高中生物學(xué)科關(guān)鍵能力測評指標(biāo)體系構(gòu)建

李霞 蘇科庚 吳繼衡 黃勝琴

摘要構(gòu)建了包括4個(gè)一級指標(biāo)、12個(gè)二級指標(biāo)的高中生物學(xué)科關(guān)鍵能力測評指標(biāo)體系。依據(jù)指標(biāo)體系編制關(guān)鍵能力測試題，對3所高中463名高三學(xué)生進(jìn)行測評，運(yùn)用結(jié)構(gòu)方程模型AMOS 24.0對測評指標(biāo)體系進(jìn)行檢驗(yàn)，以確保測評指標(biāo)體系的合理性和科學(xué)性，從而為新高考背景下測評關(guān)鍵能力提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 高中生物學(xué) 關(guān)鍵能力 觀測指標(biāo) 測評體系

中圖分類號G633. 91文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

1高中生物學(xué)科關(guān)鍵能力測評指標(biāo)體系急需研制

2019年，教育部考試中心發(fā)布了以“一核四層四翼”為核心的高考評價(jià)體系。該體系中的“四層”是指“必備知識、關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)和核心價(jià)值”，其中，關(guān)鍵能力上承學(xué)科素養(yǎng)，下聯(lián)必備知識，是落實(shí)高考評價(jià)體系和實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)“教—學(xué)—評”一體化的紐帶，具有重要作用。《中國高考評價(jià)體系》也明確提出在考試中要加強(qiáng)對學(xué)生關(guān)鍵能力的測評，但是其只在宏觀層面上提供了政策支撐與理論指引，而實(shí)施中卻缺乏具體的關(guān)鍵能力測評維度和可操作指標(biāo)。

教育部考試中心在廣泛聽取多方意見后，結(jié)合新高考生物學(xué)科的功能定位，將高中生物學(xué)科關(guān)鍵能力確定為理解能力、實(shí)驗(yàn)探究能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力。這四種能力有效對接了三大關(guān)鍵能力群和生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。至此，高中生物學(xué)科關(guān)鍵能力的測評維度已經(jīng)明確，但是這些測評維度卻沒有細(xì)化出可觀測的操作指標(biāo)，導(dǎo)致關(guān)鍵能力的測評難以有效開展。本研究通過借鑒國外關(guān)鍵能力評價(jià)的成功經(jīng)驗(yàn)，擬構(gòu)建一個(gè)適合新高考的生物學(xué)科關(guān)鍵能力測評指標(biāo)體系，為關(guān)鍵能力測評提供精準(zhǔn)的觀測點(diǎn)。

2高中生物學(xué)科關(guān)鍵能力測評指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1研究步驟

本研究分4步進(jìn)行：①構(gòu)建測評指標(biāo)體系：借鑒國外關(guān)于關(guān)鍵能力測評的成功經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建高中生物學(xué)科關(guān)鍵能力測評指標(biāo)體系。②編制試卷，收集數(shù)據(jù)：依據(jù)測評指標(biāo)體系，編制關(guān)鍵能力測試卷，以廣州市3所不同層次學(xué)校中的463名學(xué)生為被試，實(shí)施測試，得到相關(guān)數(shù)據(jù)。③檢驗(yàn)和修正指標(biāo)：運(yùn)用AMOS 24.0對高中生物學(xué)科關(guān)鍵能力測評指標(biāo)體系進(jìn)行驗(yàn)證性因素分析，以確定測評指標(biāo)體系的合理性和科學(xué)性。④為一線教師基于紙筆測試評價(jià)學(xué)生生物學(xué)科關(guān)鍵能力提出建議。

2.2研究對象

本研究選取廣州市463名高三學(xué)生為研究對象，這些學(xué)生來自低、中、高3種不同層次的學(xué)校，使得研究具有一定的代表性。

2.3研究工具

2.3.1高中生物學(xué)科關(guān)鍵能力測評指標(biāo)體系

本研究通過借鑒國外關(guān)于關(guān)鍵能力測評的成熟經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建了包含4個(gè)一級指標(biāo)、12個(gè)二級指標(biāo)的高中生物學(xué)科關(guān)鍵能力測評指標(biāo)體系，具體見表1。

