區分度、信度和效度。

3.4 注重層次性和邏輯性的考查

試題注重層次性和邏輯性的考查，問題要具體清晰，設問要前后呼應，為學生深入探究問題起到鋪墊和引領作用，同時也考查了學生理解能力、實驗探究能力、解決問題能力等思維認知能力群、知識獲取能力群和實踐操作能力群，深化了學生對外泌體相關內容的理解。例如，通過第（1）和第（2）小題的考查，學生認識到外泌體在多種細胞之間具有重要的通訊作用。學生通過解決第（5）小題相關問題，得以深化相關理解，即外泌體在細胞之間的通訊作用既有普遍性也有特殊性，這種特殊性由細胞的功能（成熟的紅細胞不再合成血紅蛋白）決定。可見，第（1）小題和第（2）小題為解答第（5）小題奠定了知識和思維基礎，而第（5）小題則是對第（1）小題和第（2）小題相關內容的拓展和延深。通過第（3）小題的考查，學生明確癌細胞通過外泌體促進遠端血管形成的目的是促進它在機體內更加高效地擴散和轉移。第（4）小題在明確指出癌細胞分泌外泌外的直接原因（癌細胞易感基因101蛋白誘導的結果）的同時，要求學生進一步依據此直接原因推導出其相對應的實驗現象，進而使學生的思維得到深化。第（3）小題和第（4）小題之間內隱的順向邏輯關系是易感基因蛋白先誘導癌細胞分泌外泌體，導致癌細胞外環境中具有一定數量的外泌體。這些外泌體再經長距離運輸到達遠端，促進遠端血管形成，進而實現癌細胞在機體內更加高效地擴散和轉移。這種高效的擴散和轉移需要癌細胞的形態結構發生顯著變化和細胞膜上的糖蛋白明顯減少與其相適應。在第（3）小題的知識和思維作為鋪墊的基礎上，學生再依據相關的知識和思維進行逆向思考即可找到解決問題的關鍵切入點，實現快速、有效地作答出“癌細胞外泌體得以經長距離運輸到達遠端的前提是癌細胞外環境中具有一定數量的外泌體，而一定數量外泌體的分泌離不開癌細胞易感基因蛋白的誘導”。通過第（5）小題的考查，學生在了解兔網織紅細胞產生的外泌體分泌后可以被其他兔網織紅細胞捕獲但不能被成熟的紅細胞捕獲的基礎上，明確兔網織紅細胞捕獲外泌體的意義是通過增加細胞膜上轉鐵載體蛋白的數量，促進細胞對鐵的吸收，進而促進細胞合成更多的血紅蛋白。如何知道兔網織紅細胞產生的外泌體分泌后可以被其他兔網織紅細胞捕獲，不能被成熟的紅細胞捕獲？學生通過第（6）小題相關實驗方案的設計，發展和提升相關認知和思維。第（5）小題和第（6）小題之間內隱的邏輯關系是鐵是構成血紅蛋白的重要組分，由于成熟的紅細胞不再合成血紅蛋白，因此不再需要吸收鐵，不吸收鐵自然不需要轉鐵載體蛋白，不需要轉鐵載體蛋白，自然不能識別來自于其他兔網織紅細胞分泌的外泌體（內含有轉鐵載體蛋白），導致細胞膜上不再有新的轉鐵載體蛋白。所以，用放射性抗體標記外泌體內的轉鐵載體蛋白，追蹤其轉移途徑時，自然在成熟紅細胞的膜上檢測不到相應的放射性，而其他兔網織紅細胞與成熟紅細胞的情況剛好相反，因此依據兩類細胞膜上放射性強度的差異即可驗證實驗結論。可見，第（5）小題為解答第（6）小題奠定了知識和思維基礎，而第（6）小題則是第（5）小題相關內容的延深和深化。構建好第（5）小題和第（6）小題之間內隱的邏輯關系是正確表征第（6）小題實驗設計方案的關鍵。以上設問意在為直接指向學科素養的考查提供簡潔有效的問題情境;基于學生實際知識和能力水平創設問題情境由淺入深，層層遞進，指向高階思維能力的考查，確保了試題良好的區分度、信度和效度;在實現對四翼要求和四層內容有效考查的同時，培養、發展，提升學生的學科素養、增強他們的社會責任感，真正實現立德樹人這一核心目標。

總之，生物學學科核心素養的提出對高中生物學原創試題的命制和考試評價等都提出了新的挑戰。如何命制體現生物學本質特征、促進學生生物學學科核心素養發展的生物學原創試題，將成為未來生物學考試評價的核心議題。試題命題又是評價理念和評價目的得以落實的關鍵。因此，教師要努力探索轉變原有的命題方向、形式、風格和話語體系，創新命題形式，提高命題質量，充分發揮評價對教、學、考的積極導向和引領作用。

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