學科核心素養(yǎng)下高中生物新情境試題的命制方法探究

山東 張桂堂 徐小芹

一、什么是新情境試題

所謂新情境試題，是相對題干比較簡單的試題而言的。新情境試題的主要特點是所命制的試題必須在一定的情境下進行設問，不能將選擇題命制為簡單的判斷題，也不能將非選擇題命制為簡單的填空題。新情境試題可以有效地提升和訓練學生的自我發(fā)展能力和學科核心素養(yǎng)。教師命題時也一定要突出考查核心概念和知識體系，以便培養(yǎng)和提高學生認識、分析、歸納、總結、概括等綜合思維能力。因此，選擇好的背景材料作為試題的情境，可以更好地考查學生對知識的掌握情況。

二、新情境試題的類型

1.科學史類

生命科學是動態(tài)發(fā)展的，學生可以沿著科學家探究生物學領域的道路，把握生命現(xiàn)象的本質，領悟科學探究的精神，這對學生的學習具有積極影響。將生物學科學史作為命題的背景，可以促進學生批判性思維的形成和發(fā)展。

2.知識拓展類

最新的課程改革的重點任務是提升學生的學科核心素養(yǎng)，所以教師在教學當中要重視拓展教學內容，做到理論與實踐的深度融合，以此培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)。同時，通過拓展知識的方式學習不僅有助于激發(fā)和調動學生學習課堂知識的積極性，而且有助于學生鞏固和運用課堂知識。所以，知識拓展類新情境試題，可以訓練學生理論聯(lián)系實踐的能力，提高學生的綜合素質，培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)。知識拓展可以來自生活實際、也可以是大學教材中的內容。

3.論文類

科技論文（以下簡稱論文）是就某一科學問題進行研究后，產(chǎn)生的新的研究成果或創(chuàng)新見解和知識，通過專家的評議后，發(fā)表在學術刊物上的一種文件。它是科研過程的濃縮與總結，蘊含著研究過程中的生命觀念、科學思維方式和科學探究流程，某些熱點研究往往還會引發(fā)激烈的社會討論，這與高中生物學的學科核心素養(yǎng)十分契合。因此，以論文材料為新情境的試題是培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的極好材料。

4.新聞報道類

教師在新聞報道中挑選與生物學知識聯(lián)系緊密的事件，從生物學的視角創(chuàng)設真實的命題新情境，從而考查學生從生物學角度主動探究問題的能力。所以，命制新情境試題時，引入新聞素材有助于培養(yǎng)學生對所學知識的實際運用能力，檢驗學生的學科核心素養(yǎng)水平。

《普通高中生物學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》中指出，學科核心素養(yǎng)是學生在課程學習過程中發(fā)展起來的，是在解決真實情境中的問題時所表現(xiàn)出來的綜合能力。所以，新情境試題可以讓學生利用所學的科學知識解決生產(chǎn)、生活中遇到的生物學問題，真正達到學以致用的目的。新情境試題將成為新高考命題的必然選擇，這就要求教師在教學過程中注意新情境試題的命制及分析，以幫助學生更好地解答新情境試題。

三、新情境試題命制方法例析

接下來筆者嘗試從命題來源、命題意圖和題目的確定三個方面進行試題的分類命制展示。

1.科學史類

命制考查細胞凋亡相關知識的試題時如果直接列出細胞凋亡相關特征，就沒有體現(xiàn)出新情境，只是單純地考查學生對細胞凋亡相關知識的記憶，不能體現(xiàn)出對學生分析問題的能力的考查。筆者通過搜索細胞凋亡方面的科學史發(fā)現(xiàn)，德國生物學家Flemming W.觀察卵巢濾泡細胞死亡時發(fā)現(xiàn)了細胞凋亡的現(xiàn)象。澳大利亞的一位病理學家John Kerr 發(fā)現(xiàn)結扎大鼠門靜脈后，大鼠肝細胞漸漸轉變成若干個細胞質團。這些死亡細胞內有完整的溶酶體，從組織中脫落下來并被吞噬細胞吞噬消化，且沒有發(fā)生炎癥反應。通過以上資料，可以提煉出合適的題干考查細胞凋亡相關知識。

材料的處理：

上述科學史中并沒有出現(xiàn)“細胞凋亡”這樣的詞語，但是描述的內容包含了細胞凋亡的一些特征，選取這樣的材料可以考查學生對細胞凋亡相關知識的理解，所以在確定題干的時候就要將材料進一步地優(yōu)化，精煉語言，使之能被高中生看懂，且不出現(xiàn)“細胞凋亡”這一詞語。

【例1】德國生物學家Flemming W.觀察到卵巢濾泡細胞死亡時伴隨染色質的水解，澳大利亞病理學家John Kerr 觀察到在局部缺血的情況下，大鼠肝細胞轉化為細胞質團，并且發(fā)現(xiàn)死亡細胞內的溶酶體沒有被破壞，死亡細胞被吞噬消化，不發(fā)生炎癥反應。下列有關說法正確的是 （ ）

