美国AP生物学考试评析及启示

陈 婷 俞如旺

（1.福建师范大学生命科学学院,福建 福州 350100；2.福建师范大学生命科学学院，福建 福州 350007）

AP考试（Advanced Placement Tests）是由美国大学理事会（The College Board）于每年5月统一组织的、面向高中学生的大学先修课程考试。先修课程考试旨在考查学生对高中、大学衔接内容的掌握情况，主要面向高中阶段学有余力的学生。学生可根据兴趣，学习相应的AP课程，参与相应课程的AP考试获得学分，该学分可作为大学入学申请的重要依据，并且在大学阶段的学习中折抵相应课程的学分。

AP考试可分为6个领域、36门科目，其中生物学属于科学领域中的一门重要科目。每年全世界约有30多万名学生报考AP生物学考试。现对AP生物学考试的情况进行简要分析，并结合若干试题，从大概念、持久概念的考查与科学实践的考查两个维度出发，分析试题的考查内容及命题、评卷特点，为我国生物学考试的命题及评价提供值得借鉴的经验。

一、AP生物学考试情况分析

（一）试卷结构

AP生物学考试的卷面分为复选题和问答题两个模块。考试成绩由两部分得分汇总、折算而成，最终以学分的形式呈现。AP生物学考试总学分为5分，1～5分依次表示为：不推荐、勉强及格、及格、良、优等5个水平。在《AP生物学课程与考试说明》中，对AP试卷的试题题型、题量、分值与考试时长等方面提出了明确要求（表1）。［1］

表1 AP生物学考试试题结构

AP生物学考试复选题模块由选择题与填空题两部分组成。选择题为单项选择，考生在试题提供的四个选项中选出一个最佳答案，并将答案涂在答题卡上。填空题并不是考查概念的填写，而是考查考生数学与生物科学能力的整合情况，试题类型以计算为主。问答题模块由论述题与简答题两部分组成。论述题通常要求考生从多个角度展开，对问题做出全面而深入的回答，并且其中一题必为实验或数据分析题。简答题只要求考生围绕题干信息，对问题进行简单回答即可。问答题部分考试时长为10+80分钟，前10分钟为阅读时间，这段时间考生可浏览每一道试题、提前构建答题框架，但不能作答；后80分钟方可提笔，为正式答题时间。

（二）考查目标

AP生物学考试旨在考查学生结合已学的大概念、持久概念与科学实践，解决真实问题的能力。［2］该目标体现AP考试的两个特点，即一是注重对大概念、持久概念的考查，通过大概念统领持久概念并进一步明确持久概念中的基础知识，弱化概念中冗杂的细节知识，为考生提供了更加精简的学科内容要求。二是强调科学实践，注重在真实的问题或研究中运用生物学知识的能力。科学实践是协调生物学知识与技能、解决相关问题的重要手段，帮助学生掌握科学实践的方法，有利于学生整合学科内容、运用科学方法搜集证据、解释与预测自然现象。

二、试题分析及其启示

（一）试题背景选取应凸显科技与现实间的关联性

美国AP生物学考试的试题背景，注重科技与现实生活之间的联系。选取与生活密切相关的科学素材作为试题背景，使学生在阅读试题的同时，了解生命科学在生活中应用，让生物学从抽象深奥的生命科学，成为与生活实际密切相关的必备知识。

例1 许多细菌生长在动物的口腔中，这些细菌能从牙齿中提取营养并引起蛀牙，它们在牙齿上以斑块的形式聚集，形成牙菌斑。同时，牙齿表面覆盖着一层坚硬的牙釉质，牙釉质会在酸性条件溶解，暴露出牙菌斑中的细菌。研究发现，牙菌斑的外层含氧量较高，内层含氧量较低，与蛀牙有关的细菌（如变形链球菌）通常在牙菌斑内部的厌氧层中生长，与变形链球菌竞争的其他类型的细菌（如S型链球菌），无法在酸性环境中正常生长。

正常刷牙可有效去除牙齿光滑区域的大部分牙菌斑，但不能触及牙齿角落处的牙菌斑。许多牙膏中都含有碱性成分，目的是为了提高口腔中的pH值。请你预测使用这类含碱性成分的牙膏，对牙菌斑内细菌的群落会有哪些影响。

参考答案：使用含碱牙膏后，口腔内与蛀牙相关的变形链球菌数量减少，与其竞争的S型链球菌数量增多。

试题分析：本题以“牙菌斑的形成及口腔中细菌的生活方式”为背景材料，较为深入地介绍了口腔中不同类型的链球菌的生长方式，并将链球菌的生长、繁殖与个人健康的蛀牙问题结合，要求学生利用“生态环境改变对种群数量的影响”的概念及“数据分析与证据评价”的科学实践，预测刷牙对口腔中链球菌菌群的影响，凸显了生物学科与现实生活密切相关的特点，激发学生在日常生活中应用生物学知识解决问题的兴趣。

