基于PISA 情境化試題的命制分析

甘肅 張羅國

情境化試題的命制是當前教育測量與評價領(lǐng)域關(guān)注的熱點問題，《普通高中生物學(xué)課程標準（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）指出，高考命題應(yīng)“以情境任務(wù)作為試題主要載體，讓學(xué)生在個人體驗、社會生活和學(xué)科認知等特定情境中完成不同的學(xué)習(xí)任務(wù)，以呈現(xiàn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的多樣化表現(xiàn)”，這更是明確了情境化試題在評價學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)上的重要作用。

PISA，即國際學(xué)生評估項目，是一個在國際教育評估研究中具有廣泛影響力的評估項目，PISA 評估的一個主要領(lǐng)域是科學(xué)素養(yǎng)，包括科學(xué)情境、科學(xué)知識、科學(xué)能力和科學(xué)態(tài)度四個要素，其中科學(xué)情境是最基本的要素。

1.PISA 科學(xué)情境

真實是PISA 科學(xué)試題情境的鮮明特點，PISA 的科學(xué)情境根據(jù)現(xiàn)實世界分為個人的（自我、家庭和群體）、社會的（社區(qū)）和全球的（世界范圍內(nèi)的生存）三個層次。具體又可將內(nèi)容劃分為生活健康、自然資源、環(huán)境、危害和科技前沿等五大范疇。這樣三大層級和五個領(lǐng)域相互交叉就會形成15 種科學(xué)情境（如表1）。

表1 PISA 的科學(xué)情境

續(xù)表

2.近三年全國卷理綜生物PISA 情境化試題考查情況

筆者統(tǒng)計近三年全國卷理綜生物PISA 情境化試題考查情況如表2 所示。

表2 2018—2020 年全國卷理綜生物PISA 情境化試題考查分布

續(xù)表

由表2 可知，情境化試題在高考理綜生物卷中占比都較高，充分體現(xiàn)了《課程標準》的要求，主要考查生活健康、環(huán)境、實驗探究，特別要注意的是以新情境和真實情境為載體的實驗探究類試題將逐步成為考查的重點和難點。

3.試題命制思路

命制情境化試題，要以學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，準確把握學(xué)科核心素養(yǎng)、學(xué)科知識、真實情境與實際問題之間的內(nèi)在聯(lián)系，通過合理選材、恰當設(shè)問、命題表達以及試做修訂幾個環(huán)節(jié)最終呈現(xiàn)試題。具體過程如圖1 所示。

圖1 試題命制流程

4.PISA 情境化試題的實例分析

【例1】抗體可分為中和性表面抗體和非中和性表面抗體，中和性表面抗體與病毒結(jié)合阻止病毒進入細胞；非中和性表面抗體與病毒結(jié)合，介導(dǎo)免疫細胞吞噬、清除病毒，圖2 為新型冠狀病毒侵染人體肺部上皮細胞的過程，請回答下列問題：

圖2 新型冠狀病毒侵染人體肺部上皮細胞的過程

（1）當病毒侵入肺部上皮細胞后，利用___________（填有機物），合成新的病毒顆粒，在此過程中，___________細胞會識別并裂解被感染的細胞。

（2）ACE2 是一種跨膜糖蛋白，據(jù)圖可分析其作用是______________________________。

（3）抗ACE2 抗體可結(jié)合新型冠狀病毒顆粒表面的S 蛋白，從而阻斷___________，這種抗體屬于___________抗體。

（4）已知新型冠狀病毒可被NP-Cy3 專一熒光染料染色，通過熒光顯微鏡可觀察到被染成紅色的新型冠狀病毒，現(xiàn)要驗證ACE2 是新型冠狀病毒感染細胞的一個重要受體，請根據(jù)所給材料設(shè)計實驗并預(yù)期實驗結(jié)果。

材料：表達ACE2 的HeLa 細胞，不表達ACE2 的HeLa 細胞，新型冠狀病毒，NP-Cy3 熒光染料，熒光顯微鏡

實驗設(shè)計：_______________________________________________________________________；

實驗結(jié)果：_______________________________________________________________________ 。

【參考答案】（1）細胞自身的氨基酸分子、核苷酸分子（以及脂類分子）效應(yīng)T（2）ACE2 可與新型冠狀病毒S 蛋白結(jié)合，介導(dǎo)病毒進入細胞內(nèi)（3）病毒進入細胞 中和性表面（4）實驗設(shè)計：分別用表達ACE2 和不表達ACE2 的HeLa 細胞進行新型冠狀病毒感染實驗，之后進行NP-Cy3 染色，一段時間后通過熒光顯微鏡觀察細胞染色情況 實驗結(jié)果：表達ACE2 的HeLa 細胞中觀察到紅色熒光，不表達ACE2 的HeLa 細胞中觀察不到紅色熒光

【具體分析】本題以2020 年初在全球范圍內(nèi)暴發(fā)的新型冠狀病毒為材料，內(nèi)容來自相關(guān)科研論文，通過對文獻資料取舍、加工，再結(jié)合學(xué)生實際進行合理問題設(shè)置，最后通讀、試做而成型，本題主要涉及病毒增殖和免疫調(diào)節(jié)兩大知識點，以此為基礎(chǔ)，考查學(xué)生生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)，該題組的各個試題基本信息詳見表3。

