高中生物学原创试题评价模型构建及应用研究

■ 宋 娟 赵新鹏

《中国高考评价体系》指出，在试题命制层面，进一步强调情境化设计，紧密联系学生的日常生活实际、国家发展和社会进步，扩展素材选取范围，在现实的问题情境中考查学生核心素养的发展水平，从而推动关键能力和核心素养在教学和考试中的落实。因此，编制优质的情境化原创试题，以能力和素养的落实为依据，构建原创试题的评价模型，可有效促进教学评价的导向和激励功能，实现育人方式的转变。作为试题命制的载体，情境素材的创设能有效引导学生在真实场景中解决复杂问题，但目前来看，生物学原创试题尚存在以下共性问题：脱离生活实践的虚幻情境、脱节重要概念的离散结构、忽略学业质量的无梯度设置和偏离核心素养的空洞测评等。这些问题可能导致学生在生物学学习中出现混乱思维和偏执意念等现象，导致课堂教学和评价无序散乱。基于此，笔者提出构建生物学原创试题的评价模型，旨在为原创试题的命制提供有效参考，并在试题评价过程中作为测验指标反映学生知识的理解程度、解题的思维逻辑和关键能力的呈现等，进一步指导课堂教学。

一、生物学原创试题评价模型

《普通高中生物学课程标准（2017年版、2020年修订版）》 （以下简称《课标》）指出，高中生物学课程的基本理念是核心素养为宗旨、内容聚焦大概念、教学过程重实践、学业评价促发展。在此理念的指导下制定了相应的学业质量水平和核心素养水平标准，但这些评价标准在生物学原创试题的落实亟待探索。据此，生物学原创试题的评价应以课程理念为指导，《课标》中的核心素养、学业质量标准为依据，确立细化的评价指标，指向学生分析问题、解决问题的能力。

（一）评价模型的四个维度

基于生物学课程的四个理念，本研究构建了生物学原创试题的四维评价模型（见图1），四个维度指标分别为核心素养、生物学概念、活动情境和学业质量。各维度之间相互依存、密切相关，体现了原创试题的评价目标，即引导学生理解掌握生物学基本原理和活动规律的基础上，将其运用于生产生活实践中，促进自身的学习与发展。

图1 高中生物学原创试题评价模型

（二）评价模型的层级水平

1.活动情境的层级水平

依据核心素养和学业质量标准，该评价模型将原创试题进行了不同水平的划分，使得评价指标更明晰。情境活动在原创试题中常以文字、符号或图表的形式呈现，是考查学生能力素养的载体，不同层级的情境活动可指向学生不同的素养和能力，根据水平递增将活动情境分为简单、结构良好情境，复杂、结构良好情境，简单、结构不良情境和复杂、结构不良情境。简单情境的试题是以基本层面或教材原型情境为载体，考查学生基础的必备知识和关键能力，学生在解决问题时只需调动单一的知识和技能便能完成；复杂情境的试题是以综合层面的生活实践问题情境为载体，要求学生调动多种知识和技能解决问题。结构良好情境是将情境问题全部呈现，学生能较为轻松地明确所涉及的概念且能将其有效组织，对于解决方案的评价标准也比较唯一；结构不良情境是指情境问题部分呈现，明确所涉及概念和有效组织概念的过程比较费力，解决方案的评价标准不唯一。

2.生物学概念的层级水平

生物学概念是生命现象的思维产物[1]，以情境为载体的概念考查是评价学生对事物本质属性的理解程度、探索事物本质时的科学思维水平以及运用概念解决实际问题的能力。根据水平递增将生物学概念分为概念的基础辨析、概念的原理分析、概念的迁移应用和陌生概念的构建。概念的基础辨析是指针对生物教材中的相近概念，从关键因子、发生条件和适用范围等角度进行区分界定，通常利用简单的语言信息对事物的现象和规律进行辨别即可；概念的原理分析是将事物的本质在人脑中抽象反应的过程进行具化分析，该过程涉及信息的加工处理、逻辑推理等思维方法的运用，从而对概念的内涵和外延进行界定和理解；概念的迁移应用是构建新情境信息与已有概念认知之间的联系，并调用已有概念的知识原理解决新情境中的具体问题，从而完善学生对所学概念认知体系的构建；陌生概念的构建是指学生在面对试题中的新概念时能根据已有的认知基础，自主完成新概念的构建过程，并能对生命现象进行解释分析进而解决实际问题。