A.以上資料描述的是細胞壞死

B.死亡細胞被吞噬消化屬于體液免疫

C.以上過程的發(fā)生是受基因控制的

D.人胚胎發(fā)育過程中尾的消失與此過程相同

【參考答案】CD

【試題分析】題干中死亡細胞內的溶酶體沒有被破壞，死亡細胞被吞噬消化，不發(fā)生炎癥反應，說明是細胞凋亡，A 錯誤；死亡細胞被吞噬消化屬于非特異性免疫，B 錯誤；以上過程是細胞凋亡，細胞凋亡是受基因控制的，C 正確；人胚胎發(fā)育過程中尾的消失屬于細胞凋亡，D 正確。

2.知識拓展類

若要以知識拓展類內容作為命題素材，就需要教師從生產(chǎn)、生活中或者大學教材中搜集可以與高中知識相結合的知識。

比如，為了考查激素調節(jié)必備知識，筆者以朱大年編寫的《生理學（第8 版）》大學教材第401 頁血液中鈣和磷的調節(jié)示意圖為背景，考查學生獲取信息的能力和思維認知能力。

材料的處理：

大學教材中的語言描述都非常專業(yè)化，有很多名詞縮寫，有些說法學生很難理解，這就要求教師在整理題干時要盡量簡潔，應利用高中生所能理解的方式進行描述。如果有圖解或表格，要標明相關信息，不能讓學生在理解上出現(xiàn)偏差。

【例2】鈣、磷代謝調節(jié)激素分別通過對各自靶細胞的作用，維持血鈣、血磷水平和骨代謝之間的穩(wěn)態(tài)，其作用關系如圖。下列相關敘述中錯誤的是 （ ）

（注：25-OHD3：25 -羥維生素D3；CT：降鈣素；鈣三醇：1，25 -二羥維生素D3；PTH：甲狀旁腺激素）

A.PTH 和CT 之間既有協(xié)同作用又有拮抗作用

B.補鈣的同時最好補充鈣三醇

C.鈣三醇的合成存在反饋調節(jié)

D.PTH 的作用沒有特異性

【參考答案】D

【試題分析】PTH 和CT 在調節(jié)血鈣方面屬于拮抗作用，在調節(jié)血磷方面屬于協(xié)同作用，A 正確；鈣三醇可以促進機體對鈣的吸收，所以補鈣的同時補充鈣三醇有利于鈣的吸收，B 正確；通過圖示可知，鈣三醇過多時會抑制1α-羥化酶的活性，從而抑制鈣三醇的生成，此過程存在負反饋調節(jié)，C 正確；通過圖示可知PTH 的作用是增加血鈣、降低血磷，具有特異性，D 錯誤。

3.論文類

教師可以通過某些微信公眾號或中國知網(wǎng)等期刊網(wǎng)站獲取最新研究成果和論文，從中篩選合適的信息作為試題的新情境。比如，若要考查細胞呼吸相關的知識，通過在中國知網(wǎng)搜索關鍵詞“厭氧呼吸”，發(fā)現(xiàn)名為《可同時進行兩種厭氧呼吸的細胞》的文章，這篇文章研究的內容比較新穎。原文研究了部分植物細胞、霉菌等可能存在兩種厭氧呼吸途徑中關鍵的基因，而且能夠同時表達產(chǎn)生乳酸和乙醇，這一研究顛覆了高中所學的相關知識，即每種生物只有一種無氧呼吸方式。所以，這一類型的背景信息可以考查學生學以致用和分析問題的能力。

材料的處理：

科技論文一般都篇幅較長且專業(yè)性很強，大部分高中生理解起來比較困難，這就要求教師在選取科技論文作為命題材料時要注意從中選取有效的信息作為新情境，同時還要降低難度。如果有一些超綱內容不能剔除，則要給出相應的解釋與補充。

【例3】據(jù)研究報道，在澇脅迫條件下玉米幼苗根部可同時產(chǎn)生乙醇和乳酸。這說明一種細胞可以有兩種無氧呼吸的方式。微生物一般只有一種無氧呼吸方式，但是通過轉基因的方法可以使微生物出現(xiàn)新的代謝途徑。例如，科學家將乳酸脫氫酶基因導入酵母（轉基因酵母），從而使其具有兩條無氧呼吸途徑。請據(jù)此回答下列問題：

（1）無論哪一種呼吸方式，其呼吸的第一階段的產(chǎn)物都相同，呼吸第一階段的場所及產(chǎn)物分別是_________________、____________________________________。

