基于生物学学科能力测评框架构建的高中生物学原创试题命制与分析

一、生物学学科能力测评框架与中国高考评价体系、生物学课程标准及三者关系与内涵

依据国务院颁布的《关于深化考试招生制度改革的实施意见》精神，教育部考试中心于2016年提出“一体四层四翼”的高考评价体系。其中“四层”即考查内容，是对“高考考什么”这一问题的回答，包括核心价值、学科素养、关键能力、必备知识四部分。《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”）提出了“核心素养”的概念，高考评价体系吸收课程标准中的教育思想和理念，遵循考试测评规律和学生认知规律，与高中课程改革紧密衔接。此外，二者都致力于实现立德树人的根本任务，强调多元、综合的评价方法和评价的导向功能。高考评价体系在课程标准的框架下进行设计和构建，同时又对课程标准进行了细化和补充。由此可见，高考评价体系与课程标准之间的关系是相互依存、相互促进的。

2018年版《普通高等学校招生全国统一考试北京卷考试说明》生物学学科部分在能力要求上进行了细化，将其调整为“理解能力、应用能力、思辨能力、创新能力”四层能力框架，每层能力下又细分为2～3项具体要求（见表1）。孙鹏等对生物学学科能力框架进行了实践检验，验证了基于核心素养测评构建的生物学学科能力框架是科学合理的，可应用于我国高考考试标准制定、命题及评价等工作中。学科能力是学科核心素养的重要组成部分，是核心素养测评的重要维度，是大规模教育考试重要的评价目标之一。

综上所述，三者之间存在着密切的关系，中国高考评价体系为我国新高考提供了指导和方向，是大框架。课程标准对评价体系中的“四层”在内容上进行了细化与规范。生物学学科能力测评框架是生物学学科核心素养测评的重要工具。因此，探索和挖掘生物学学科能力测评框架应用于试题命制方面的价值有助于科学评价学生核心素养发展，促进高考评价体系落地。

二、原创试题命制

（一）试题情境建构

情境作为高考评价体系中的考查载体，起着至关重要的作用。选取适宜的素材作为情境，有助于高考评价体系中“四层”和“四翼”的实现。本试题在选取时的切入点为人教版生物学选择性必修2生物与环境第3章第2节生态系统的能量流动中“稻—萍—蛙”立体农业生产方式，其中“萍”为红萍，又名“满江红”，通过查阅文献，笔者了解到我国劳动人民利用满江红促进农业生产可追溯到2000年前，《齐民要术》及明清的一些地方志中均有记载，该项技术是我国古代劳动人民的智慧结晶。本试题以满江红在农业生产中的应用为情境，围绕满江红——稻复合生态系统创设科学实验和探究情境，通过分析稻田单作生态系统和满江红——稻复合生态系统的各项指标，引导学生构建满江红促进水稻生长的农业价值模型，使学生在解题过程中体会我国劳动人民的农耕智慧，增强文化自信和认同感，进而体现高考的育人价值。

（二）试题展示

在农业生产中，满江红则是一种常见于稻田中的小型水生漂浮植物，其在水面成片生长，在烈日下呈现出鲜红的颜色，因而得名“满江红”。

（1）满江红的叶腔中存在能进行固氮作用的蓝细菌，可提高满江红对环境中无机氮的利用效率，氮可用于合成满江红及蓝细菌细胞中的_________（写出两种）等生物大分子，满江红对农业的重要性在于它是除豆科植物外唯一被用于农业固氮的生物。

（2）满江红——稻复合生态系统是在稻田生态系统中引入满江红种群后形成的以满江红、稻为主导生物的共生生态系统，为探究该养殖体系的优势，科研人员选取多个池塘进行实验。实验塘于5月放养满江红，9月份收获水稻，调查生态系统中各成分的指标结果如表2，请回答下面问题。

①引入满江红后，满江红——稻复合生态系统中总生物量_________。

②表2中 可以反映复合生态系统中满江红促进水稻生长，若想使该结论更加科学严谨，可在水稻生长后期补充检测_________等相关指标。

③该生态系统中，满江红与水中杂草的关系为_________ ，依据是_________。

④依据表2中的数据，8月复合生态系统中满江红生物量占比下降的原因是：_________。

⑤下列对表2分析正确的选项是（ ）

A.复合生态系统中，满江红与水稻竞争土壤中无机氮，不利于水稻生长。

B.若要进一步研究土壤中氮的去路，需检测水稻和满江红中氮含量。

C.8月复合生态系统中土壤有机氮含量升高的原因为稻田排水后满江红大量死亡。

D.复合生态系统可以提高水稻产量，因此可将满江红引入任何水稻种植系统中。

（3）请结合表2中的研究成果，完成满江红促进水稻生长的农业价值模型。

（4）为了进一步使满江红——稻复合生态系统中的能量更多地流向对人类有益的方向，请你提出一条可行性建议：

参考答案：

（1）核酸、蛋白质。

（2）①增加；②总生物量和水稻株高、水稻产量（水稻粒重、水稻结实率）；③竞争关系，6月和8月满江红——稻复合生态系统中的水中杂草生物量占比均明显低于稻田单作生态系统；④8月满江红——稻复合生态系统中水稻株高高于水面，水稻阻挡了阳光，导致满江红长势变差，满江红大量死亡，因此满江红生物量占比下降（或满江红为水生植物，8月随着稻田中水排空后，满江红大量死亡，因此满江红生物量占比下降）；⑤BC。

（3）①抑制水中杂草生长；②满江红光合作用受阻，长势变差；③土壤有机氮含量升高。

（4）在稻田中适量饲养以满江红为食的动物、定期捕捞满江红，将其开发成产品。

三、试题多维细目表的构建与试题解读

试题的命制需要从多角度考量，这包括了对学科知识、生物学核心素养以及学业质量水平划分等维度的把控，因此试题中的每一小问的设计都需要出题者反复推敲。课程标准在命题建议中提出设计核心素养的测量量表的相关内容。笔者在课标建议的基础上，将测量量表进行改进，构建包含课标中课程内容标准、核心素养、核心素养水平、生物学学科能力要求及分值在内的多维细目表（见文末表3）。

本试题所涉及的知识包括人教版生物学必修1第二章组成细胞的分子和生物学选择性必修2第二章第1节群落的结构、第三章第2节生态系统的能量流动、第四章第3节生态工程。落实课标中的概念（见表4）。

本试题基于生物学学科能力测评框架进行命制，框架中“理解和应用”对学生思维的要求相对较低，属于基础思维能力；而“思辨和创新”对学生思维的要求较高，思维过程比较复杂、综合，属于高阶思维能力。通过分析试题多维细目表，反映出试题中考查的学科能力要求和核心素养水平相关联，随着设问所体现的学科能力要求逐渐深化，核心素养水平也在加深。这符合试题由易到难排列的特点，也与高考服务选材的基本功能相吻合。

四、基于生物学学科能力命题的思考与建议

生物学学科能力测评框架是对学生生物学核心素养评价的一种手段、方法。在命题中，教师把该框架作为命题工作的“抓手”，科学规范地体现试题所要考查的核心素养。在备考中，教师也可以通过学科能力要求评价学生当前学科核心素养发展的状况与不足，进而针对性地调整阶段性教学目标，提高备考效率。