核心素養(yǎng)下開放性試題命制方法初探

張桂堂 朱瑛 徐小芹

摘要：以2018年高考理綜全國(guó)卷I試題為例，結(jié)合近三年的高考理綜全國(guó)卷I試題，分析了高考命題特點(diǎn)及對(duì)后期的備考建議，以期為2019屆高三生物復(fù)習(xí)提供可資借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：高考試題，特點(diǎn)分析，復(fù)習(xí)啟示

中圖分類號(hào)G633.91文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

1 開放性試題的特點(diǎn)

隨著生物新課程的實(shí)施及高考改革的進(jìn)一步推進(jìn)，生物試題的命題趨勢(shì)發(fā)生較大的變化，重視對(duì)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的考查。開放性試題是一種較好的考查形式之一。開放性試題是與封閉性試題相對(duì)的，沒有固定答案或唯一結(jié)論的一種生物試題形式。它能夠培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維、創(chuàng)新思維能力和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決生物問題的能力。開放性試題具有試題的開放性、答案的不確定性、問題背景的實(shí)踐性和評(píng)價(jià)的靈活性。

（1）試題的開放性。生物開放性試題在選題、立意和問題的設(shè)計(jì)上具有開放性，不再單一地指向某一知識(shí)點(diǎn)，而是要求考生靈活地運(yùn)用知識(shí)的原理進(jìn)行作答，給學(xué)生留有多角度答題和思考的可能性，能綜合考查學(xué)生對(duì)運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。

（2）答案的不確定性。生物開放性試題的答案具有不確定性，學(xué)生可以運(yùn)用自己所學(xué)到的生物學(xué)知識(shí)，根據(jù)自己對(duì)問題的理解回答問題。對(duì)同一問題，不同的學(xué)生有自己不同的認(rèn)識(shí)，給學(xué)生以更大的思維空間，有利于學(xué)生思維空間的拓展和對(duì)學(xué)生創(chuàng)新精神的考查。

（3）問題背景的實(shí)踐性。高考中要考查能力，必須以相應(yīng)的知識(shí)為載體，并側(cè)重考查考生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決新問題的能力。開放性試題具有較強(qiáng)的應(yīng)用性，通過設(shè)置聯(lián)系實(shí)踐的問題背景，引導(dǎo)學(xué)生將理論運(yùn)用于實(shí)踐中，使學(xué)科價(jià)值得到體現(xiàn)。

2 開放性試題的類型

生物開放性試題按形式可以分為試題情境的開放、解題思維的開放、試題答案的開放及綜合開放性試題。

（1）情境開放型試題的特征是試題材料廣泛且不拘泥于教材，強(qiáng)調(diào)入與自然及社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)代意識(shí)。試題情境復(fù)雜新穎，注重聯(lián)系生產(chǎn)、生活及熱點(diǎn)問題，或模擬科學(xué)研究的過程。這類題目的目的在于引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會(huì)問題，學(xué)以致用。

（2）思維開放型試題的特點(diǎn)是試題所引發(fā)的思維是一種發(fā)散思維，不同的學(xué)生對(duì)同一試題可能有不同的解題方案，即使是同一個(gè)學(xué)生可能有不同的解題方法。這類試題有利于激發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維，有利于對(duì)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的考查。

（3）答案開放性試題的特點(diǎn)是答案具有多元化而不唯一的一類試題形式，可以分為條件開放性試題和結(jié)論開放性試題兩種形式。開放性試題要求學(xué)生從多角度、多側(cè)面、多層次去認(rèn)識(shí)問題，引發(fā)學(xué)生思維向多個(gè)方向發(fā)散，給學(xué)生提供更多的思維空間和創(chuàng)新情境。

3 高考題中的開放性試題

[例1]（2019·新課標(biāo)I·29）將生長(zhǎng)在水分正常土壤中的某植物通過減少澆水進(jìn)行干旱處理，該植物根細(xì)胞中溶質(zhì)濃度增大，葉片中的脫落酸（ABA）含量增高，葉片氣孔開度減小，回答下列問題。

