创设真实情境考查学生高阶思维的生物学命题实践

吴学文 朱晓燕

摘要 《中国高考评价体系》要求将情境作为高考的考查载体承载内容，这为阶段性评价考试命题提供了明确方向。在生物学试题命制实践过程中，如何基于学生的知识基础和认知水平，选取合适的情境素材，创设真实情境；又如何在真实情境下聚焦考查目标，设置从知识到思维考查的递进性问题或任务，以评价学生在真实情境中解决实际问题的能力，尤其是高阶思维能力。 本文将结合命题实践探讨创设真实情境、合理设问这两个评价性试题命制的关键环节。

关键词命题研究 情境化 深度思维 高中生物学

中图分类号 G633.91             文献标志码 B

1 基于真实情境与高阶思维的命题是新课程改革后教学评价的重要方向

1.1基于真实情境命制试题是评价学生核心素养发展水平的基本要求

建构主义认为，学习总与一定的社会文化背景即“情境”相联系。在真实情境下学习，可使学习者充分利用自己原有认知结构中的相关经验，同化和索引当前学习的新知识，从而赋予新知识某种意义。《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》）也明确提出，生物学核心素养是为解决真实情境中的生物学问题而表现出的价值观念、必备知识与关键能力。学生学习知识和技能均服务于解决生活中实际问题的需要，因此评测试题的“情境化”不仅符合生物学的学科特性，也有利于落实学科核心素养的培养目标。此外，以情境为载体的试题能较全面的考查学生面对不同问题情境时，组织整合知识并解决问题的能力，切合《中国高考评价体系》以价值为引领、素养为导向、关键能力为重点、必备知识为基础的评价理念，有助于实现评测服务选才、引导教学。

随着新高考改革地不断推进，近年来情境化试题的考查形式逐渐成为热点。在实行新高考政策的省份中，生物学高考试题情境化设问的占比不断扩大，情境愈发复杂化、多样化。对该类试题的研究有助于提升考试质量，是促进教育公平的重要抓手。

1.2考查学生高阶思维能力是选拔新时代高水平人才的重要举措

比格斯（Biggs）在 SOLO 模型中，依据学习者回答不同复杂程度的思维结构问题的反应，将认知水平划分为前结构、单一结构、多元结构、关联和抽象拓展等五个递进的层次，以阐释学习者个体认知的发展过程。其中，前结构、单一结构和多元结构只关注知识的一个或多个方面，未建立起知识间的联系，属于低阶思维能力；而关联水平指学生不仅关注知识的多个方面，且已建立起联系；抽象拓展水平则表示学生对知识的理解达到了概念化和抽象化的水平。关联和抽象拓展水平均属于高阶思维能力，由具体到抽象的转变反映了学生认知发展阶段的提升。《课程标准》提及的生物学核心素养中，科学思维能力强调学生要能基于事实证据，利用归纳概括、演绎推理、模型建模、批判性、创造性等思维方法探讨生命规律，论证社会议题。学生生物学核心素养若想达到上述要求，需要学生具有将知识进行关联和抽象拓展的高阶思维水平。因此，借助情境化的试题考察学生的高阶思维是评测生物学核心素养的一种有效路径。

新高考改革正在全面推进中，教学如果仍沿用单维度，仅以识记为导向的目标设定及评价方式，易使学生养成死记硬背、机械训练的行为习惯，不利于培养学生的学习主动性和创造性思维，也无益于提升学生在具体情境中迁移、运用知识解决实际问题的能力。将生产生活或科学研究中的真实情境合理运用到生物学试题命制的过程中，让学生在情境中运用所学知識，借此评测学生是否具备将知识在学与用间进行关联和抽象拓展的高阶思维能力，是落实新课程改革，选拔新时代综合性、应用性、创新性高水平人才的重要举措。

2 例析创设真实情境考查学生高阶思维的高中生物学命题实践

根据《课程标准》学业水平考试与命题建议中对命题程序的要求，评价性试题的命题应包含四个环节：①明确测试的性质类别，确定检测难度；②规划核心素养的测试构架；③创设真实情境、合理设问；④审核修改试题。“创设真实情境、合理设问”作为试题最终呈现的关键环节，要求教师结合教材必备知识选取合适的情境素材，将其转化为实际问题并推敲问题设置，以便考查学生的高阶思维。现以笔者参与命制的2022年福建省南平市高三质检生物学试卷的某一主观题为例，对情境素材的选取和基于高阶思维测评的问题设置策略展开例析。