3.核心素养的层级水平

核心素养侧重分析试题所涉及的生物核心素养内容和层级水平，并非每个试题都需体现核心素养的全部内容且这些内容之间不存在水平差异。依据生物核心素养各内容的特征，以水平递增将各内容层级划分如下：生命观念包括意识、内化和外显，意识是指掌握生命观念的基本内容，并能将试题情境中的相关信息与之对应；内化是指基于生物学事实形成概念后，能进一步提炼升华为头脑中的一种观念；外显是指将内化的生命观念形成思想方法，并指导实际问题的解决。科学思维包括动机、行为和品质，动机是指认同科学思维方法在解决问题中的作用，这种考查方式常见于选择题中带有引导性的题干设置；行为是指能够在具体情境中运用科学思维分析解决问题；品质是指能够对现有的生命现象或规律质疑批判，并创造性地提出解决问题的方案，行为和品质的考查多见于非选择题。科学探究包括体验、模仿和自主，体验是指能根据试题情境给予的实验思路、方案和现象，运用科学探究方法对实验结果进行初步分析；模仿是指根据试题提供的假设猜想，自主设计探究性实验并验证结论的过程；自主是指在开放情境中，自主完成发现问题、提出假设、设计实验并完成论证的过程。社会责任包括接受、反应和顿悟，接受是指在生物学学习中产生的情感价值观的体验和认同；反应是指能够以此价值观为指导对个人和社会事务做出理性判断；顿悟是运用生物学思想对正确价值观的宣传和践行。

4.学业质量的层级水平

学业质量是学生完成本学科课程学习后的学业成就表现，《课标》中的学业质量水平是基于生物学科素养、结合生物学重要概念和方法，对学生完成相应课程后素养水平的描述[2]。本模型基于原创试题的载体——情境活动的考虑，依据SOLO分类理论制定了学业质量的层级水平。根据水平递增依次为前结构水平（U）或单点结构水平（P）、多元结构水平（M）、关联结构水平（R）和拓展抽象结构水平（E）。

前结构水平（U）或单点结构水平（P）是指学生不能找到或只能找到问题情境的单一线索，对问题的理解仅停留在浅层，不能调动或只能调动单一知识、技能解决问题；多元结构水平（M）是指学生能够发现问题情境的主要线索或多元线索，能调动多元知识、技能解决问题，但是不能构建各线索之间的内在逻辑，对情境问题的分析处于碎片化阶段；关联结构水平（R），是指学生能够有效地提取关键线索，在构建各线索之间的逻辑关系的基础上，从宏观和微观两个视角对情境问题进行分析；拓展抽象结构水平（E）是指学生在分析问题情境时能够深入问题本质，抽象概括事物的本质特征并将其进行理论提炼，并结合自身生活实际进行拓展延伸。

结合各维度的特征，将原创试题的评价模型划分为四个水平：水平一为“简单、结构良好情境——概念的基础辨析——无结构或单点结构水平”，水平二为“复杂、结构良好情境—概念的原理分析——多元结构水平”，水平三为“简单、结构不良情境——概念的迁移应用——关联结构水平”，水平四为“复杂、结构不良情境——陌生概念的构建——拓展抽象结构水平”。