（1）經(jīng)干旱處理后，該植物根細(xì)胞的吸水能力_______。

（2）與干旱處理前相比，干旱處理后該植物的光合速率會(huì)____，出現(xiàn)這種變化的主要原因是____。

（3）有研究表明：干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。請(qǐng)以該種植物的ABA缺失突變體（不能合成ABA）植株為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這一結(jié)論。要求簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果。

分析：本題屬于情境開放型試題，主要考查滲透作用、光合作用等相關(guān)知識(shí)。當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞滲透失水，反之細(xì)胞吸水，細(xì)胞液滲透壓越大，對(duì)水分子吸引力越大。本題的難點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，要驗(yàn)證干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的，需要分別測(cè)定ABA缺失突變體干旱處理前后及ABA處理前后氣孔導(dǎo)度的變化。

參考答案：

（1）增強(qiáng)

（2）降低氣孔開度減小使供應(yīng)給光合作用所需的CO₂減少

（3）取ABA缺失突變體植株在正常條件下測(cè)定氣孔開度，經(jīng)干旱處理后，再測(cè)定氣孔開度，預(yù)期結(jié)果是干旱處理前后氣孔開度不變。

將上述干旱處理的ABA缺失突變體植株分成兩組，在干旱條件下，一組進(jìn)行ABA處理，另一組作為對(duì)照組，一段時(shí)間后，分別測(cè)定兩組的氣孔開度，預(yù)期結(jié)果是ABA處理組氣孔開度減小，對(duì)照組氣孔開度不變。

[例2]（2017`新課標(biāo)I·29）根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型。有些病毒對(duì)人類健康會(huì)造成很大危害。通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。假設(shè)在宿主細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換，請(qǐng)利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞等為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以確定一種新病毒的類型。簡(jiǎn)要寫出（1）實(shí)驗(yàn)思路。（2）預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論即可。（要求：實(shí)驗(yàn)包含可相互印證的甲、乙兩個(gè)組）

分析：本題屬于思維開放性試題?？疾楹怂岬姆N類和病毒的增殖方式，比較DNA和RNA病毒在組成上的不同，通過設(shè)計(jì)用同位素標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)來探究病毒的類型。

參考答案：

（1）甲組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記尿嘧啶的培養(yǎng)基申，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時(shí)間后收集病毒病監(jiān)測(cè)其放射性。

乙組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記胸腺嘧啶的培養(yǎng)基申，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時(shí)間后收集病毒并監(jiān)測(cè)其放射性。

（2）若甲組收集的病毒有放射性，乙組無(wú)，即為RNA病毒;反之為DNA病毒。

分析：以上兩道題中，部分小題或整個(gè)大題為開放性試題，試題屬于中等及偏難試題，學(xué)生平均得分低。其原因是試題是開放性的，試題表面考查是用知識(shí)來解決問題的能力，實(shí)質(zhì)是考查學(xué)生解讀信息、解決問題的思維過程，把具體知識(shí)和技能運(yùn)用到思維過程、科學(xué)探究過程?？荚囋u(píng)價(jià)又把科學(xué)探究、科學(xué)思維融入具體知識(shí)和技能中，大多數(shù)的學(xué)生審題不嚴(yán)，分析不透，思路不開闊無(wú)從下手。探究過程和方法以及探究過程中表現(xiàn)出來的邏輯推理能力，超越了學(xué)生所需要獲得的重要知識(shí)，是學(xué)科核心素養(yǎng)中的關(guān)鍵能力的直接表現(xiàn)。教師必須在新高考備考中予以重視。

4 開放性試題命制方法例析

4.1 從生產(chǎn)生活及社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)中挖掘開放性試題的素材

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)要求用正確的生命觀念和科學(xué)思維來看待與分析社會(huì)、生產(chǎn)和生活中所遇到的生物學(xué)問題和其他問題，用科學(xué)思維和科學(xué)探究的精神來解決這些問題，正確分析自己所需要承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任并勇于實(shí)踐。這種類型的開放性試題能較好地體現(xiàn)新課標(biāo)的要求，但是在命制上有一定的難度，需要試題命制人員關(guān)注生產(chǎn)和生活，并且能夠?qū)⑸a(chǎn)生活中的素材轉(zhuǎn)化為生物問題。

