基于SOLO分類理論和科技文獻的原創生物學實驗題命制
——以科學思維學業質量評價角度為例

浙江 糜洛施

SOLO分類理論是彼格斯、科利斯在皮亞杰認知發展階段論的基礎上發展后的結果，含義為“可觀察的學習成果結構”。科學思維是生物學學業質量標準的重要維度之一，但科學思維本身具有復雜性和內隱性，若沒有針對“思維過程”的評價方案，則對科學思維的考查在具體試題編制過程中往往難以操作和落實。根據SOLO分類理論將科學思維水平進行分類，有利于提高原創試題命制的科學性。本文討論的實驗題是指浙江省選考最后一道大題，由于該題對學生科學思維的考查可能涉及實驗設計、分析和評價等內容，為使結果更加準確，本文嘗試構建生物學實驗題科學思維水平劃分標準，并選用合適的科技文獻，探索原創生物學實驗題的命制策略。

1.基于SOLO分類理論的實驗題科學思維水平評價標準

1.1SOLO分類理論

SOLO分類理論是一種以等級描述為特征的質性評價方法，各水平的含義如表1所示。

表1 SOLO分類理論各層次的含義

1.2 實驗題科學思維水平評價標準

依據《普通高中生物學課程標準(2017年版2020年修訂)》中的學科核心素養水平劃分和學業質量水平描述，借鑒華中師范大學張麗萍、華南師范大學鄭藝芳及內蒙古師范大學康春偉對科學思維水平與SOLO理論對應關系的劃分，結合生物實驗題對學生科學思維的考查所涉及的實驗設計、分析和評價等內容，建立生物學實驗題的科學思維水平劃分標準(表2)。

表2 實驗題科學思維水平考查層次劃分標準

續表

2.選取文獻為真實情境素材的操作思路

《中國高考評價體系》規定了高考的考查以情境為載體，命制的試題要選擇合適的情境，以發揮核心價值的引領作用，讓學生運用必備知識和關鍵能力解決問題，全面發展學生的學科核心素養水平。因此，情境化試題是考查學生學科核心素養的重要載體。本文探討的是以科學研究(即期刊雜志發表的科技文獻或碩博士論文)為情境的實驗題命制。

以科技文獻素材為情境的試題命制將能力考核作為核心目標，以科學研究成果為核心概念或重要概念的關聯內容設計問題，基本操作思路如圖1所示。

圖1 基于科技文獻素材命制“真實情境”生物學試題的思路

3.基于SOLO分類理論的原創實驗試題例析

3.1 原創實驗例題

據聯合國糧農組織報道，全世界約8億多公頃的土地受鹽脅迫的影響。近年來水稻直播越來越受歡迎，而水稻種子的萌發更易受外界環境的影響，因此研究水稻種子萌發響應鹽脅迫的機理具有重要的應用前景。據已有研究表明，NaCl可能通過降低活性赤霉素(GA)的含量，進而抑制種子萌發。某研究小組為驗證上述結論，利用下列材料和試劑進行了實驗。

實驗材料和試劑：珍汕97水稻種子、一定濃度的NaCl溶液、赤霉素、RNA提取試劑盒、cDNA合成試劑盒、GA20ox和GA2ox基因的引物、PCR試劑盒、電泳緩沖液、瓊脂糖、核酸染料、蒸餾水等。

(說明：cDNA是指在體外以RNA為模板，合成與RNA鏈互補的單鏈DNA。)

(1)實驗思路：

①將消毒后的種子放在直徑為9 cm的含有35 mL培養液的培養皿中培養，培養液分別為蒸餾水、________、________。將培養皿放置在28℃的人工氣候培養箱中培養。

②96 h后統計發芽率。每組處理設置5個重復，每個重復有50粒水稻種子。種子的發芽標準可以是__________。

③取對照組和鹽脅迫組發芽種子的胚，稱取質量，放入-80℃冰箱保存后，測定并記錄GA的含量。

(2)預測實驗結果，補充完善柱狀圖：

圖2 種子發芽率測定結果

圖3赤霉素含量測定結果

(3)植物體內源活性GA的含量由GA生物合成和降解兩個過程共同調控。其中，GA20ox是調控GA生物合成反應的關鍵酶基因，GA2ox則是催化活性GA失活的關鍵酶基因。請利用已有實驗材料，設計實驗驗證NaCl誘導活性GA虧缺是通過增強活性GA的降解，而不是通過抑制活性GA的生物合成。簡要寫出實驗設計思路并預期實驗結果。

①實驗設計思路：____________________。

②簡要描述預期實驗結果：_____________________________。

③分析：實際結果顯示GA生物合成基因的表達水平上調是NaCl誘導活性GA虧缺后的________的結果。

3.2 試題評析

此題情境來自華中農業大學劉莉的博士畢業論文《鹽脅迫下植物激素對水稻種子萌發及幼苗根系生長的調控機理研究》，綜合性較強，指向選擇性必修1模塊的重要概念“植物生命活動受到多種因素的調節，其中最重要的是植物激素的調節”，通過科學思維水平設計考查不同層次的問題，用以考查學生結構與功能觀、穩態與平衡觀的生命觀念。通過對情境資料的分析，考查學生基于生物學事實和證據進行歸納和概括的科學思維；還考查了學生基于植物激素的調節、目的基因的檢測與鑒定等已有的生物學知識，嘗試解釋生物學問題，并將所學知識用于解決生產生活中生物學問題的社會責任意識。

3.3SOLO分類理論科學思維考查分析

基于SOLO分類理論的科學思維水平評價標準，本試題的內容與科學思維水平對應關系如表3所示。基于SOLO分類理論的科學思維水平評價標準制訂本題的評分標準如表4所示。該評分標準更注重學生作答的合理性，也能更好地反映出學生的科學思維水平。

表3 試題結構分布

表4 試題評分標準

基于SOLO分類理論和科技文獻的試題命制，將生物學概念和學科核心素養進行了有效整合，并能對其進行科學評價。為更好地提高紙筆評價的區分度，在編制試題時，需要著重考查多點結構和關聯結構水平，設置部分設問考查抽象擴展結構水平。基于SOLO理論的評分標準，能更好地了解學生的素養水平，也能讓試題測評結果更好地指導教學，從而提高課堂實效，進一步促進學生生物學學科核心素養的發展。