設計有效變式 改善教學效果

廣東 劉建峰

高中生物學教材的課后題、章節自測題都是經過教材編寫專家精挑細選的，能夠科學、準確地評價教學效果。而教輔資料中部分題目的質量明顯偏低，甚至存在各種紕漏，一旦使用不慎反而會對教學起到負面影響。基于此，教師除了需要具有對試題的甄別、篩選能力外，還必須具備一定的命題能力。但是對于命制原創試題，大多數教師因未接受過專業的命題培訓而感到無從下手。筆者認為此時不妨先從典型試題的變式入手。

“變式”的原始含義為變換材料的呈現方式。在教學中，變式通常是指通過變換問題的設問形式或條件(不改變材料情境和問題的實質，只改變其形態)，或者通過引入新條件、新關系，將所給的問題或條件變換成具有新形態、新性質的問題或條件，實現夯實必備知識、提升思維能力、知識遷移應用訓練。對于典型的課后題、高考試題或模擬試題，部分教師認為在教學中其訓練效率不高，主要表現為一次性使用；或即便評價效果不理想，也只是停留在重復訓練的層面上。在高中生物學教學中，特別是針對重難點內容的教學，結合典型例題進行必要的變式設計，不僅是一種行之有效的教學途徑，也是一種重要的思想方法。

變式設計的原型可以在不同版本教材中尋找相關題目，或對高考原題、典型高考模擬試題進行轉化。需要特別說明的是，變式設計也屬于命題活動，需要像命制原創題一樣以明確命題思想與依據、學習和掌握命題技術為前提。

一、明確命題思想與依據

命題的基本思想和依據，要注意結合《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》)和《中國高考評價體系》(以下簡稱《評價體系》)的要求。另外，還要結合考試類型的具體要求和性質對其加以確認。

(一)《課程標準》

側重關注學科核心素養。要求以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務，堅持對學生德智體美勞全面發展的引導，深化基礎性，優化情境設計，強化關鍵能力的考查，增強試題的開放性、靈活性、創新性，減少死記硬背和“機械刷題”現象，充分發揮高考的育人功能和積極導向作用，促進素質教育發展。

(二)《評價體系》

側重關注關鍵能力的考查，可以劃分為三個方面：一是以認識世界為核心的知識獲取能力群；主要包括閱讀理解能力、信息搜索能力、信息整理能力等。二是以解決實際問題為核心的實踐操作能力群；主要包括實驗設計能力、數據處理能力、信息轉化能力、動手操作能力、語言表達能力等。三是涵蓋了各種關鍵思維能力的思維認知能力群；主要包括歸納概括能力、演繹推理能力、批判性思維能力、辯證思維能力等。

(三)測試類型

筆者在此僅對選拔性模擬測試變式設計進行簡析。選拔測試是用來選拔人才的測試，強調考查學生各種能力的綜合測試和以試題為載體的區分測試。

參考高考命題要求，其頂層設計基于“一核”(確立“立德樹人、服務選才、引導教學”的高考核心立意)、“四層”(明確“必備知識、關鍵能力、學科素養、核心價值”四層考查目標)、“四翼”(明確“基礎性、綜合性、應用性和創新性”四項命題要求)。強調以“雙基”為載體，充分考查學生學科核心素養發展水平；保障基礎性，強化選擇性和時代性；關注學科知識與技能的結構化，重視理論聯系實際；強化問題情境，強調學科思維方式和探究能力的滲透。

結合基于“一核四層四翼”的選拔性考試要求，可以設計如表1的試題評價。

表1

二、命題技術要求與實踐

(一)命題實踐與技巧

想要命制出一道高質量的試題，教師不但要具有較高的學科核心素養和專業水平，還要有堅韌的毅力和不言放棄的精神，所謂“寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來”。從選定命題材料到確定雙向細目表、擬出初稿并自查；從讓學生試做、反饋、修改到讓學生二次試做、二次反饋直至定稿。整個過程需要命題老師付出艱辛的勞動。如果是變式設計，就可以省略命題材料的選定環節，但其余環節不可省略。