[例3]Ⅱ型糖尿病患者多以胰島素抵抗為主，即靶器官對(duì)胰島素反應(yīng)性降低，并與肥胖高度相關(guān)。研究小組進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：對(duì)照組大鼠一直飼喂普通飼料，實(shí)驗(yàn)組以高糖高脂飼料飼喂大鼠，制造胰島素抵抗糖尿病模型，然后再將其分為模型組與模型運(yùn)動(dòng)組（即加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)）。經(jīng)過6周訓(xùn)練后，各組體重、血糖指標(biāo)和脂肪細(xì)胞瘦素受體蛋白表達(dá)情況見表l?；卮鹣铝袉栴}：

（1）表1中的血糖濃度和胰島素水平是一種什么關(guān)系？

（2）瘦素是脂肪細(xì)胞分泌的一種激素，可以調(diào)節(jié)攝食中樞的活動(dòng)，促進(jìn)脂肪分解成葡萄糖。在模型組中可以明顯看出，大鼠的瘦素水平高于對(duì)照組，但大鼠體重并沒有降低。從表中數(shù)據(jù)分析，這主要是什么原因影響了脂肪的分解？

（3）從表l中的數(shù)據(jù)分析，運(yùn)動(dòng)是從哪兩個(gè)方面來達(dá)到緩解糖尿病的目的？

（4）設(shè)置對(duì)照組的目的是什么？模型組和模型運(yùn)動(dòng)組是什么關(guān)系？

（5）從上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)論中，你針對(duì)糖尿病病人能提出哪些好的保健意見？

參考答案：

（1）胰島素通過促進(jìn)細(xì)胞攝取、利用、儲(chǔ)存葡萄糖，使血糖水平降低。

（2）通過分析，模型組的瘦素受體蛋白偏少，對(duì)瘦素識(shí)別能力降低，脂肪分解能力降低。

（3）從表格中數(shù)據(jù)分析，比較模型組和模型運(yùn)動(dòng)組，發(fā)現(xiàn)模型運(yùn)動(dòng)組瘦素受體蛋白較高、瘦素含量較低，可以推斷出運(yùn)動(dòng)加快葡萄糖在組織細(xì)胞中的氧化分解提供能量，同時(shí)降低瘦素的濃度。

（4）設(shè)置對(duì)照組的目的在于通過實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的對(duì)比，消除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度。模型組和模型運(yùn)動(dòng)組可形成相互對(duì)照，用于說明運(yùn)動(dòng)對(duì)體重、血糖指標(biāo)和脂肪細(xì)胞瘦素受體蛋白表達(dá)情況的影響。

（5）從上述實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)中，針對(duì)糖尿病病人提出：合理膳食，減少高糖高脂食物的攝入，加強(qiáng)體育運(yùn)動(dòng)等好的保健意見。

本題題干來自科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法和數(shù)據(jù)，需要學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體情況作答。題目設(shè)問為問答式，部分設(shè)問具有一定的開放性。本題涉及的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的表現(xiàn)及級(jí)別見表2。

4.2 設(shè)置真實(shí)的作答情境

試題需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)一定的情境，情境越真實(shí)越能反映學(xué)生的核心素養(yǎng)水平，情境可來源于科學(xué)研究的過程和成果，可來源于真實(shí)的現(xiàn)實(shí)生活。在真實(shí)情境中考核學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，應(yīng)該成為命題的重要方向。

[例4]某海島生活一種黑尾鷗的海鳥，因?yàn)槿藶榄h(huán)境的破壞，導(dǎo)致黑尾鷗的數(shù)量急劇下降。為了保護(hù)黑尾鷗，人們將該島設(shè)為自然保護(hù)區(qū)并進(jìn)行了科研調(diào)查，如表3為黑尾鷗14年間的種群增長(zhǎng)速率。