二、高中生物学评价模型的实践应用

（一）结合原创试题的应用题例分析

参考该评价模型，对淄博市高三教学质量检测的一道原创试题进行评价分析。

题例：根据合成代谢的不同可将大肠杆菌的突变类型分为原养型（在基本培养基上可正常生长）和营养缺陷型（在添加一种或几种营养元素的培养基上才能正常生长）两种类型。菌株A和菌株B是大肠杆菌的两种营养缺陷型菌株，单独培养都不能在基本培养基上生长，但混合培养一段时间后，会导致原养型细菌的产生。为探究两种营养缺陷型菌株混合培养后产生原养型细菌的机制，科学家设计的实验如图所示。下列分析错误的是

A.交替施加压力/抽吸可促进A、B产物的交换

B.得到原养型菌株，需要A与B的直接接触

C.得到原养型菌株的过程中，可能发生了遗传物质的重组

D.得到原养型菌株的原因是A与B之间发生了营养物质的互补

参考答案D

1.题例解析

据图可知，U型管中过滤器来回传递，细胞不能通过，可知交替施加压力/抽吸的目的是促进A、B产物的交换，A选项正确；提取题干文字信息可知，菌株A和菌株B混合培养一段时间后，会导致原养型细菌的产生。根据图示可以看出在细胞不能直接接触时，培养基中无菌落产生，因此得到原养型菌株需要A与B的直接接触，B选项正确；若得到原养型菌株的原因是A与B之间发生了营养物质的互补，图示培养基中应有菌落产生，因此菌株A和菌株B混合培养后出现原养型菌株的原因是二者发生了遗传物质的重组，C选项正确，D选项错误。

2.评价模型应用分析

该题情境选自1946年两位科学家Ledeberg和Tatum的细菌结合现象的验证实验，试题的情境问题未通过文字全部展现，需要学生分析图示获取，调用“细菌基因重组”相关知识对实验现象做出准确判断，是简单、结构不良情境，在情境维度上属于水平二；通过概念“亲代传递给子代的遗传信息编码在DNA分子上”产生场景的再现，回归科学结论的本源，使学生充分认识到生物学概念是基于客观生命现象，在质疑批判、分析推理等科学思维主导的实验探究过程中构建而成，加深学生对生物学概念基本原理的理解，在生物学概念维度上属于评价模型的水平二；核心素养的内容方面更侧重学生科学思维和科学探究能力的考查，要求学生能够准确提取、加工图文信息，基于给定的事实和证据，运用生物学规律对实验现象做出解释和预测，可归为科学思维的行为水平和科学探究的模仿水平；正确解答该题的关键是重要线索的提取和线索之间逻辑关系的构建，题干信息重要线索“两种营养缺陷型菌株A和菌株B，单独培养都不能在基本培养基上生长，但混合培养一段时间后，会导致原养型细菌的产生”、图示重要线索“菌株A和菌株B的代谢产物可以来回传递，细胞不能直接接触，基本培养基中无菌落产生”，构建二者之间的逻辑关系即可得出“原养型菌株的获取，需要菌株A与B的直接接触，且原因并非是菌株A与B之间发生了营养物质的互补”的结论，属于学业质量水平的关联结构水平。

（二）试题测验的数据分析

评价试题质量的高低通常采用难度、区分度、信度、效度等指标。当今时代，智能技术逐渐普适于教育领域，大数据、区块链等技术的运用。这些数据指标的分析使得试题评价更具便捷性和科学性。

难度能够反映试题的难易程度，是评价试题质量的基本指标。难度通常可用通过率来表示，以选择题为例，其难度的计算方法是选对该题的人数占考生总人数的百分比，该结果越大，说明答对该题的人数越多，题目的难度越小，反之亦然。对于非选择题来说，答案不只有对与错两种，考生的分数在零分至满分区间，其难度计算方法是考生的平均分除以该题的满分，结果越小，题目难度越大。从高考的角度出发，单个题目难度应控制在0.3—0.7之间较为适宜。区分度的目的是将不同水平的考生加以区分，有利于人才的选拔，是评价题目质量的重要指标。区分度的计算方法是将该题目的考生分数从高到低排序，选取前27%的考生作为高分组，选取后27%的考生作为低分组，计算两组该题通过率的差值。区分度的取值范围通常为-1.00至+1.00之间，高考对于区分度的要求为0.3以上，低于此值的题目区分度较低。信度能够说明考生成绩的真实性和题目考查内容与教学的相关性，反映测试工具和测试结果的可靠性。效度是系统反映题目区分度、难度、信度等指标是否达到预期的综合性质量指标。

