普通高中课程标准生物学科核心素养的测评研究

闫白洋

(上海市行知中学 201900)

随着知识经济的发展对未来人才的能力素养要求的不断提高，培育核心素养成为世界各国基础教育理论研究和实践变革的大趋势。经济合作与发展组织(OECD)界定核心素养的内涵是“运用知识、技能和态度满足特定情境中需要的复杂能力”[1]。我国制定的“核心素养”是指，“学生在接受相应学段的教育过程中逐步形成起来的适应个人终身发展与社会发展的人格品质与关键能力[2]”。教育部在2014年颁布的《教育部关于深化课程改革，落实立德树人根本任务的意见》文件中，明确提出要“研究制定学生发展核心素养体系和学业质量标准”,“依据学生发展核心素养体系……完善高校和中小学课程教学有关标准”。并于2015年启动全国课程标准核心素养的测评。

上海市在综合教育改革中提出，基于全面质量观的评价政策是推动核心素养课程改革的重要举措，用中高考改革倒逼课程与教学改革[3]。生物学科的核心素养包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任，2016年高考上海生命科学试卷部分题目已经尝试对学生核心素养进行测评，可为全国核心素养的评价提供思考。现研究分析如下：

1 科学探究核心素养的测评

科学探究核心素养是指能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论。在开展不同的工作中，都乐于并善于团队合作。科学探究核心素养的测评要求是学生能否针对日常生活的真实情境提出清晰、有价值的和可探究的生命科学问题；能否基于对相关资料的查阅，设计并实施恰当可行的方案；能否运用多种方法如实记录，并运用数学方法分析实验结果；能否在团队中起组织和引领作用，并运用科学术语精确阐述实验结果，并展开交流。

例如，综合第(六)题(2016年上海高考)：通过探究“尾损伤是否影响蝌蚪的游泳速度”完成对学生设计实验、采集数据、分析实验结果并得出实验结论等科学探究核心素养的测评。原题如下：

【研究背景】蝌蚪遭遇捕食者攻击时，尾部会发生不同程度的损伤。

【问题提出】尾损伤是否影响蝌蚪的游泳速度？

【研究假设】轻微尾损伤对游泳速度不会有明显的影响。

【实验设计】

(1)采集某地多个水塘中特定发育期的林蛙蝌蚪回实验室饲养。对在多个水塘中取样的最合理解释是________。

A．扩大样本数量 B．增加样本种类

C．增加取样随机性 D．均衡性别比例

(2)为使蝌蚪更好地适应饲养箱环境，控制因素应包括________(多选)。

A．水温 B．室温 C．湿度 D．水生植物

(3)选尾部完整的蝌蚪，统一编号后分为3组，用于尾损伤处理。分组的最重要依据是________和________(从下列关键词中选择：蝌蚪颜色，尾长，来源地，游泳速度，蝌蚪编号)

根据尾损伤处理情况，将上述3组蝌蚪命名为轻微损伤组(QW)、严重损伤组(YZ)和对照组(不损伤，CO)，待伤口愈合后进行后续实验。

【数据采集】记录实验数据，包括编号、组别、原始尾长、断尾前游泳速度(V1)、断尾后尾长以及断尾后游泳速度(V2)。

【实验结果】

(4)图1所示实验数据处理方式中，能支持研究假设的有________和________。

图1 实验数据处理方式

科学探究核心素养注重对学生实际探究或实验过程中的行为表现进行测评，但是这种行为表现在当前评级制度中较难评价。只能通过具体情境测评学生科学探究过程中的表现。例如，此题中小题(1)～(3)测评学生的实验设计能力，包括取样、控制变量和分组依据；小题(4)测评学生创造性地运用数学方法分析实验结果，并得出正确的实验结论。学生的答题分数可间接反映出学生科学探究核心素养水平的高低，具有重要的测评价值。但是科学探究核心素养中“在开展不同的工作中，都乐于并善于团队合作”没有具体体现，也是测评的难点。参考答案：(1)C；(2)AD；(3)尾长、游泳速度；(4)①④。

2 理性思维核心素养的测评

理性思维是指崇尚并形成科学思维的习惯；能够运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模和批判性思维等方法探讨生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。理性思维核心素养的测评要求是学生能否在新的问题情境中，采用适当的科学思维方法揭示生物学规律或机制，并选用恰当的方式表达、阐明其内涵。在面对生活中与生物学的相关问题并做出决策时，能否利用多个相关的生物学概念或原理，通过逻辑推理从支持和反对某个观点的两个角度阐明个人立场。