2.1情境素材的选取要注重科学性，素材的处理要符合学生认知

情境化试题命制的关键是找寻合适的背景材料，命题教师可以根据教材内容中与生产生活联系密切的章节，如光合作用、生物育种、免疫与人体健康、生态环保等，收集真实、鲜活的案例资料。最新的科技发展也常作为高考命题素材，阶段性评价的命题教师可以开拓视野，寻找与高中生物学重要概念关联紧密的科技论文作为创题背景。发表在学术期刊的科技论文常具有较高的权威性和学术性，其研究成果基于真实的科研实验，内容遵循科学规范，数据详实、表述严谨、逻辑清晰，以此为创题素材能保证试题的科学性。同时，基于真实科研情境的试题，还能引导学生从科研人员的角度思考问题，提升学生的科研兴趣，促成其对知识的理解与应用。笔者选取科研论文《外源褪黑素对盐胁迫下紫花苜蓿幼苗抗氧化能力以及光合作用效率的影响》作为本次命题的情境素材，该论文发表于《西北植物学报》，具有一定的权威性，内容新颖，研究方向与高中生物学重要概念光合作用紧密相关。

论文研究外源褪黑素对盐胁迫下紫花苜蓿幼苗生长特性、膜透性、渗透调节、抗氧化物酶以及光合作用指标等多方面生理因素的影响，并对各项指标的检测原理和操作过程进行详细的生化分析。论文内容程序繁杂、专业性强，超出《课程标准》对高中学生学业质量的评价要求。因此，依据《课程标准》和教材对论文进行节选与改编，充分挖掘科技论文中指向核心素养考查的知识点，其余信息在保证科学的基础上删繁就简，最后调整部分信息的呈现形式和表述方式，以适应高中生的阅读习惯与认知水平。

素材经处理优化后修改为题例，其题干信息如下：紫花苜蓿为多年生豆科优良牧草，土壤盐碱化是其产量的重要限制因素。为探究外源褪黑素对盐胁迫下紫花苜蓿幼苗光合作用的影响，科研人员进行了A～E 五组实验：A组（蒸馏水）、B组（150 mmol/L 氯化钠）、C 组（150 mmol/L 氯化钠+30 umol/L 褪黑素）、D 组（150 mmol/L 氯化钠+50 umol/L 褪黑素）、E 组（150 mmol/L 氯化钠+80 umol/L 褪黑素），各处理组均在相同且适宜的条件下培养，取培养至第7天的紫花苜蓿幼苗测定叶片中丙二醛（会对叶绿体的膜结构造成损伤）和超氧化物歧化酶（能清除丙二醛）的含量、净光合速率和气孔导度的变化。请回答：

题干中“紫花苜蓿为多年生豆科优良牧草，土壤盐碱化是其产量的重要限制因素”指出研究的重要意义，“为探究外源褪黑素对盐胁迫下紫花苜蓿幼苗光合作用的影响，科研人员进行了A～E 五组实验”指明研究的对象和实验目的。根据学生的认知习惯，整理归纳实验信息后为学生呈现对照组及实验组的具体处理方式，并对部分课外知识进行必要补充，以便学生作答，如丙二醛会对叶绿体的膜结构造成损伤，超氧化物歧化酶能清除丙二醛等。其余与试题无关的信息删减，既符合科学性要求，能保证试题情境的简明和学生答题所需条件的充分性。此外，以柱状图的形式呈现数据不仅能保证情境信息的充足性，也有助于减轻学生的阅读负担。