以原创题考生的测验数据为例，可以看出该题目的难度是0.69，区分度是0.36，难度、区分度都较为适宜。结合考生的选项选择情况，基于原创试题的评价模型可知，选择A和B选项的约2000名考生无法正确提取题干的文字和图示信息，在学业质量水平维度属于无结构或单点结构水平，选择C选项的约4000名考生能够正确提取题干和图示线索，但是不能有效构建这些线索之间的逻辑关系，属于多点结构水平；选择D选项的考生能够提取题目线索并正确构建线索之间的逻辑关系，属于关联结构水平。

表1 题例测验数据

（三）高中生物学教学实施建议

1.注重生物学概念的构建

生物学概念是理解学科本质的基础，是生命观念的呈现形式。反观教学实践，采用“说文解字”的方式使学生理解概念表层含义的现象仍不在少数，结合原创试题的评价模型可知，这种教学模式是学生在复杂情境中出现概念提取和应用障碍，不能有效解决实际问题的主要原因。因此，围绕生物学概念的教学应从核心素养的视角出发，提供丰富的事实性材料，教师引导学生通过科学史再现、实验探究活动、模型认知与建构等过程，给予学生充分的思维空间和条件体验概念的推理论证和抽象概括过程，并通过概念图等形式完成生物学概念体系的构建，推动学生的认知水平由概念的理解掌握迈向生命观念的内化吸收，运用生物学科的思想逻辑和基本方法指导实践。

2.关注情境的核心素养内涵

运用生物学概念和原理解决真实情境中的具体问题是学生习得概念的评判标准之一，由此可知，评价功能是情境的基本属性之一。精妙、精当、真实的学科问题情境是学生在持续的自我建构学习中完成能力、观念和品格实现的良好载体[3]。以本研究的评价模型为参考，情境的评价功能应体现核心素养的内涵，即在课堂教学和试题命制中创设的情境应蕴含或再现生物学科知识的产生背景，展示生物学相关问题，引导学生通过积极的思维或探究活动深入概念本质，完善概念的构建、迁移和应用，在解决实际问题的同时凸显生物学科价值。

3.以评价模型撬动分层教学

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出，注重因材施教，关注学生不同的特点和个性差异，发展每一个学生的优势潜能，推进分层教学等教学管理制度改革。教学分层植根于教学评价，分层教学应以“最近发展区”为理论指导，实施动态化的分层教学策略。在教学实践中教师可参考此模型，充分了解学生的学情水平，根据学生的生物学认知差异实施分层建组，设定分层教学目标，从备课、提问、作业和测评等方面进行分层教学。以评价模型的水平一为例，在教学实践中，设定水平一或水平二的教学目标，备课的素材以简单或复杂、结构良好的情境活动为主，课堂教学的提问注重学生概念的基础辨析，并有意识地引导学生模仿教师的生物学逻辑思维，对简单的学科问题进行分析，作业和测评的设计可包括水平一的巩固和水平二的延伸，并以此为依据判断学生的发展潜能，进而做出进一步的教学调整。

基于以上研究，可以看出生物学原创试题评价模型为原创试题的评价提供参考，以此评价模型为导向更有助于教师充分掌握学生学情，激发学生的学习内驱力，触发教师对生物学课堂教学的反思和改进，保障教学评价的积极作用，推动教育任务的实现。