例如，选择题第21、26题，综合第(二)、(三)题(2016年上海高考)。其中综合第(三)题通过“酵母某突变株的细胞周期进程及核物质的分配”情境完成对归纳与概括、演绎与推理等理性思维的测评。原题：酵母菌某突变株的细胞周期进程及核物质的分配与野生型相同，但细胞分裂的结果不同(图2)。

线粒体分配与细胞质分裂之间的关系

(1)据图判断，该突变株发生一次细胞分裂后，其中1个子细胞________。

A．未获得亲代细胞的线粒体

B．获得亲代细胞45%左右的线粒体

C．未获得亲代细胞的核物质

D．获得亲代细胞65%左右的细胞质

图2 突变株细胞分裂过程

(2)该突变株的细胞周期长度是________(填下列编号)，结合图2及细胞周期、细胞分裂的相关知识，写出分析过程________。

①约25 min ②约40 min

③约45 min ④90 min以上

此题要求学生根据图2的实验结果，利用归纳与概括、演绎与推理等理性思维探讨酵母菌某突变株细胞分裂的生命现象和规律。横坐标为时间，纵坐标有两个，一是较小子细胞获得亲代细胞线粒体的比例，一是较小子细胞获得亲代细胞细胞质比例。从图2可以看出在细胞分裂完成时，较小子细胞获得亲代细胞的线粒体比例和细胞质的比例均在35%～40%之间。由此推理可得小题(1)选项D是正确的；小题(2)测评学生的演绎与推理能力，通过细胞周期的组成、据图推理分裂期前期时间、再对间期时间进行推测等方能完成此题的解答，此题可反映出学生理性思维核心素养水平的高低。小题(2)参考答案：④；完整的细胞周期包括间期和分裂期，且间期远长于分裂期；图中所示在-20 min时，线粒体第一次分向细胞两极，结合题中信息，线粒体分向两极由纺锤体推动，则在-20 min时，细胞已经至少处于分裂期的前期，如图所示分裂期至少为45 min；据以上两点，该细胞的细胞周期应该大于90 min。

3 生命观念核心素养的测评

生命是源于自然随机事件且能在与环境互作中保留下来的具有新陈代谢和自我复制特征的物质形态，生命是结构与功能的统一体，无贵贱之分。生命观念是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是经过实证后的想法或观点，有助于理解或解释较大范围的相关事件和现象。学生应该在较好地理解生物学概念性知识的基础上形成生命观念。例如，结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观等，并能够用生命观念认识生命世界、解释生命现象。生命观念核心素养的测评要求是学生是否具有结构与功能相适应的观念和生物进化观念，并能基于这些观点识别身边的虚假宣传和无科学依据的传言；是否具有物质代谢和能量观，并能指导、解决生产和实践中的具体问题；是否具有稳态与平衡观，并能指导人的健康生活方式；能否指出某一生态系统中的构成要素及影响其平衡的因素。

例如，选择题第12、13、18题，综合第(一)题(2016年上海高考)。其中，综合第(一)题通过“太平洋某部分岛屿上几种鸟类的分布及迁移情况”的情境测评学生在生物学概念知识基础上形成进化与适应观，并用此观念解释生命现象的能力。原题如下：

图3 太平洋某部分岛屿上几种鸟类的分布及迁移情况

图4 其中S鸟不同种群的等位基因频率与代数的关系(n代表种群个体数)

(1)图3显示，相对于X岛，Y岛上鸟的________多样性减小。

(2)据图4判断，随着繁殖代数的增加，下列表述正确的是________(多选)。

A．群体越小，某些基因消失的概率越大

B．群体越小，种群基因越偏离原始种群

C．群体越大，种群遗传多样性越易消失

D．群体越大，种群纯合子越倾向于增加

(3)除自然因素外，影响鸟类群体数量的人为因素有________(多选)。

A．栖息地开发 B．烈性病毒的出现

C．栖息地污染 D．栖息地因地震被岛屿化

小题(1)测评学生在理解遗传多样性、物种多样性和生态系统多样概念知识的基础上，比较X岛和Y岛生物多样性的差异所在。从图3可以看出，对于X岛而言，Y岛上鸟的种类和数目均较少，可以判断答案：遗传多样性和物种多样性均减少。小题(2)测评学生利用进化实质和基因频率的观念解释种群个体数与遗传多样性的关系，从图4可以看出，个体数25，在20代左右a的基因频率为1，A基因消失，个体数50，在第27代左右a的基因频率为0，a基因消失，并逐渐偏离原始种群，遗传多样性减少，可判断答案：AB；小题(3)测评学生在生物进化观念下识别影响鸟类群体数量变化的人为因素，明确人类对生物多样性的影响方式，答案：AC。此大题可测评学生生命观念核心素养水平的高低。