回答下列問題：（1）除了建立自然保護(hù)區(qū)保護(hù)黑尾鷗這一措施外，有人認(rèn)為還可以采取遷地保護(hù)，你認(rèn)為可行嗎？說明你的理由。

（2）為了調(diào)查黑尾鷗的種群數(shù)量變化，采取合理的調(diào)查方法是什么？原因是什么？

（3）14年間，黑尾鷗的種群數(shù)量在第____年達(dá)到了最大值，這是海島所能維持該種群的最大數(shù)量，稱為_____量。

（4）島上有一種專吃黑尾鷗的蝮蛇，為了更好地保護(hù)海島的生態(tài)系統(tǒng)，有人認(rèn)為應(yīng)該在14年以后開始大量捕殺蝮蛇，你的觀點(diǎn)和理由分別是什么？

參考答案：

（1）遷地保護(hù)是為行將滅絕的物種提供最后的生存機(jī)會(huì)，而該海島的自然環(huán)境適宜黑尾鷗的生存，應(yīng)該減少人為的干擾。

（2）調(diào)查黑尾鷗的種群數(shù)量變化，采取合理的調(diào)查方法是標(biāo)志重捕法。因?yàn)楹谖产t是活動(dòng)力較強(qiáng)的動(dòng)物。

（3）14環(huán)境容納

（4）不能捕殺蝮蛇。因?yàn)轵笊吲c黑尾鷗存在捕食關(guān)系，可以通過自我調(diào)節(jié)，維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

本題題干基本來自一個(gè)真實(shí)的情境，試題設(shè)問既有填空式，也有問答式，設(shè)問相對(duì)具有開放性。本題所涉及的生物學(xué)核心素養(yǎng)的表現(xiàn)及級(jí)別見表4。

4.3 設(shè)置實(shí)驗(yàn)的開放性試題

實(shí)驗(yàn)與探究能力體現(xiàn)了“要重視考查考生科學(xué)素養(yǎng)”的命題要求。開放性的實(shí)驗(yàn)試題具有更高的靈活性和開放性，從而提高以能力立意的選拔功能。常見的實(shí)驗(yàn)試題可分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)兩類。從實(shí)際能夠?qū)嵤┑脑囶}考查內(nèi)容來看，通常需要學(xué)生做出回答的角度包括：理解實(shí)驗(yàn)原理、做出假設(shè)和預(yù)期、確認(rèn)變量、選擇材料和用具、設(shè)計(jì)操作步驟、解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、處理和分析數(shù)據(jù)、得出正確結(jié)論、評(píng)價(jià)和修訂實(shí)驗(yàn)方案等。

[例5]哺乳動(dòng)物血鈣含量受到降鈣素（降血鈣作用）和甲狀旁腺素（升血鈣作用）的共同調(diào)節(jié)。為驗(yàn)證兩種激素的上述作用以及血鈣含量過低會(huì)發(fā)生肌肉抽搐，請(qǐng)根據(jù)所給的實(shí)驗(yàn)材料和用具設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路，并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)材料和用具：3組大小和生理狀況相同的健康大白鼠，生理鹽水，生理鹽水配制的適宜濃度降鈣素溶液和甲狀旁腺素，注射器，鈣離子測(cè)定儀器等（要求與說明：注射的劑量、用具的操作方法不做具體要求，實(shí)驗(yàn)條件適宜）。

（1）實(shí)驗(yàn)分組設(shè)計(jì)：

A組：作為對(duì)照組

B組：____。

C組：注射甲狀旁腺素溶液。

（2）實(shí)驗(yàn)思路：

①____。

（3）預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（以坐標(biāo)曲線圖形表示實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果，并將注射激素的實(shí)驗(yàn)處理在圖中標(biāo)出來）。

參考答案：

（2）①將3組大白鼠編號(hào)為A、B、C：用鈣離子測(cè)定儀器測(cè)定每只鼠的血鈣含量并記錄;

②給A組注射生理鹽水，給B組、C組分別注射降鈣素溶液;