反观我国生物学试题对科技论文的改编与运用，效果虽然显著，但缺乏与生活实际的关联性。如2016年江苏省生物高考选择题第18题，题干简要介绍了近年来热门的CRISPR/CAS9基因编辑技术，指出该技术可通过设计向导RNA上的20个碱基序列，人为选择DNA上的目标位点并切割，从而考查考生对“蛋白质的合成”“中心法则”的运用。考生在答题过程中往往为答题而作答，不会再进一步思考CRISPR/CAS9基因编辑技术在现实中的应用价值，使CRISPR/CAS9技术在试题中的呈现流于形式——“技术仍旧是技术，与生活无关”。因此，利用科技论文进行命题时，还应注重将前沿技术与现实生活的应用相结合，才能帮助考生领悟到生物学不仅是课本中的知识，还与日常生活密切相关，是一门广泛应用于医学、农业等领域，可以为全人类谋福利的学科的观念，从而养成在生活中养成运用生物学知识思考问题的习惯。

（二）问题设计应体现跨学科、跨领域概念的相互转化

美国AP生物学考试注重考查跨学科知识间的信息转化，尤其重视数学方法在生物学中的运用。考生以其他学科的知识做为脚手架，将其他学科知识与生物学原理与规律结合，跨学科、多角度地解决生物学问题。

例2 下表显示了水生生态系统中每个有机体依赖的各种食物来源及数量。纵向代表生态系统中的有机体，而横向代表该有机体的食物来源，百分比表示每个有机体的比例饮食组成及其膳食组成比例。

水生生态系统食物来源中生物的膳食组成［2］

图1 水生生态系统食物网

试题分析：本题以“水生生态系统”为背景，考查“生态系统中的能量流动”的相关概念及“运用不同学科的尺度和概念连接不同领域的知识”“用演讲和模型交流科学现象”等科学实践解决问题的能力。考生需要获取题干中的数学信息，并从生物学角度分析、理解数字中蕴含的有机体及其食物来源信息，将其转化为生态系统中的种间关系，最终以模型形式表达结论。

学科核心素养视角下的学业测评对学生提出了跨学科能力的要求，学生需具备跨学科能力才能在复杂的情境中整合知识解决问题。［3］当前，我国生物学试题的考查对跨学科知识的考查要求较为薄弱，不利于学生核心素养的评价。探索核心素养背景下的跨学科知识考查方式，是我国生物学考试命题应该关注的重要问题。

（三）问答题的评分应重视答案的科学性与逻辑性

AP生物学考试问答题往往考查学生在给定的学科真实背景中进行判断、解释、预测和描述的能力，学生在正确回答问题的同时，需要提供恰当的科学证据和推理以完善结论的合理性。

例3 材料略。

（a）描述突变对酶造成的影响，推理突变为什么会导致矮茎植株出现。

（b）利用题干中的密码子表，预测蛋白质229号位上苏氨酸取代丙氨酸的原因。

（c）解释为什么显性纯合与杂合子的表现型相同。

参考答案：（a）突变造成蛋白质中氨基酸的替换，从而使蛋白质的形态、结构、功能发生改变；突变引起的蛋白质变化导致植物中赤霉素的产量降低，影响植物生长发育，导致矮茎植株出现。（b）丙氨酸密码子第一位的G碱基与A碱基发生替换，使其中一条DNA链上碱基序列由5’-GC_-3’变为5’-AC_-3’，引起苏氨酸的表达。（c）显性纯合子AA与杂合子Aa都具有A基因，含有A的植株中GA3H酶（促进赤霉素前体物质转化）具有较高的酶活性，因此有A基因的植株赤霉素含量都比较高，均表现为高茎。

试题分析：题干中呈现控制植物高茎、矮茎的DNA、酶与激素机理，凭借考生对储存、控制生命体活动相关信息的理解，构建DNA、酶与激素三者之间的关系，考查对问题进行科学解释与论证的科学实践。（a）问题需要考生识别密码子表中的信息判断突变的类型，利用基因突变与酶、激素之间的影响，并结合GA和赤霉素的功能进行推断与解释说明。（b）问题利用密码子表找出苏氨酸与丙氨酸之间的密码子差异，利用密码子与氨基酸之间的关系，解释发生氨基酸取代现象的原因。（c）问题利用蛋白质构建基因型、表现型之间的联系，并运用这一关系解释说明基因型不同但表现型相同的原因。本题要求考生具备较强的语言表达与逻辑思维能力，才能够准确地解释生物学现象，对生物学现象进行论证。

近年来，包括AP考试在内的多项国际性重要测试，如PISA、SAT等考试，均强调学生答题的逻辑性、科学性。我国高考生物学试题也逐渐呈现出重视答题的科学逻辑，考查大量的文字表达的趋势，例如2017年全国高考新课标Ⅰ卷第29题。本题具有较强的开放性，对考生能力要求较高，对学生答卷与教师阅卷提出了很大挑战，造成考生答题情况较差，教师无法完全参照标准答案评卷的现象。借鉴AP考试组委会的问答题评卷建议，学生在回答解释、论证性试题时，可使用图表、图示、提纲作为辅助手段，帮助自己构建更加完整、系统的知识体系与答题框架，保证答案的逻辑性与完整性。教师在进行解释、论证类试题评价时，应忽略答案的语言表达及语序、语法错误，关注考生答案的科学性、文字运用的专业性以及论证的逻辑性。［4］

虽然，美国AP生物学考试与我国高考生物考试在考试性质、考查内容、考查目标等方面存在一定差异，但以“一体四层四翼”高考评价体系为指导的高考命题背景下，若能大胆借鉴美国AP生物学考试命题与评卷经验，将有利于增强试题情境的真实性与应用性，提高试题的综合性，关注考查学生思维表达的逻辑性与科学性，而非单纯关注语言表述能力。