2.3.2學(xué)生關(guān)鍵能力測評試題

依據(jù)高中生物學(xué)科關(guān)鍵能力測評指標(biāo)體系，編制關(guān)鍵能力測試卷，并經(jīng)過與專家的反復(fù)商討和修改，形成正式測試卷，共14道題，40個(gè)題項(xiàng)中每個(gè)題項(xiàng)考查的關(guān)鍵能力具體見表2。

下面，結(jié)合部分試題進(jìn)行說明。

【例1】蝗蟲是一種世界性的農(nóng)業(yè)害蟲，2020年非洲爆發(fā)的蝗災(zāi)對小麥、水稻等作物造成毀滅性的打擊，造成嚴(yán)重的糧食危機(jī)，下列敘述正確的是（）

A.調(diào)查其幼蟲（跳蝻）種群密度常使用標(biāo)志重捕法

B.某個(gè)地區(qū)的全部蝗蟲在水平方向上的分布構(gòu)成了群落的水平結(jié)構(gòu)

C.流入蝗蟲中的能量可用于蝗蟲自身的生長、發(fā)育和繁殖

D.當(dāng)蝗蟲種群大爆發(fā)時(shí)，其種群數(shù)量的增長近似于“J”型曲線

分析：該題以蝗蟲造成糧食危機(jī)為情境，主要考查學(xué)生對種群密度調(diào)查方法、群落水平結(jié)構(gòu)、能量流動途徑和種群增長曲線類型的理解和記憶。因此該題對應(yīng)的是“理解能力”中的“回憶識別”維度。

參考答案：C。

【例2】適宜條件下，測得的水稻根細(xì)胞對a、b兩種物質(zhì)的吸收速率與外界溶液中這兩種物質(zhì)濃度的關(guān)系如圖1所示（a、b兩條曲線分別代表水稻根細(xì)胞對不同濃度a、b物質(zhì)的吸收速率），A同學(xué)據(jù)圖認(rèn)為b的跨膜運(yùn)輸方式是主動運(yùn)輸，B同學(xué)認(rèn)為是協(xié)助擴(kuò)散。請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定哪位同學(xué)的判斷正確。

（1）請寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

（2）簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路：

（3）請寫出預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論：

參考答案：（1）探究b的跨膜運(yùn)輸方式是主動運(yùn)輸還是協(xié)助擴(kuò)散？

（2）將長勢相同的水稻根細(xì)胞平均分成兩組，甲組置于有氧條件下，乙組置于無氧條件下，其他條件相同且適宜，培養(yǎng)一段時(shí)間后分別測定根細(xì)胞對b物質(zhì)的吸收速率。

（3）若甲組根細(xì)胞對b物質(zhì)的吸收速率大于乙組，則說明b物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式為主動運(yùn)輸；若甲組和乙組根細(xì)胞對b物質(zhì)的吸收速率大致相同，則說明b物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式為協(xié)助擴(kuò)散。

分析：該題以探究物質(zhì)b的跨膜運(yùn)輸方式為情境，充分考查學(xué)生的探究能力。解答該題時(shí)，學(xué)生首先需要明確要探究的問題，即探究物質(zhì)b的跨膜運(yùn)輸方式為主動運(yùn)輸還是協(xié)助擴(kuò)散；其次，要選擇合適的科學(xué)研究方法來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對實(shí)驗(yàn)中的自變量、因變量和無關(guān)變量等進(jìn)行確定和控制；最后，對相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測，并得出相對應(yīng)的結(jié)論。由此可見，（1）～（3）小題對應(yīng)的分別是“實(shí)驗(yàn)探究能力”中的“問題確定”“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”“解釋分析”維度。

【例3】某地爆發(fā)了流行性感冒，據(jù)悉，引起這次感冒流行的主要是甲型流感病毒，該病毒是一種RNA病毒，請回答下列問題。

（3）入冬后，某社區(qū)貼出通知：70歲以上的老人可以免費(fèi)注射甲型疫苗。小明的爺爺對該疫苗的安全性和作用存在疑惑，如果你是小明，你會給爺爺提供怎樣的建議，并說出提供該建議的依據(jù)？

參考答案：建議：可以接種。依據(jù)：甲型流感疫苗是經(jīng)過臨床實(shí)驗(yàn)之后才批準(zhǔn)上市，所以具有一定的安全性，而且注射甲型流感疫苗，可以使機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)的抗體和記憶細(xì)胞，提高機(jī)體的免疫能力。

