浅谈基于学科核心素养的高中生物原创题命制

内蒙古

发展中学生的学科核心素养是高中教学的重要目标，是新课程改革的方向，也是教育教学的宗旨。《中国高考评价体系》以下简称《评价体系》指出，高考以情境为载体对核心价值、学科素养、关键能力和必备知识进行基础性、综合性、应用性、创新性的考查。学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生在接受相应学段教育的过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格、关键能力和价值观念。生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。《普通高中生物学课程标准（2017 年版2020 年修订）》（以下简称《课程标准》）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。这就要求教师命制原创题时应以《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学生发展水平。本文将结合内蒙古赤峰市松山区2020 届高三第三次统考理综试题的生物部分中第29 题和第30 题两道原创题进行分析，从学科核心素养的角度，为高中生物试题命制提供思路。

1. 试题展示

1.1 第29 题及参考答案

29.（10 分）某科技工作者研究了NaCl（100 mmol·L-1）胁迫下添加不同浓度外源Ca2+（0、5、10、20、40、80 mmol·L-1）对玉米幼苗的相关影响。其培养条件为光照强度1 000 μmol·m-2·s-1,光照周期8：00—20：00,相对湿度控制在60%～75%,环境温度35℃/30℃，培养50 d。结果如图1。分析回答问题：

图1

（1）本实验的无关变量有_________________（写出两种即可）。

（2）据图1 分析外源Ca2+浓度是________时最有利于玉米幼苗积累有机物，如果研究外源Ca2+浓度与总光合速率的关系，还需在_____________条件下测定玉米幼苗的呼吸速率。

（3）玉米叶脉中部分细胞含有无基粒的叶绿体，试说明这类细胞进行光合作用暗反应过程不能利用NADH 的原因___________________________________。

（4）据本实验推测，在被海水浸灌的土地上种植玉米时，可通过________________的措施来缓解高盐溶液对玉米生长的抑制作用。

【参考答案】（1）光照强度、光照周期、相对湿度、环境温度等（写对1 种给1 分，写对2 种给2 分）（2） 5 mmol·L-1（2分，不写单位扣1分） 黑暗（或无光）（2 分） （3） NADPH 与 NADH 不是同一种物质，因酶具有专一性，光合作用暗反应碳还原的酶不能催化呼吸作用产生的 NADH 参与暗反应（或暗反应需要的是光反应产生的 NADPH 而不是呼吸作用产生的 NADH，合理即给分，2 分） （4）适当补充钙肥（2 分）

1.2 第30 题及参考答案

30.（11 分）游泳运动可降低高血压大鼠平均动脉压（MAP），但在适宜的游泳运动强度及运动时间等方面争议较多。现取除高血压外其他各种生理指标正常且相同的若干大鼠均分为4 组，进行相关实验，记录结果如表1 所示：

表1

图2

（1）据表1 分析，高血压大鼠进行_______________运动时，降血压效果明显。

（2）有人认为上述实验还缺乏针对 4 周运动组大鼠所设置的空白对照组。空白对照组对高血压大鼠的处理方式为_____________________________。

（3）科研人员揭示大鼠降压机制如图2，据图2 可知血压调节机制是_____________________________________。血压升高时，抗利尿激素____________________的功能被减缓，从而使血量下降，减缓了血压上升。

（4）途径1 和途径2 中，途径__________的反应速度较快，据图2写出降压反射的反射弧________（写出 1 条反射弧即可）。

【参考答案】（1）小强度长时间（1 分） （2）（高血压大鼠）持续 4 周不做游泳运动（2 分） （3）神经-体液调节（2 分） 促进肾小管和集合管重吸收水（2 分）（4） 1 （2 分） 动脉压力感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→传出神经末梢及其控制的心肌（或下丘脑或血管）（写对其中 1 条即给分，2 分）

