跨學科實踐情境視閾下的高考生物學試題分析

摘 要：本文從跨學科實踐情境出發，對2024年高考廣東卷生物學第20題進行分析。該題通過創設跨學科真實情境并設計有梯度進階問題，指向多學科關鍵能力和多學科核心素養的發展，聚焦跨學科的問題解決、科學思維、命題立意和育人導向功能。筆者據此總結出命題啟示：提煉知識，并基于學科大概念構建跨學科情境的命題背景，形成跨學科素養指標體系；嘗試并開展跨學科教學，創建跨學科試題評價體系，踐行跨學科課堂育人導向。

關鍵詞：跨學科實踐；試題分析；命題啟示

文章編號：1003-7586（2024）11-0058-04 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

高考作為當前我國教育體制下衡量學生學業能力水平的權威性考試，不僅是監測教育質量和學生核心素養水平的重要手段，也是培養跨學科創新型人才的指揮棒和風向標。《普通高中生物學課程標準 （2017年版2020年修訂）》指出：要加強學科間的橫向聯系，有利于學生理解科學的本質、科學的思想方法和跨學科的科學概念和過程，這將有利于學生建立科學的生命觀念，逐步形成正確的世界觀，發展生物學學科核心素養。《中國高考評價體系》明確強調問題導向和學科融合的基本取向，對跨學科命題提出了新要求。為了把握高考跨學科命題的基本情況，實現“教—學—評”一體化的要求，本文對2024年高考廣東卷生物學第20題進行深入分析，以期對高中生物學的跨學科教學提供啟發與幫助。

1 原題呈現

某湖泊曾處于重度富營養化狀態，水面漂浮著大量浮游藻類。管理部門通過控源、清淤、換水以及引種沉水植物等手段，成功實現了水體生態恢復。引種的3種多年生草本沉水植物（①金魚藻、②黑藻、③苦草，答題時植物名稱可用對應序號表示）在不同光照強度下光合速率及水質凈化能力見圖。

回答下列問題：

（1）湖水富營養化時，浮游藻類大量繁殖，水體透明度低，湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的有機物少于"""" 的有機物，最終衰退和消亡。

（2）生態恢復后，該湖泊形成了以上述3種草本沉水植物為優勢的群落垂直結構，從湖底到水面依次是"""" ，其原因是"""" 。

（3）為了達到湖水凈化的目的，選擇引種上述 3 種草本沉水植物的理由是"""" ，三者配合能實現綜合治理效果。

（4）上述3種草本沉水植物中只有黑藻具C4光合作用途徑（濃縮 CO2 形成高濃度C4后，再分解成CO2傳遞給 C5） 使其在CO2受限的水體中仍可有效地進行光合作用，在水生植物群落中競爭力較強。根據圖a設計一個簡單的實驗方案，驗證黑藻的碳濃縮優勢，完成下列表格。

（5）目前在湖邊淺水區種植的沉水植物因強光抑制造成生長不良，此外，大量沉水植物葉片凋落，需及時打撈，增加維護成本。針對這兩個實際問題從生態學角度提出合理的解決措施：""""""""""" 。

參考答案：（1）呼吸作用消耗 （2）③②①；最大光合速率對應光強度依次升高 （3）①除藻率高，②除氮率高，③除磷率高 （4）金魚藻；500；CO2濃度較低且相同；O2釋放量 （5）淺水區種植挺水植物為沉水植物遮光；恢復該湖水生態系統的食物鏈

2 試題分析

2.1 創設跨學科真實情境，聚焦跨學科問題解決

該試題創設“湖泊重度富營養化”的情境，聚焦社會熱點問題，考查光合作用和呼吸作用、種群和群落及生態學的相關知識。情境中強調“成功實現了水體生態恢復”，體現了我國管理部門的責任與擔當，涉及地理學科中人地協調觀和因地制宜的理念，呼吁社會關注生態穩定和保護環境。題干中呈現的柱形圖和曲線圖考查學生數學學科中的直觀想象、數據分析和邏輯推理等核心素養。各小題題干又設置分情境，如問題（5）的作答既有情境背景的限制，又具有一定的開放性，學生可根據生物學知識多角度思考并回答，思路來源于教材知識但又不限于教材中的答案，從而培養學生的發散思維。具體分析結果如表1所示。

2.2 設計有梯度進階問題，考查跨學科科學思維

題目問題圍繞題干情境和圖文設計，層層遞進，主要考查學生在具體情境下解決實際問題的綜合能力，體現了“真實情境—問題—思維—表達”的思維過程，不斷指向真實情境中的問題解決，讓學生在實際問題的解決和高階思維的培育中提升科學探究的水平。試題的五個問題緊密聯系，在跨學科背景下逐步考查學生的科學思維品質。問題（1）在生物學和地理的學科背景下，通過光合作用與呼吸作用的關系考查學生的思維靈活性；問題（2）和問題（3）在生物學、數學和地理的學科背景下，根據圖片分析三種沉水植物在湖泊中的垂直分布情況和種植三種沉水植物的理由，分別考查學生思維的深刻性和敏捷性；問題（4）在生物學和數學的學科背景下，通過嚴密的實驗設計，考查學生思維的創造性；問題（5）在生物學和地理的學科背景下，通過開放性設問考查學生的批判性思維。

