基于“核心素养”评价的生物学试题研制案例

陈 蓉 林建春

(1 福建师范大学附属中学 福州 350007；2 福建省普通教育教学研究室 福州 350001)

《普通高中生物学课程标准(2017年版)》指出：“学业水平考试的主要目的是评价学生学科核心素养的发展水平”“命题应以课程标准中的内容要求、学业质量标准为依据，指向生物学学科核心素养的发展水平”。如何根据学业质量标准进行命题是高中生物学教师急需研究的课题。本文结合2018年福建省高中毕业班质量检查测试，探索基于“核心素养”评价的生物学试题命制，尝试从多维度测量学生的生物学学科核心素养水平，探索可测、可量化的一些方法。

案例(2018年福建省高中毕业班质量检查测试第29题)： 在光合作用中NADP+与NADPH可相互转化(图1)。为探究外界因素对NADP+含量的影响，取某双子叶植物小圆叶片等量分为3组，进行下表实验。各组均在黑暗处理5min后开始测定NADP+含量，结果如图2。回答下列问题：

组别处 理甲组25℃,光照1h→黑暗5min→重新光照乙组25℃,光照1h→黑暗5min→不再光照丙组42℃,光照1h→黑暗5min→重新光照

图1 NADPH与NADP+的相互转化

图2 实验结果

(1) NADPH转化为NADP+发生在叶绿体的 中(填场所)。

(2) 图2中 (填“a与d”或“d与e”或“c与f”)NADP+含量的差异，反映出高温(42℃)抑制该植物的暗反应。

(3) ab段NADP+含量下降的原因是 。

(4) 资料显示： 抗霉素A能够影响该植物光合作用，导致NADP+含量减少。请在上述实验的基础上，补充实验加以验证(简要写出实验思路即可)。

1 试题情境创设

学科核心素养强调知识的应用能力，因此试题的情境创设成为基本要求。只有在新颖的情境中才能真实考查学生所学知识、方法的迁移运用，评价学生学科核心素养的水平。情境可以来自多方面，如科学发展史、社会关注热点、科学研究的新成就以及现实生活等。

1.1 试题情境的新颖性 考试说明对光合作用的要求是“光合作用的基本过程”和“影响光合作用的环境因素”两个Ⅱ类水平知识点。本题的素材取自科研论文，试题以光合作用过程中物质转化知识为载体，在教材基础上进一步深化学生对[H]知识的理解。命题时重构了试题背景： 在原论文中除了黑暗、25℃(第1组)，光照、25℃(第2组)，光照、42℃(第3组)外同时还进行了抗霉素A、光照、25℃(第4组)实验。而在题干的研制过程中对其进行了如下处理： 保留前三组实验以及实验结果，将第4组实验创设为实验设计题，依托论文中的实验结果为背景考查学生实验设计能力。创造性的以真实科技论文为背景进行简化而又创新的编排，一方面减轻了学生获取题干信息时无关信息的干扰，在较简单的实验情境中有效地考查学生运用所学知识对生物学问题进行推理、解释的能力；另一方面改编后的题干基于核心素养立意，增加了科学探究能力的考查，实现了多层次的能力考核。题干背景以及问题切入点新颖独特，学生在新的情境中对知识规律的运用，表现出解决问题能力的属性[1]。

1.2 试题情境的真实性 运用科技论文命制试题最困难的地方在于将“科研的真实”化为“学生的真实”。脱离了学生的知识和认知水平的素材只具备了科学性和严谨性的“真”，但缺少了与学生认知水平和生活经验接轨的“实”。人教版教材中在旁栏相关信息提及“辅酶Ⅱ(NADP+)”和“还原型辅酶Ⅱ(NADPH)”的名称，而本题“在光合作用中NADP+与NADPH可相互转化”通过增加图示(图1)辅助，科学地展示了两种物质在光反应和暗反应中转化过程，构建了NADP+与NADPH物质相互转化的模型，帮助学生理解题意，巧妙地搭建“科研的真实”与“学生的真实”过渡的桥。

1.3 试题情境的简约性 构成情境时，应当坚持素养立意，情境简洁、有效。这样考核的重点才能直接指向核心素养，实现高质量考查。在构建试题背景时，在尊重原文的基础上，基于科学严谨的原则，对有关描述给予适当简化： 对于学生未学习过的试剂以及具体操作过程在题目中给予忽略处理，用三线表简要表示实验过程，清晰地显示了实验步骤，准确地呈现了实验的过程。题干简洁清晰、一目了然，重点突出实验思路，考查方向直指能力素养。