2.试题分析

2.1 命题意图及考查的学科核心素养

第29 题以科研过程及成果为情境，涉及植物光合作用的基础知识、高盐溶液的条件下不同Ca2+浓度对净光合速率影响的图示分析以及实验结果在实际生产上的应用等知识点，从生物学学科核心素养的四个维度进行考查：（1）通过对探究实验中的变量分析和影响光合作用的因素考查科学探究能力；（2）通过对柱状图的分析及题干信息的处理考查获取和处理信息的能力及逻辑思维能力；（3）通过NADH 和NADPH 与光合作用和呼吸作用的关系考查科学思维及语言表述能力；（4）通过光合作用与呼吸作用的场所和过程考查结构与功能相适应的生命观念；（5）通过盐胁迫下不同浓度Ca2+对净光合速率影响的实验结果在实际生产中的应用考查将所学知识应用于生产生活的担当和能力。

第30 题以社会高发疾病——高血压的科学实验为情境，涉及实验数据的分析和实验处理方式的表述、抗利尿激素的主要生理功能以及反射弧的组成与应用等知识点，从生命观念、科学思维、科学探究三个维度对学生实验设计、数据处理及内环境稳态的调节相关知识进行考查：（1）通过表格数据处理分析考查信息获取和实验数据处理的能力；（2）通过空白对照组的设计及实验设计应该遵循的原则（单一变量原则和等量原则）考查科学思维、科学探究和语言表达能力；（3）通过抗利尿激素的生理功能和神经调节与体液调节的比较考查生命观念；（4）通过反射弧的组成及其变式考查科学思维和生命观念。

2.2 试题亮点

两题均围绕生产实际中的问题创设情境，均能做到真实、科学、恰当，有一定的信息量和复杂度，能够成为学生运用学科知识分析和解决实际问题的载体，能在一定程度上提升学生的科学思维、语言表达能力和科学探究能力。这是基于学科核心素养进行试题命制的特点之一。

3.测试反馈及数据分析

第29 题以盐胁迫对光合作用的影响为情境对呼吸作用和光合作用这一高频考点进行考查，考查内容涉及实验变量辨析、影响光合作用的因素、测定呼吸速率的条件、图像信息获取、光合作用和呼吸作用中[H]的差别以及对实验结果的应用；重点在于考查学生的科学思维。科学思维主要包括比较与分类、分析与综合、归纳与演绎、抽象与概括、模型构建、批判性思维等方面，但该题从设计的问题来看，考查的意图其实并不十分明确，第（1）（2）（4）问虽涉及实验的分析和实验结果的应用，但考查的都是学生熟知的高频考点内容，难度系数并不大，层次性也较差，各小问之间逻辑性不强，学生难以形成逻辑思维链，第（3）问虽涉及原因分析及语言表述，但问题给出的因果关系并不突出，学生在答题过程中，其实并不明确问题问的是什么，导致学生不知如何作答而失分。在学生测试反馈中可进一步确定（如表2、表3），该题区分度不强，没有很好地达成评价学生素养、区分学生水平的目的。

表2

表3

第30 题以对高血压小鼠进行的科学实验为情境考查内环境稳态的调节这一高频考点，考查内容涉及图表信息获取、实验变量控制、稳态调节机制、抗利尿激素的作用机理以及反射弧组成在具体实例中的体现；重点在于考查学生的科学探究能力。科学探究是一种综合能力，包括探究的问题、方法、过程、结果、交流、科学态度和科学精神等方面。考查内容均为高频考点，在此题中运用了新的呈现方式（抗利尿激素的作用）和知识迁移（反射弧的具体组成），各小问之间联系较紧密，内在逻辑性较强，学生基本能形成逻辑思维链。在学生测试反馈中可以看出该题区分度较强（如表4、表5），能凸显不同层次学生的水平，尤其是第（2）问涉及学生对空白对照组实验处理方式的描述，具有半开放性的特点，考查学生的思辨能力，以及第（4）问反射弧组成在具体实例中的应用，能够体现出题者对知识考查思路的灵活性。该题虽区分度较好，但也存在一些问题，笔者认为原创题的立意是指向高考，应该为接下来备考给出思路和启示。科学思维和科学探究在近年高考中考查比重越来越大，因果关系分析、文字表述等考查形式是检测科学思维和科学探究能力的最佳形式之一，也是学生的薄弱点。第29 题和第30 题虽分别侧重对科学思维和科学探究的考查，但设置的问题均没有把重点落实在这方面，未能很好地体现对必备知识和关键能力的应用性及创新性的考查，设问的思维性和开放性不足，未设置能很好地考查逻辑思维和语言表述能力的长空。