在變式試題的設計與磨合過程中，筆者建議主要圍繞以下幾個問題進行思考：

1.命題材料可考查哪些考點？2.《課程標準》對此內容如何要求？3.如何落實“一核四層四翼”高考命題頂層設計？4.如何落實學科核心素養？5.設計何種題型及多少個問題？6.如何設計這些問題？結合上述問題，可以制訂如表2的雙向細目表。

表2

(二)檢討和矯正變式設計中可能出現的問題

1.科學性錯誤及其矯正

科學性是命題時最重要的，也是首要保證的。具體要求為從試題知識層面來看,試題沒有知識性錯誤；從試題表述層面來看，試題無地方性語言、無語言歧義和表述錯誤(口語化及非規范化表述也要杜絕)；從試題命制依據層面來看，應以教材為中心而不拘泥于教材，以《課程標準》為指導，不超出《課程標準》要求的內容。

2.偏難或偏易及其矯正

基礎題考查的內容應該是《課程標準》《評價體系》中規定的基本思想(STS、結構與功能相適應、進化思想等)、基礎知識(學科基本事實、概念、原理和規律等)、基本方法(顯微鏡的使用、試劑的配制、實驗設計等)和基本技能(探究能力、實踐能力等)，題目一般來自于教材或根據教材改編，難題一般都是創新題。

為避免設計過難或過易的問題，一要加強調研，增加對學生的了解；二要充分利用教師自身的經驗和智慧；三要規范命題流程；四要在可能的情況下，找不同水平層次的教師和學生提前做題和預估難度系數。

3.導向不明確及其矯正

試題要有明確的導向，就是將生物學核心概念、原理的考查與社會生活緊密聯系，引導學生將生物學理論與生活實際相聯系；引導教師在教學中自覺開發課程資源，通過實際教學幫助學生提升學科核心素養，獲得受益終生的綜合素質，從而為學生的健康生活和之后的工作打下基礎，并促進其養成良好的生活習慣。

為避免出現試題導向不明確的問題，必須認真研讀《課程標準》《評價體系》和教材內容；同時變式設計也要制訂詳細的雙向細目表，明確考查問題的具體目標。對于命制完成的變式設計也要反復推敲、修改和審核，以確定試題的指向與命題意圖是否相符。

4.創新度不夠及其矯正

高考試題的創新性，既要體現在情境上，更要體現在思維價值水平上，也就是命題要體現由知識向能力的轉變。

為避免出現試題創新度不夠的問題，在試題內容上要強調從知識到方法，從方法到能力的考查，要突出對學生創新精神的考查，在試題的呈現方式和學生回答問題的方式上要突出創新和實踐能力的考查。具體來說試題的考查要多角度、全方位、靈活多樣，減少純粹記憶性的考查內容，適當體現探究性和開放性。

三、變式訓練示例

【原題】將酵母菌破碎后離心獲得的細胞質基質和線粒體懸液，通入18O2進行實驗(表3)。下列關于該實驗的敘述錯誤的是

( )

表3

A.葡萄糖被氧化分解離不開細胞質基質和線粒體

B.葡萄糖在細胞質基質中分解為丙酮酸和[H]，釋放少量能量

C.葡萄糖不能直接在線粒體內分解

D.丙酮酸進入線粒體后，生成水和CO2,釋放大量能量

【答案】A

【考點分析】本題主要考查細胞有氧呼吸的過程，創新之處是將熒光標記、同位素標記等糅合成新情境。試題具有基礎性、綜合性和創新性；學科核心素養方面側重考查生命觀念、科學思維、科學探究等。

【錯選原因】對呼吸作用的場所、呼吸作用過程中的物質變化、能量變化等必備知識記憶不清，導致錯選；或對氧化分解和徹底氧化分解、中間代謝產物和最終產物等概念辨析不清導致錯選。