（2）不同的呼吸方式其產(chǎn)物不同的直接原因是_____________________________________。在澇脅迫條件下玉米幼苗根部可進行無氧呼吸的意義是_____________________________________。玉米幼苗根能否長時間進行無氧呼吸？原因是什么？_____________________________。

（3）請設計實驗證明轉基因酵母具有兩條無氧呼吸途徑。（材料：普通酵母、轉基因酵母、培養(yǎng)液，其他需要的材料任選）

【參考答案】（1）細胞質基質 丙酮酸和[H]（2）酶的種類不同 保證玉米幼苗根部在缺氧的條件下可以獲得能量 不能，原因是無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸或酒精會損害根 （3）第一組在無氧條件下培養(yǎng)普通酵母，第二組在無氧條件下培養(yǎng)轉基因酵母，然后用酸性重鉻酸鉀檢驗培養(yǎng)液，分別測培養(yǎng)液的pH；結果兩組培養(yǎng)液均可使酸性重鉻酸鉀變?yōu)榛揖G色，第二組的pH 小于第一組，可以證明轉基因酵母產(chǎn)生了乙醇和乳酸，說明轉基因酵母具有兩條無氧呼吸途徑。

【試題分析】（1）細胞呼吸第一階段的場所是細胞質基質,發(fā)生的變化是葡萄糖被分解為丙酮酸和[H]，并釋放少量能量。

（2）不同的呼吸方式其產(chǎn)物不同的原因是催化反應的酶的種類不同。在澇脅迫條件下玉米幼苗根缺氧，不能通過有氧呼吸途徑獲取能量，但是可以通過無氧呼吸獲取生命活動所需的能量。但玉米幼苗根不可以長時間進行無氧呼吸，因為無氧呼吸產(chǎn)生大量的酒精和乳酸會損害根。

（3）要證明轉基因酵母具有兩條厭氧呼吸途徑，最好的方法是檢測其產(chǎn)物是否含有乙醇和乳酸。

4.新聞報道類

一般來講，報紙、電視、廣播等權威媒體傳播的新聞資訊都是比較真實的，所以教師可以通過這些渠道獲取與生物學知識有關的新聞資料，將獲取的資料進行綜合整理，融合高中生物學的相關知識作為命題的材料。

比如筆者在閱讀新聞時注意到一個新發(fā)現(xiàn)的遺傳病基因SLC52A2 變異導致純紅細胞再生障礙性貧血，全球只發(fā)現(xiàn)過兩例。

材料的處理：

新聞報道類內容主要面對的是廣大民眾，為了讓廣大民眾能夠理解，其具有趣味、可讀的特點，所以很大的篇幅都是解說性的，專業(yè)性也不是很強。基于以上特點，教師在處理此類材料時對于一些不影響學生理解的內容，能刪則刪，選取需要考查的生物學相關知識，并且改變一些表述方法，使新聞報道中的生物學問題體現(xiàn)在題干當中。

【例4】據(jù)2021 年5 月4 日報道，某患者吃了幾個月的維生素B2，他的純紅細胞再生障礙性貧血被治愈了。此病通過基因檢測發(fā)現(xiàn)是由于基因SLC52A2 變異導致維生素B2代謝紊亂，維生素B2代謝紊亂導致造血功能障礙和神經(jīng)系統(tǒng)異常。目前此類遺傳病全球只發(fā)現(xiàn)了兩例。下列有關說法中錯誤的是 （ ）

A.純紅細胞再生障礙性貧血的根本原因是基因突變

B.基因突變具有低頻性

C.基因檢測的原理是DNA 具有多樣性

D.此類病說明基因與性狀不是一一對應的

【參考答案】C

【試題分析】純紅細胞再生障礙性貧血是基因SLC52A2 變異導致的，A 正確；此類病在全球發(fā)現(xiàn)的病例很少，說明基因突變具有低頻性，B 正確；基因檢測的原理是DNA 具有特異性，C 錯誤；基因SLC52A2 變異導致造血功能障礙和神經(jīng)系統(tǒng)異常，說明基因與性狀的關系不是一一對應的，D 正確。

四、總結與反思

綜上所述，高中生物新情境試題的命制，要注意與生產(chǎn)、生活相聯(lián)系，讓學生能夠利用生物學思想去思考問題、解決問題，逐步提高學生的學科核心素養(yǎng)水平。

命制的新情境試題要體現(xiàn)學科核心素養(yǎng)，是未來高考題命制及其他各類考試中命題的指南。這對新課程改革推進及高校從專業(yè)領域中選拔出一批優(yōu)秀人才具有十分重要的現(xiàn)實意義。新情境試題的命制是一項難度較大且創(chuàng)新性較強的工作，所以一線教師要不斷研究和實踐，逐漸提高自身的命題能力。在學科核心素養(yǎng)的背景下，教師命制的試題要以學科核心素養(yǎng)為核心，要能夠檢測出學生的學科核心素養(yǎng)水平。