分析：該題以甲型流感病毒爆發(fā)為情境，要求學(xué)生為小明爺爺要不要注射甲型疫苗提供建議。該題的解決需要學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的關(guān)于細(xì)胞免疫和體液免疫的知識進(jìn)行分析后，才能提出合理的建議，因此，該題對應(yīng)的是“解決問題能力”中的“問題解決”維度。

【例4】進(jìn)行體細(xì)胞移植時(shí)，體細(xì)胞的細(xì)胞核必須被移植到去核卵母細(xì)胞后才能表現(xiàn)出全能性。這是由于卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中含有促進(jìn)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)。根據(jù)這一啟示，請?zhí)岢鲆环N恢復(fù)體細(xì)胞分裂、分化能力的新的思路：

參考答案：從卵母細(xì)胞中分離出促進(jìn)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)，將其導(dǎo)入到細(xì)胞中。

分析：該題要求學(xué)生根據(jù)題干所給的啟示，并結(jié)合所學(xué)的生物學(xué)知識，創(chuàng)新性地提出一種新的恢復(fù)體細(xì)胞分裂、分化能力的思路，對應(yīng)的是“創(chuàng)新能力”中的“發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新”維度。

3高中生物學(xué)科關(guān)鍵能力測評指標(biāo)體系檢驗(yàn)

運(yùn)用SPSS 20.0計(jì)算Cronbach’Alpha系數(shù)，發(fā)現(xiàn)整套試題的Cronbach’Alpha系數(shù)為0.70（>0.6），根據(jù)已有研究，測評可以接受。接著進(jìn)行Bartlett球性檢驗(yàn)，計(jì)算KMO值，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示P=0.000（<0.01），KMO=0.664（>0.6），表明試卷的結(jié)構(gòu)效度可以接受，可進(jìn)行后續(xù)的驗(yàn)證性因素分析。

利用AMOS 24.0作為CFA計(jì)算工具，對高中生物學(xué)科關(guān)鍵能力測評指標(biāo)體系進(jìn)行驗(yàn)證性因素分析，結(jié)果如表3、圖2所示。

由表3可知，P值為0.000（<0.05），卡方自由度比值為2.273（<3.000），GFI、AGFI、IFI、CFI的數(shù)值均大于0.9，RMSEA值為0.054（<0.08），綜合各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)，可知一階12因子模型擬合程度較好，高中生物學(xué)科關(guān)鍵能力測評指標(biāo)體系的基本適配指標(biāo)均達(dá)到檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

由圖2可知，除了實(shí)驗(yàn)探究能力和解決問題能力間的因素負(fù)荷量稍小于0.4，其他一級指標(biāo)間的因素負(fù)荷量均大于0.4，說明一級指標(biāo)的設(shè)置是比較合理的；12個(gè)二級指標(biāo)的因素負(fù)荷量在0.70～0.89，均大于0.4，說明這些操作指標(biāo)能在較大程度上反映相應(yīng)的生物學(xué)科關(guān)鍵能力要素，可見12個(gè)二級指標(biāo)的設(shè)置是合理的。

4啟示

教師在對學(xué)生的生物學(xué)科關(guān)鍵能力進(jìn)行大規(guī)模測評時(shí)，可以參照表1，從理解能力、實(shí)驗(yàn)探究能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力四個(gè)方面設(shè)計(jì)試題。在對理解能力進(jìn)行測評時(shí)，教師可從能否回憶所學(xué)的生物學(xué)知識、能否對信息進(jìn)行描述或轉(zhuǎn)換、能否清晰各類別的特征屬性等角度進(jìn)行評價(jià)；在對實(shí)驗(yàn)探究能力進(jìn)行測評時(shí)，可創(chuàng)設(shè)探究情境，從探究問題是否明確、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理以及解釋分析是否有理有據(jù)等角度進(jìn)行評價(jià)；在對解決問題能力測評時(shí)，可從能否獲取有效信息、能否運(yùn)用生物學(xué)知識解決問題、能否遷移知識到新情境中解決問題等角度進(jìn)行評價(jià)；在對創(chuàng)新能力進(jìn)行測評時(shí)，可從是否具有質(zhì)疑能力和批判性精神、能否將知識進(jìn)行融合聯(lián)系、能否創(chuàng)造性地提出新方法或新解釋等角度進(jìn)行評價(jià)。

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