【解題思路】對試管1和試管2分析可知，兩試管都發生了葡萄糖的氧化放能，A選項錯誤； 由試管2可知，14C標記的葡萄糖在細胞質基質中被分解為14C標記的丙酮酸和[H]，熒光程度較弱說明釋放的能量較少，B選項正確；由試管3可知，葡萄糖不能直接通過線粒體分解，C選項正確；由試管4可知，14C標記的丙酮酸可被線粒體利用生成H218O和14CO2，熒光程度較強說明釋放的能量較多，D選項正確。

【變式1】將酵母菌破碎后離心獲得的細胞質基質和線粒體懸液，通入18O2進行實驗(表4)。請結合所學知識，填寫表4中A～D處的內容。

表4

【答案】A.細胞質基質+線粒體懸液 B.葡萄糖的量減少，有14C標記的丙酮酸和[H]生成 C.沒有熒光 D.較強熒光

【變式目的】1.考查學生對有氧呼吸的場所、物質變化、能量變化的掌握程度(必備知識)；2.考查學生通過縱向、橫向比較、判斷的能力(關鍵能力)。

【變式2】將酵母菌破碎后離心獲得的細胞質基質和線粒體懸液，通入18O2進行實驗(表5)。下列關于該實驗的敘述，錯誤的是

( )

表5

A.試管1中加入的細胞成分為細胞質基質和線粒體懸液

B.試管2中葡萄糖的量減少，有14C標記的酒精和CO2生成

C.試管3因沒有ATP生成，熒光素氧化后不能發出熒光

D.試管4可以完成有氧呼吸的第二、三階段，發出較強熒光

【答案】B

【變式3】某興趣小組將酵母菌破碎后離心獲得的細胞質基質和線粒體懸液，通入18O2進行實驗。回答下列相關問題：

(1)為了探究有氧呼吸過程葡萄糖中C的去向，可以采用________法進行標記，推測充分反應后可在產物______中檢測到標記的C。

(2)若在試管中加入細胞質基質、葡萄糖、O2、熒光素和熒光素酶，________(填“是”或“否”)可以發出熒光，判斷的依據是________________。

(3)若在試管中加入線粒體懸液、熒光素、熒光素酶和________，可觀察到較強熒光。

(4)若通過加入熒光素和熒光素酶比較熒光強度來探究有氧呼吸的場所和物質變化，請設計表格記錄實驗結果。

【答案】(1)(放射性)同位素標記 CO2(2)是 葡萄糖可在細胞質基質中分解成丙酮酸，并產生ATP，使熒光素酶催化O2和熒光素生成氧化熒光素并發出熒光 (3)丙酮酸(或細胞質基質和葡萄糖) (4)略(參考原題表格)

【變式目的】1.考查在特定生理過程中如何探究某物質或元素的去向；2.考查基于必備知識對特定實驗條件下實驗結果的判斷；3.考查獲得特定實驗結果所需的條件分析，具備一定的開放性；4.考查合理設計表格，完整記錄實驗結果的能力。

【變式4】將酵母菌破碎后離心獲得的細胞質基質和線粒體懸液，通入18O2進行實驗(表6)。

表6

回答下列問題。

(1)試填寫各試管變化情況。

(2)試管________可發出熒光，試寫出熒光現象的反應式________________。

(3)對比各試管的實驗結果，可推斷____________。

【變式目的】1.考查通過不同的實驗條件推測可能的實驗結果；2.考查是否能正確認識通入18O2的作用；3.考查由結果獲得結論的邏輯推理能力。

【變式5】將酵母菌破碎后離心獲得的細胞質基質和線粒體懸液，通入18O2進行實驗(表7)。

表7

通過對各試管變化情況和加入熒光素和熒光素酶條件下的熒光情況，判斷加入的細胞成分和加入的反應物。

【答案】參原題表3內容。

【變式目的】提供實驗結果，判斷實驗條件，考查基于必備知識的逆向思維能力和實驗探究能力。

不斷培養和提升變式設計能力，既可以促進教師對教材相關知識內容的理解和教學教研能力的顯著提升，又可以使教學目的更加明確、教學評價更加科學、生物學教學更加高效。如果能夠讓學生也參與到變式設計活動中來，更有利于促進學生的深度學習。