表4

表5

4.第29 题的重编及再测试

根据前文对第29 题的试题和测试结果的分析，针对其存在的问题，笔者对该题进行如下修改，并反馈再测试的结果。

【第29 题重编】（10 分）某科技工作者研究了NaCl（100 mmol·L-1）胁迫下添加不同浓度外源Ca2+（0、5、10、20、40、80 mmol·L-1）对玉米幼苗的相关影响。其培养条件为光照强度1 000 μmol·m-2·s-1,光照周期8：00—20：00,相对湿度控制在60%～75%,环境温度35℃/30℃，培养50 d。结果如图3。分析回答问题：

图3

（1）据图3 分析外源Ca2+浓度是_______时最有利于玉米幼苗积累有机物，此浓度下，玉米叶肉细胞中产生[H]的场所有__________________________。

（2）各组培养条件均为光照强度1 000 μmol·m-2·s-1,光照周期8：00—20：00,相对湿度控制在60%～75%,环境温度35 ℃/3 0℃，从变量设置的角度分析其原因是_________。

（3）外界盐浓度过高时，植物体内自由水含量降低，导致植物对矿质元素的吸收能力下降的原因是__________________________________________________。

（4）通过对实验数据的分析，可得出实验结论：在100 mmol·L-1NaCl 胁迫下，添加____________________________________________。因此，在被海水浸灌的土地上种植玉米时，可通过__________________的措施来缓解高盐溶液对玉米生长的抑制作用。

【参考答案】（1）5 mmol·L-1（1 分，不写单位0 分）细胞质基质、线粒体（基质）、叶绿体（类囊体薄膜）（2 分） （2）遵循单一变量原则（保持无关变量相同且适宜）（合理即给分，1 分） （3）植物吸收矿质元素需要消耗能量（1 分），自由水减少呼吸速率减慢，能量供应减少（1 分） （4）一定浓度（5～20 mmol·L-1）的Ca2+可以缓解NaCl对玉米幼苗的胁迫作用（合理即给分，2 分） 适当补充钙肥（2 分）

将原题（1）直接考查无关变量删除，添加对给出除自变量以外的培养条件反推控制变量原则的考查，检测学生科学探究能力和逻辑思维能力，同时增强了设问的新颖性；删除原题（2）中黑暗条件下测定呼吸速率这一基础高频考点；将原题中作答指向性不强的（3）中对[H]的考查删除，添加对叶肉细胞中能产生[H]的场所的考查，虽然本考点也是高频考点，但对学生完整性思维要求较高，一部分同学会出现答不全现象，可有效增加试题区分度；新设根据题干情境，结合自由水对细胞代谢的影响和物质跨膜运输两个知识点回答的相关问题，增强设问的新颖性和考查角度的独特性，不仅横向连接了相关知识，还考查了学生获取信息和语言表达能力；（4）在原设问基础上增加了对实验数据的分析，通过数据分析结果提出缓解盐胁迫的措施，指导生产实践，让设问具有递进性，在思维上更具有连贯性，学生在思考问题、回答问题时也更有方向。修改后的试题各设问之间具有较强的逻辑性，难度分层也更合理。

对不同层次学生的测试结果进行综合分析，试题平均分为4.237，区分度为0.458，较之前的区分度（0.29）明显提高，说明对设问调整较为合理。但是平均分与原题相比略低，其主要原因是原题中很多设问相对简单，而重编试题难度明显提高，一些设问看似简单，但不容易得分，如“叶肉细胞中产生[H]的场所”有很大比例的学生出现答不全现象、（3）中的因果关系表述很多学生的答案缺乏逻辑性和合理性、（4）中的“一定浓度（5～20 mmol·L-1）的Ca2+可以缓解NaCl 对玉米幼苗的胁迫作用”“适当补充钙肥”中的“一定浓度”和“适当”等关键词学生容易遗漏。此题平均分虽然较原题低，但可以暴露学生在学习及答题方面存在的问题，对后期复习的指导性更强。