③每隔一段時(shí)間測(cè)定每只鼠的血鈣含量并記錄：

④待B組、C組發(fā)生肌肉抽搐后，分別注射生理鹽水、甲狀旁腺素溶液：

⑤重復(fù)步驟③，直到C組大白鼠恢復(fù)正常;

⑥對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析

（3）曲線圖見圖l

本題需要考生補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟，需根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏?zhǔn)確確定實(shí)驗(yàn)變量，遵循對(duì)照原則、單一變量原則進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。對(duì)于預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，需認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮拖嚓P(guān)知識(shí)，確定自變量對(duì)因變量的影響.要能正確回答問題，考生一定要辨別實(shí)驗(yàn)是屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還是探究性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)具有明確的結(jié)果;探究性實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和結(jié)果是未知的或不確定的，應(yīng)針對(duì)各種可能性分別加以考慮和分析，得到相關(guān)結(jié)論。無(wú)論是哪種情況，文字描述應(yīng)力求簡(jiǎn)練、準(zhǔn)確、科學(xué)。

4.4 利用教材資源進(jìn)行改編

命題前，教師需要精研課標(biāo)，深入理解新課程理念。研究新教材編制，注重挖掘課前探究、資料分析、經(jīng)典實(shí)驗(yàn)及相關(guān)信息等，設(shè)置問題，利于知識(shí)的深化理解。運(yùn)用學(xué)科知識(shí)解決具體問題，立足生命觀念解釋生命現(xiàn)象，重視思維探究體現(xiàn)科學(xué)精神，聯(lián)系生活實(shí)際倡導(dǎo)健康生活，貫徹立德樹人凸顯社會(huì)責(zé)任。因此在命題時(shí)要聚焦科學(xué)探究，注重考查必備知識(shí)、關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)，引導(dǎo)增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

[例6]人教版生物學(xué)教科書《必修1·分子與細(xì)胞》106頁(yè)中的第6題題目為：。

圖2是小球藻進(jìn)行光合作用的示意圖，圖中A和B物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量之比是（）

A.1：2B.2：1C.8：9D.9：8

解析：分析題圖可知，圖中的A、B均為氧氣，由于光合作用時(shí)，生成的氧氣中的O元素全部來自水，因此A為O₂，B為O₂，則相對(duì)分子質(zhì)量之比為32：36，即8：9.

參考答案：C。

本題的命題意圖是為了考查學(xué)生對(duì)光合作用過程的理解。如果將此題進(jìn)行如下改造：

請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究光合作用產(chǎn)生的氧氣來自于CO₂中的O還是H₂O中的O（要求：只寫出相關(guān)思路，利用同位素標(biāo)記法，小球藻、緩沖液、試管、提供檢測(cè)同位素的相關(guān)儀器如，同位素質(zhì)譜儀）。

參考答案：將小球藻放入緩沖液并均分為A、B兩組放入試管，A組通入CO₂，B組緩沖液申加入的是H₂O，待試管有氣泡產(chǎn)生時(shí)利用同位素質(zhì)譜儀檢測(cè)產(chǎn)生的氧氣，若A組產(chǎn)生的是O₂，B在產(chǎn)生的是O₂，說明光合作用產(chǎn)生的氧氣來自于H₂O中的O₂否則說明是來自CO₂中的O。

通過改造，可以暴露學(xué)生的思維過程，能夠知道學(xué)生如何出的錯(cuò)，錯(cuò)在哪里。

基于核心素養(yǎng)進(jìn)行高考命題，是未來高考題和各類考試命題的指導(dǎo)和原則，是教育教學(xué)活動(dòng)中的必答題。這對(duì)于課程改革的順利推進(jìn)、引領(lǐng)課堂教學(xué)改革和高校選拔合格人才具有十分重要的戰(zhàn)略及現(xiàn)實(shí)意義，但又是一項(xiàng)高難度的創(chuàng)新工作，需要更多的研究者和一線教師進(jìn)行深入地研究和實(shí)踐。