2.3 指向多學科關鍵能力，蘊含跨學科命題立意

《中國高考評價體系》確立了符合考試評價規律的三個關鍵能力群：知識獲取能力群、實踐操作能力群和思維認知能力群。三大關鍵能力群橫跨多學科，適用于試題的綜合評價。問題（1）～（3）引導學生從題目中收集信息，考查學生的知識獲取能力；問題（4）通過實驗方案進行驗證，考查學生的實踐操作能力；問題（5）則在上述問題基礎上，通過跨學科的綜合分析，提出解決方法，考查學生的思維認知能力。

2.4 發展多學科核心素養，彰顯跨學科育人導向

該題通過引導學生利用必備知識解決真實生活中的具體問題，由單純的“解題”升華到“解決問題”，真正回答了高考“考什么”的問題，體現了對學生關鍵能力的考查，尤其是對生物學學科核心素養的考查。從社會責任角度分析，本題強調學生要樹立保護自然的生態文明理念，培養保護生態環境、熱愛自然、尊重自然的意識。

該題涉及光合作用和呼吸作用等生理過程的分析，體現了對生命觀念的考查。學生需要結合圖文獲取和分析信息，并將信息進行處理、歸納和表達，體現了對學生科學思維的考查。實驗設計則是考查學生的科學探究能力，淺水區植物種植問題的解決指向學生社會責任意識的提升。因此，該題目重視對學生關鍵能力的考查和學科素養的提升。

總之，本試題整體呈現出情境真實和問題開放的特點，但仍然存在學科融合程度不夠高、不同學科核心素養的組合方式相對固定、跨學科核心素養融合考查水平不高等問題。

3 命題啟示

跨學科試題的命制應從學科情境創設、知識錨定、學科融合水平提升和核心素養考查等方面進行綜合考量，并不斷提升命題質量。教師可以引入大概念作為高考跨學科試題命制的新視角，并為學生提供相應的引導和提示，不僅為轉變當前知識本位的考核標準提供有價值和可操作的概念工具，更能有效促進育人方式的轉變。

3.1 提煉學科大概念，構建跨學科情境命題背景

基于大概念進行跨學科命題，將成為未來各類考試命題的指導方向，對人才選拔具有重要意義。^［1］教師以學科大概念為紐帶，深入挖掘學科之間的底層關系，構建跨學科的情境活動體系。針對跨學科大概念，教師可以進一步分析不同學科間的關聯性。例如，物理、化學和生物學在探討物質和能量相關知識時會產生交叉，數學和生物學在解決生物群落問題時也可能會產生交叉。基于這些交叉點，教師可以探尋現實生活中對應的跨學科情境，以此作為背景設置試題。

3.2 基于學科大概念，形成跨學科素養指標體系

學科大概念能夠促進不同學科核心內容的凝練，是孕育學科核心素養的重要依托，也是實現學生核心素養培養的重要途徑。為此，教師可以基于學科大概念構建跨學科核心素養體系，形成跨學科任務試題庫，并對試題所考查的知識、能力、素養及其難度、區分度等參數進行編碼，以跨學科考試命題促進跨學科學習與教學質量的提升，實現跨學科創新人才培養的目標。例如，生命觀念是生物學學科的核心素養之一，其包涵的結構與功能觀不僅表現在生命個體或系統中，也體現在化學和物理等學科中，如有機化學中分子的結構基團與其功能是統一的，物理中機械的結構與其功能也是統一的。

3.3 嘗試跨學科活動，創建跨學科試題評價體系

生物學教師需加強與其他學科教師間的合作交流，嘗試開展跨學科的教研活動，開辦綜合性社團，創建跨學科試題的多樣化評價體系；在課堂教學與日常學習的過程中，關注現實熱點和生產生活實踐問題，結合生物學概念、定義，建立起與之對應的有效的模型，解決相關的生物學問題。

3.4 開展跨學科教學，踐行跨學科課堂育人導向

高中學科的知識雖以單科形式呈現，但在現實問題情境中卻需要知識的跨學科處理，傳統、割裂的知識視角難以解決現實中的復雜問題。在日常生物學教學過程中，教師可以有意識地開展跨學科教學，培養學生在真實情境中解決實際問題的能力。此

外，教師可以將STEM（科學、技術、工程和數學）

教育理念融入實驗教學，即在高中生物學教材原有實驗的基礎上融入STEM要素，對原有實驗進行改進，創設真實問題情境，設計科學、技術、工程學、數學四個維度的教學目標。教師可以實驗為載體，尋找學科知識交叉點，充分體現各學科的考查內容，并基于問題驅動或任務導向，巧妙地將跨學科知識與生物學課程相融合，體現STEM教育理念的核心特征，形成多學科育人模式，在跨學科課堂上踐行育人導向。

參考文獻

［1］吳成軍.基于生物學核心素養的高考命題研究［J］.中國考試，2016（10）：25-31.