5.原创题命制的指导意见

5.1 明确原创题命题原则和意图

依据《课程标准》《评价体系》和《中国高考评价体系说明》，试题应以情境为载体对核心价值、学科素养、关键能力和必备知识进行基础性、综合性、应用性、创新性的考查。试题命制过程中，要以生物学学科核心素养为导向，准确把握知识与情境为问题服务、学科知识与真实情境是实际问题提出与解决的服务载体这一原则。命制原创题，要明确命题的意图是为高考复习指明方向，还是为初学者夯实基础；题目给出的素材和设问要考查哪些知识内容、考查学生的哪些能力、测评学生的哪些学科核心素养、《考试大纲》对相关知识的要求是什么；该题涉及的知识深度、知识地位是什么；考点数目有多少；预设题目的难度系数是多少；解题的障碍点、易错点在哪里等。若立意的方向不明确，就会变成为出题而出题，造成命题出现盲目性、不确定性和不准确性，学生答题时也会茫然，不知题意，无从下手，这样的命题是没有意义和指向性的。

5.2 重视原创题情境的设置

学科核心素养是在情境中形成的，所以基于学科核心素养的原创题的命制及对学科核心素养的评价也离不开情境的设置。创设的情境不能是凭空想象的、没有根据的，而是应该紧密联系生产实践、生活实际或科学研究进展等，保证情境具有真实性和科学性，侧重考查学生应用学科的基本原理解决实际问题的能力。试题情境需有一定新颖性，以锻炼学生的创新思维；情境可采取文字描述与图表、示意图等相结合的形式进行呈现，以锻炼学生提取、分析、整合加工信息的能力。

5.3 原创试题的问题设置要合理

问题不仅是素养形成的载体，也是素养测评的载体。基于生物学学科核心素养的问题设置，要统筹考虑基础性、灵活性、巧妙性、创新性和思维性的特点，让学生不是只靠死记硬背和一般的理解就能回答问题，而是要更多地激发学生的思考，让学生在理解概念和基础知识的基础上进行知识迁移、整理和运用，设问之间考查的知识点要有内在联系，问题之间要存在严密的逻辑链，以锻炼和提高学生的逻辑思维能力；根据题型和难度需要可适当设置探究性和开放性问题，以锻炼学生的语言表述能力，确保试题的难度和区分度。既然进行的是生物试题的原创命制，设置的问题就要能反映生物学科的本质和特点，比如体现学科的观念、学科的思想、学科的思维方式、学科的精神和态度等，试题落脚点在以上内容，可以更好地检测学生对学科内容的领悟和理解。问题的设置也要指向高考，结合高考的命题方向和考查意图，高考生物更多侧重考查学生的思辨能力，而探究性和开放性的问题能够提供给学生更多的独立思考和表达的空间，可以更好地展现学生的学科核心素养。

5.4 审核、修改、定题

命题完成后需请命题人以外的人进行审题和试做，以发现原题中存在的一些问题，防止因命题人思维局限出现命题错误或难度偏差过大等现象，保证命制的原创题科学、合理。

6.总结

基于学科核心素养进行原创题命制，可为命题提供考查的依据和方向，这是新课程改革效果、课堂教学目标和学生学习目标达成的重要检测手段之一，所以基于学科核心素养的命题理念，应致力于考查和测评学生生物学学科核心素养的发展水平，关注对学生概念归纳、总结、提炼能力，信息处理、分析能力，知识迁移、应用能力、解决问题能力，构建知识体系、形成知识网络能力，实验与探究的能力，因果关系的语言表达能力等方面的检测，这使试题不仅可以帮助教师了解学生的现有水平，从而使教师在今后的教学过程更有针对性地培养学生的关键能力，同时也可以在解答问题的过程中，激发学生的学习兴趣和信心，培养学生的科学态度和科学精神，进一步提升学生的生物学学科核心素养。