4 社会责任核心素养的测评

社会责任是指基于生物学的认识参与个人与社会事务的讨论，做出理性解释和判断，尝试解决生产生活中的生物学问题的担当和能力。学生应能够关注涉及生物学的社会议题，参与讨论并做出理性解释，辨别迷信和伪科学；主动向他人宣传健康生活、关爱生命和保护环境等相关知识；结合本地资源开展科学实践，尝试解决现实生活中与生物学相关的问题。社会责任核心素养的测评要求是针对现代生物学技术在社会生活中的应用，基于生物学的基本观点，能否辨别并揭穿伪科学；制定并践行健康生活计划；结合家庭成员的健康状况，能否合理配置家庭小药箱；向他人宣传毒品的危害及传染病的防控措施；参与当地环保建议的讨论；能否通过科学实践，尝试解决现实生活中的生物学问题。

例如,选择题第1、9题，综合第(五)、(七)题(2016年上海高考)。其中，综合第(七)题是通过“肥胖影响血压的原理”的情境，测评学生关注社会普遍存在的肥胖现象，参与讨论并做出肥胖及对血压影响的理性解释。原题：在一项研究中，给予实验组小鼠20周高脂肪食物(HFD)，之后4周喂养正常食物(CON)；对照组始终喂养正常食物。期间测定两组小鼠的体重、血压等指标(图5图中阴影表示两组间存在显著差异)。进一步探究肥胖影响血压的机理，结果如图6。其中瘦素(Leptin)是一种脂肪组织表达的激素，具有调节能量代谢等功能。

图5 小鼠体重、血压的测量结果

图6 探究肥胖影响血压的机理实验结果

(1)据图5，下列说法正确的是________(多选)。

A．HFD喂养显著增加体重，CON喂养可降低体重

B．HFD喂养对小鼠体重和收缩压的改变是同步的

C．HFD喂养显著增加收缩压，CON喂养可恢复血压水平

D．HFD喂养导致的收缩压升高是通过改变体重实现的

(2)据图6，下列分析正确的是________(多选)。

A．瘦素与野生型小鼠收缩压的维持有关

B．瘦素基因缺陷导致的体重增加与食物中的脂肪含量无关

C.瘦素基因缺陷型肥胖小鼠收缩压的升高依赖于瘦素的存在

D.HFD喂养导致的体重增加是通过调节瘦素表达水平实现的

该题以小白鼠为研究对象，研究不同饮食对小白鼠体重和血压的影响以及肥胖对血压影响的机理。通过该题的回答，测评学生对社会问题的关注及对现象的理性解释，并形成健康的生活方式，此题可测评学生社会责任核心素养水平的高低。小题(1)要求中学生能根据图5的数据分析出高脂肪食物对小白鼠体重和收缩压的影响，据图分析0～20周的高脂肪食物(HFD)能够明显增加小白鼠的体重和收缩压，在20～24周正常食物(CON)饲喂下体重和收缩压开始下降，但整个过程均高于对照。但是对体重和收缩压的影响并不同步，尤其在12～20周，体重继续增加，而收缩压基本不变，所以小题(1)答案：AC；小题(2)要求学生根据图5判断肥胖影响血压的机理。从图6可以看出正常食物(CON)饲喂组野生型收缩压明显高于瘦素基因缺陷型，但是与瘦素基因缺陷型添加瘦素组相似，因此AC正确。

正常食物(CON)饲喂组瘦素基因缺陷型比野生型增加20 g左右，高脂肪食物(HFD)饲喂组瘦素基因缺陷型比野生型增加20 g左右，因此B正确，D错误，此题参考答案：ABC。

5 讨论与思考

生物学科核心素养的4个内容包括多个水平。在测评时，不仅要理解核心素养的内容，而且要把握多个水平的要求程度，通过试题较难完成所有内容的测评，尤其是一些核心素养需要实施行动，只能通过对实施过程中的步骤进行测评。在测评时尽可能使情境与学生实际生活相联系，是真实的情境，既减少情境对核心素养测评的干扰，又可以考查学生应用和理解，使测评的结果更加准确。

(基金项目：教育部基础教育课程教材发展中心普通高中课程标准测试生物学科工作，No.2015；上海市教委“以培养学生创新思维品质为导向的新行知课堂教学形态的实践与研究”，No.B12108；上海市宝山区教育局“‘阅读·理解’为核心的高中生命科学课堂教学的改革与实践”，No.201512)