中學生物學情境化試題的特點及命制流程

楊 威 朱家華 崔 鴻

(1.華中師范大學 湖北武漢 430079)

(2.武漢市教育科學研究院 湖北武漢 430000)

(3.臨沂大學 山東蘭山 276000)

情境化試題是以真實存在于自然界與生活中的生物學現(xiàn)象、相關(guān)生物學研究事實等為背景材料,要求學生在解讀材料、獲取信息的前提下,調(diào)動所學的生物學概念、原理等知識解決生物學問題的一種試題,目的在于評價學生所具備的生物學學科核心素養(yǎng)情況。情境化試題在國際和國內(nèi)大型考試中已經(jīng)得到了廣泛應用,例如在國際生物奧林匹克競賽、美國高中畢業(yè)會考(SAT)、中國普通高等院校招生全國統(tǒng)一考試等均有出現(xiàn)。

1 情境化試題的特點

通過情境化試題,學生能夠?qū)⑺鶎W知識在實際情境中進行應用,激發(fā)他們的好奇心和求知欲。此外,教師可以運用情境化評價工具,了解學生的思考方式、解決問題的能力、語言表達能力等多方面的能力水平,為教學提供更為精準的指導。

情境化試題與普通試題的區(qū)別主要表現(xiàn)在以下幾個方面:①設(shè)計理念不同,情境化試題更注重將學習知識與實際生活情境聯(lián)系起來,讓學生在真實的境遇中應用所學知識;而普通試題則更注重對基礎(chǔ)知識的考核。②考察方式不同,情境化試題往往采用原因分析、方案設(shè)計等簡答形式,讓學生在真實的場景中思考和解決問題;而普通試題則采用單一的選擇、填空等形式,考察學生對知識點的掌握和應用能力。③知識覆蓋范圍不同,情境化試題涉及的知識范圍更寬泛,需要學生綜合運用跨學科知識來解決實際問題;而普通試題則更關(guān)注細節(jié)和特定的知識點。

2 情境化試題例析

【例1】天花是由天花病毒引起的傳染病,病重者常因感染引起死亡,病輕者會留有疤痕,嚴重威脅人類身心健康。清代醫(yī)學家吳謙在他的著作《種痘心法要旨》中記載有“人痘法”:“取痘粒之漿種之”“服痘兒之衣”“以痘痂屑干吹入鼻中”“以痘痂屑濕納入鼻孔”,即將癥狀較輕的天花病人的痘漿接種到健康人身上,以此來預防天花。18世紀初,英國醫(yī)生詹納在給一位患牛痘瘡的人看病時,得知患過牛痘瘡的人,不會患天花病。詹納由此得到了啟發(fā),發(fā)明了接種牛痘來預防天花的方法。天花病毒和牛痘病毒是“近親”,前者可以致人死亡,后者只帶來輕微的感染。人接種了牛痘后產(chǎn)生的抗體也可以與天花病毒結(jié)合,從而有效地控制天花病毒的蔓延。“牛痘法”逐漸被人們接受,并在世界范圍內(nèi)推廣開來,由此衍生的免疫預防接種技術(shù)極大地推動了公共衛(wèi)生的發(fā)展。

(1)從預防傳染病流行的措施來看,接種疫苗屬于________。

(2)根據(jù)《種痘心法要旨》的記載,推測天花病毒的傳播途徑是________和________。

(3)結(jié)合原文,分析“人痘法”最終被“牛痘法”取代的主要原因是什么?

(4)資料表明,美國和俄羅斯的幾個實驗室仍保存著天花病毒。是繼續(xù)保存這些天花病毒(正方),還是消滅這些天花病毒(反方)? 請你為雙方各闡述一條理由。正方理由:_________________________。反方理由:_________________________。

參考答案:保護易感人群;接觸傳播、呼吸道傳播;人痘法和牛痘法均能刺激人體產(chǎn)生特異性免疫應答,但牛痘病毒不會帶來嚴重的感染癥狀;正方觀點可以從保護生物的多樣性的角度闡述,提出天花病毒可能還有新的有利用途;反方觀點可以從社會安全的角度闡述,假如實驗室中的天花病毒泄露出來,將會造成嚴重的后果

分析:在標準化測試中,為確保評價的公平公正,命題者傾向于讓試題情境簡單化,答案唯一。但在現(xiàn)實生活中,我們遇到的往往是復雜的問題,其答案通常也是開放的,需要被測者運用各方面的知識和能力進行綜合分析和判斷。隨著各類疫苗的推廣普及,乙肝、小兒麻痹癥等傳染性疾病得到了有效預防和嚴密監(jiān)控。以天花疫苗科學史為素材的情境化試題,能有效引導學生關(guān)注生物學社會議題,提升社會責任感。

第(1)題考查學生對傳染病流行三個必要環(huán)節(jié),以及預防傳染病的三種途徑的理解,屬于基礎(chǔ)知識層面的評價,為后面的高階思維評價做鋪墊。

第(2)題引用中醫(yī)典籍治療天花的方案,“取痘粒之漿種之”、“服痘兒之衣”,滲透中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育。“人痘”本質(zhì)上是減毒或滅活的病原體,學生根據(jù)治療方案推測病原體的傳播途徑是:接觸傳播和呼吸道傳播。考查學生類比分析、演繹推理等方面的科學思維能力。

第(3)題判斷疫苗是否成功的依據(jù)是安全性和有效性,人痘法和牛痘法均能刺激人體產(chǎn)生特異性免疫應答,但牛痘病毒不會帶來嚴重的感染癥狀。通過對比人痘法和牛痘法的異同點,提高學生的生命安全與健康意識。