2.2问题的设置要紧密结合情境，注重指向性連续性与层次性

《中国高考评价体系》提出“一核四层四翼”的评价框架，不仅明确了高考的核心功能、考查内容和要求，也为阶段性评价考试命题指出明确方向。以《中国高考评价体系》作为理论依据，题目立意应导向立德树人，问题设置应具有明确的任务指向，设问应为了解决情境中的核心问题而存在。同时，情境化试题要特别注重设问的连续性和层次性，在真实情境中，问题绝非孤立存在，一个问题的解决常伴随着新疑问的出现，因此教师在命题时要注意建构不同设问间的逻辑关系，让不同小题的设问形成具有层次性、难度循序渐进又环环相串的“问题链”，如此不仅能提升试题情境的利用率，还能减轻学生的答题负担，实现高考评价体系“基础性、综合性、应用性、创新性”的考查要求。

在题例试题设问的推敲环节，命题者主要围绕素材“盐胁迫下紫花苜蓿幼苗光合作用的改变”以及“使用外源褪黑素后的变化”，拓展多个关联知识点。同时，为考查学生抽象拓展的高阶思维，设计如下层次递进的4个问题，各小题考查内容和考查要求详见表1。

（1）实验中利用模拟盐胁迫，结合A、B 组实验结果分析，盐胁迫下植物丙二醛增多主要会对光合作用过程产生直接影响，同时盐胁迫环境下植物气孔导度降低也会导致植物，净光合速率降低。

（2）在不同浓度的褪黑素处理下盐胁迫的紫花苜蓿净光合速率都有提高。若不考虑盐胁迫对呼吸速率的影响，请结合实验结果，分析其原因。

（3）褪黑素对盐胁迫下紫花苜蓿植物光合作用的影响与其使用剂量有关，研究小组欲探究外源褪黑素提高盐胁迫下紫花苜蓿的净光合速率的最适浓度，请写出实验的基本思路。

（4）除喷施适宜浓度的褪黑素外，农业生产上还可以采取什么措施提高植物耐盐能力。

小题（1）要求学生分析题干信息，明确该科研情境中研究者利用150 mmol/L 的氯化钠模拟盐胁迫进行实验，以考查学生在科研情境中获取信息的能力，也兼顾必备知识的考查。小题（2）要求学生结合科研情境对实验结果进行分析，实验中发现在不同浓度褪黑素处理下，受盐胁迫的紫花苜蓿净光合速率均有所提高，结合该科研情境中测定的丙二醛含量、超氧化物歧化酶含量、气孔导度数据，可对盐胁迫条件下紫花苜蓿净光合速率提高的原因进行分析，注重“学科素养”的考查。在小题（2）明确不同浓度褪黑素都能提高盐胁迫条件下紫花苜蓿净光合速率的基础上，设置小题（3）要求学生结合情境提出进一步探究外源褪黑素提高盐胁迫下紫花苜蓿净光合速率的最适浓度的实验思路，以进一步深化该科研情境的应用。该小题注重“关键能力”的考查，可对学科核心素养中“科学探究”能力进行评测。在小题（3）后设置开放性的小题（4），引导学生发散思维思考除喷施适宜浓度的褪黑素外，农业生产中还可以采取什么措施提高植物耐盐能力，该小题注重“核心价值”的考查，通过开放性设问进一步评价学生的抽象拓展高阶思维能力。

2.3制定注重客观性和有效性评分标准，审核并校正试题

为对学生的学业质量做出有效评价，试题需要制定一个客观的评分标准来指导整个评价过程。评分标准的制定要以客观事实为依据，结合学生的答题习惯预判其可能的作答结果，设置不同层次的得分点，以有效区分不同程度的学生。题例参考答案及评分说明详见表2。

评价过程中严格执行该标准，以保证评价的有效性和客观性。试题命制的最后阶段还需对试题及答案的文字表述以及图表的科学性等多个方面进行审核和校正，保证试题的准确和精致。

3 命题实践的反思

基于真实情境的试题要实现“情境与知识的顺利融合”，对命题者的命题水平提出了更高的要求，命题策略不一而足，但都要求命题者在内容考查上不仅要关注知识本身，更须关注相关知识在学科素养培育中的核心价值。命题者要能据此选取合适的情境素材，创设真实情境，以此承载考查内容。情境化试题的设问要聚焦考查目标，尤其是充分考查学生具体情境中抽象拓展知识解决实际问题的高阶思维能力，突出试题引导教学以及“服务选才”的功能。

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