2 问题设置

核心素养的考查需要在情境化的背景下，设置问题驱动学生运用知识，让知识和情境产生关联，用思维联系观察到的“真实”并获取信息。围绕本题情境，基于新课程标准中“核心素养”内容的考核重点设置问题情境，试图考查学生的素养水平，并设置部分表达要求较高的问题，将学生内隐的思维外显化，考查科学思维的品质。

2.1 考查“生命观念”素养的问题设置 本题在(1)(2)(3)题目设置中，希望考查学生能在较好理解生物学概念的基础上形成物质和能量观。学生需要结合教材中ATP和ADP的相互转化以及题干中给出的图1的知识，聚焦光反应和暗反应联系的核心问题： ATP和ADP的相互转化，NADPH和NADP+也是可以相互转化的，形成物质转化的观念，而在物质转化的过程中能量也发生转移。第(1)小题结合教材知识作为基础铺垫，第(2)小题要求学生知悉光照1h内，甲、丙两组NADPH和NADP+的相互转化及平衡关系。第(3)小题需要进一步应用NADPH和NADP+也是可以相互转化的知识进行深度思维。问题设置由浅入深逐渐展开，实现对“生命观念”素养不同水平检测。2.2 考查“科学思维”素养的问题设置 如果单纯地考查学生对某个点的分析，学生只需要具备“知其然”的浅层思维水平。如果问题设置能引发学生基于生物学事实和证据，去探讨、阐述生命现象和规律，则就达到了“知其所以然”的能力要求。第(3)小题，学生需要对整段曲线进行分析，结合三组实验结果，通过分析对比找到引发ab段下降的因素——光照。还需进一步思考光照和NADP+含量的关系，结合光反应和暗反应的知识，去理解NADPH和NADP+的相互转化，找到知识连接通过深度思维才能正确解题。

2.3 考查“科学探究”素养的问题设置 在充分考查学生的生命观念、科学思维等素养的基础上，本题还侧重考查学生的科学探究素养水平。本题在一次实验中同时完成四组实验的科学研究，把科学探究能力关注点落实在是否能够“针对特定生物学现象进行实验设计”。把加入抗霉素A的实验组在题干中隐藏起来，题干中只呈现三组实验。要求学生通过题干信息提取证据，形成一个具体的方案，写出实验思路。学生需要用一定的文字表达他们的设计思路，这样问题的设置可以使学生思维的过程外显，学生设置新实验方案时，需要考虑自变量的选择，判断题干给出的因变量，以此做整体思考、整合，用简洁的语言写出实验思路。这样就可以直观地观察学生的科学探究素养水平。

3 评分标准设置

如果说试题是考查“核心素养”能力的载体，那评分标准就清晰地展现了对“核心素养”的具体要求的说明。本题尝试根据新课程标准学科核心素养水平划分为依据设计能够区分出学生能力表现水平的评分标准，分析如下(表1)：

据表1制定细致的评分细则作为导向。例如，第(3)小题的评分细则如下：“黑暗处理初期暗反应积累了NADP+，重新光照时(1分)，光反应迅速将水分解，生成O2和NADPH，消耗NADP+(1分)，暗反应中C3还原消耗的NADPH较少(1分)，(导致NADP+含量显著下降)”。在评分的设置上要求学生逐步展现思维过程，思维层层深入。一些学生只写到“暗反应速率高于光反应速率”，无法反映其对物质转化的具体理解。同时如果学生只写“光反应消耗NADP+”，没有写出“水的分解”；或者只写“暗反应消耗的NADPH”，没有写出“C3还原”反映出其思维可能仍然停留在浅层，没有达到科学思维水平3的要求。要求学生清晰的写出条件变化时，深入考虑具体的物质转变，才能解释最终物质(NADP+)含量下降的原因。设置评分细则时展现出提倡进行深度思维的导向，给用文字清晰阐述和表达深度思维的学生以肯定，鼓励学生在今后的生物学学习过程中进行理性思维。

表1 试题素养分析

核心素养是个体在解决复杂现实问题过程中表现出来的综合性品质。本案例试图充分挖掘素材中相关概念和科学原理的基础上，通过有效的设问，以考查具体课程目标为引领，凸显“核心素养”的理念，在有效测试学生“核心素养”水平方面做了初步的尝试。