第(4)題以開放辯論的形式,探討是否需要繼續(xù)保留天花病毒,有效評價學生的科學表達能力,思維開放性以及辯證水平。正方觀點可以從保護生物的多樣性的角度闡述,提出天花病毒可能還有新的有利用途;反方觀點可以從社會安全的角度闡述,假如實驗室中的天花病毒泄露出來,將會造成嚴重的后果。

【例2】1928年,弗萊明在實驗中發(fā)現(xiàn),有一個培養(yǎng)基被霉菌污染了,而且霉菌周圍的葡萄球菌消失,只有在離霉菌較遠的地方才有葡萄球菌生長。弗萊明又把這種霉菌接種到其他細菌的培養(yǎng)皿中,發(fā)現(xiàn)鏈球菌和白喉桿菌等都能被它抑制。他猜測這種霉菌能分泌某種殺死細菌物質(zhì)(青霉素)。隨后,青霉素實現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),人類從此擁有了對抗細菌感染的有力武器。近年來,由于青霉素等抗生素的濫用,細菌的耐藥性越來越強,人類與細菌的戰(zhàn)爭遠未結(jié)束。

(1)培養(yǎng)基中的一個菌落屬于生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次中的________。培養(yǎng)基煮沸冷卻后能膠化成為固態(tài)的物質(zhì),是因為其中含有________。

(2)青霉素的作用機理是溶解細菌的細胞壁,導致細菌吸水漲破而死亡。據(jù)此推測青霉素對病毒是否有抑制作用? 為什么?

(3)從生物進化的角度分析,為什么濫用青霉素會導致細菌產(chǎn)生耐藥性?

參考答案:種群、瓊脂;病毒沒有細胞壁,主要由蛋白質(zhì)外殼和核酸構(gòu)成。青霉素的作用機制是溶解細胞壁,據(jù)此推測對病毒沒有抑制作用;由于細菌在生長和繁殖過程中,會產(chǎn)生不同耐藥性的變異類型。人類不當使用青霉素,殺死了普通細菌保留了少數(shù)耐藥細菌。因此,隨著青霉素的持續(xù)濫用,耐藥菌的耐藥性越來越強。

分析:經(jīng)典生命科學史的價值不在于提供科學結(jié)論,而是讓學生掌握科學研究方法,理解科學的本質(zhì),體會科學家創(chuàng)造知識的艱辛,培養(yǎng)學生從事科學探究與實踐的情感態(tài)度。

第(1)題評價學生對重要概念的理解水平。菌落是由一個微生物細胞繁殖而來的子細胞群,屬于種群層次。固體培養(yǎng)基是因為添加了瓊脂,瓊脂在高溫時融化,與營養(yǎng)物質(zhì)混合;在低溫時凝固,形成結(jié)構(gòu)均勻的固體培養(yǎng)基。瓊脂固體培養(yǎng)基的發(fā)明,有助于微生物的分離和純化培養(yǎng)。

第(2)題評價學生的結(jié)構(gòu)與功能觀發(fā)展水平,以及分析、推理等科學思維能力。與細菌結(jié)構(gòu)相比,病毒沒有細胞壁,主要由蛋白質(zhì)外殼和核酸構(gòu)成。青霉素的作用機制是溶解細胞壁,據(jù)此推測對病毒沒有抑制作用。

第(3)題結(jié)合生物進化的基本原理,解決社會生活中出現(xiàn)耐藥菌的實際問題。生物進化包括突變和基因重組、自然選擇、隔離三大環(huán)節(jié),由于細菌在生長和繁殖過程中,會產(chǎn)生不同耐藥性的變異類型。 人類不當使用青霉素,殺死了普通細菌保留了少數(shù)耐藥細菌。 因此,隨著青霉素的持續(xù)濫用,耐藥菌的耐藥性越來越強。

3 情境化試題的命制流程

命制情境化試題是一項非常具有挑戰(zhàn)性的任務(wù),難點在于如何創(chuàng)造一個真實、可信、具有挑戰(zhàn)性和啟發(fā)性的情境。低質(zhì)量情境化試題存在的主要問題包括以下幾點:情境與知識點無法結(jié)合、信息不足或不準確、設(shè)問方式單一等,低質(zhì)量的情境化試題無法達到其本應具備的評價目的,甚至會對學生的學習產(chǎn)生負面影響。因此,在設(shè)計和編寫情境化試題時,需要注意避免以上問題的出現(xiàn),建立科學的評價標準和策略。

圖1 命制情境化試題的一般流程

在設(shè)計情境化試題時,首先需要確定評價目標,然后根據(jù)目標設(shè)計情境。情境化素材要真實科學,教師可以借鑒現(xiàn)實生活中的例子,或引用相關(guān)文獻和研究成果來為情境化試題提供依據(jù)。情境應該能夠涵蓋所需考察的核心素養(yǎng),并且貼近學生的生活經(jīng)驗,注重考查學生思考、分析、判斷和解決問題能力。情境化試題往往涉及到開放式問題,應該適度控制難度,以確保學生能夠理解和解答試題,清晰、準確地表達自己的觀點和理解。總之,命制高質(zhì)量情境化試題需要教師具備深厚的專業(yè)知識、豐富的教學經(jīng)驗、創(chuàng)新的評價理念,同時需要教師反復實踐和不斷改進設(shè)計策略,以提高設(shè)計情境化試題的質(zhì)量和水平。