表3 例1 基本信息表

【例2】（原創(chuàng)）東海原甲藻與中肋骨條藻是我國近海主要的兩個赤潮藻種，幾乎每年都會引發(fā)大規(guī)模的赤潮，對海洋養(yǎng)殖業(yè)構(gòu)成極大威脅。為了解浮游植物種間競爭在赤潮發(fā)生中的作用，研究者設(shè)計了東海原甲藻與中肋骨條藻的共培養(yǎng)實驗，結(jié)果如圖3 所示。請回答下列問題：

圖3 共同培養(yǎng)的藻類細胞密度

（1）大規(guī)模的赤潮對海洋養(yǎng)殖業(yè)構(gòu)成極大威脅，導(dǎo)致海洋赤潮的原因是___________________________________________________________________。

（2）據(jù)圖可知，共培養(yǎng)時，東海原甲藻與中肋骨條藻的種間關(guān)系為__________________。

（3）請從保護我國近海水域環(huán)境出發(fā)，提出幾條合理建議。

______________________________________________________________________________________

（4）有人認為，兩藻類共培養(yǎng)時，中肋骨條藻依靠他感作用（一種植物通過向體外分泌代謝過程中的化學(xué)物質(zhì)，對其他植物產(chǎn)生直接或間接的影響）獲取優(yōu)勢，請就所給實驗材料設(shè)計實驗加以驗證是否具有他感作用。

材料：中肋骨條藻，東海原甲藻，中肋骨條藻的無藻細胞濾液，東海原甲藻的無藻細胞濾液，正常培養(yǎng)液。

【參考答案】（1）N、P 等元素的富集（2）競爭（3）禁用含磷洗滌劑；控制城市污水和工業(yè)污水排放；合理開發(fā)海水養(yǎng)殖業(yè)，引入對水質(zhì)有凈化作用的養(yǎng)殖品種；進行多品種混養(yǎng)、輪養(yǎng)，建立生態(tài)養(yǎng)殖系統(tǒng)（4）設(shè)置甲、乙、丙、丁四組實驗，分別做如下處理：甲組用一定量的中肋骨條藻的無藻細胞濾液培養(yǎng)中肋骨條藻；乙組用與甲組等量的正常培養(yǎng)液培養(yǎng)中肋骨條藻；丙組用一定量的中肋骨條藻的無藻細胞濾液培養(yǎng)東海原甲藻；丁組用與丙組等量的正常培養(yǎng)液培養(yǎng)東海原甲藻；定期檢測觀察中肋骨條藻細胞的數(shù)量。

實驗結(jié)果及結(jié)論：

若甲組與乙組中肋骨條藻細胞數(shù)量變化一致，具有相近的生長趨勢，丙組與丁組東海原甲藻細胞數(shù)量變化一致，具有相近的生長趨勢，則說明中肋骨條藻獲取競爭優(yōu)勢不是依靠他感作用。反之則說明存在他感作用。

【具體分析】本題通過真實的海洋赤潮情境進行命題，內(nèi)容來自相關(guān)科研論文，通過選取與高中生物知識點契合度高的內(nèi)容、圖示進行優(yōu)化處理而成型，考查種間關(guān)系及環(huán)境保護，意在考查學(xué)生獲取信息的能力、實驗與探究能力和語言表述能力等，突出考查學(xué)生生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)，該題組的各個試題基本信息詳見表4。

表4 例2 基本信息表

5.PISA 情境化試題命制反思及啟示

5.1 試題應(yīng)重視情境類型的綜合設(shè)計

“實踐環(huán)境”和“學(xué)科知識與思維方式”是構(gòu)成情境試題的兩大要素。從宏觀層面看，一套高考綜合生物試卷由多道情境試題組成，其中材料閱讀型試題構(gòu)成試卷的情境體系，學(xué)科知識和思維方式構(gòu)成試卷的問題體系，傳統(tǒng)的試題模式側(cè)重于試卷問題系統(tǒng)的設(shè)計，往往忽視情境體系的設(shè)計，缺乏突出社會意義和應(yīng)用價值的機制。PISA情境試題充分注重生活健康、自然資源、環(huán)境保護、科技前沿等與學(xué)科本體的整體設(shè)計。因此，選擇情境材料時需要進一步結(jié)合社會生活情境，進行綜合設(shè)計。從微觀層面來看，情境化問題的優(yōu)化應(yīng)針對不同類型情境與相關(guān)學(xué)科知識和思維方式，學(xué)生體驗與學(xué)生作答之間的關(guān)系進行設(shè)計。例如，對于社會生活的情境，由于它與學(xué)生生活密切相關(guān)，與情境設(shè)計相關(guān)的實踐活動可以突出其社會意義和應(yīng)用價值。對于學(xué)科的本體情境而言，其抽象化和概念化降低了學(xué)生運用學(xué)科知識和思維方式的可能性。因此，設(shè)計和使用情境材料來解決實際問題時，選擇典型和適當?shù)那榫巢牧巷@得非常重要。

5.2 試題應(yīng)體現(xiàn)情境的交互屬性

單一的情境會導(dǎo)致學(xué)生作答思維模式化（機械化記憶或模式化解讀），即定式思維，極大限制了學(xué)生素養(yǎng)的多樣化發(fā)展。由于每道試題空間有限，即便是PISA 科學(xué)情境試題也是如此，所以PISA 情境化試題設(shè)計需要提升情境化水平，加強學(xué)科知識、情境材料與思維方式三者之間的交互關(guān)系，在融合型試題設(shè)計上多做嘗試，從而促進學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的多樣化呈現(xiàn)。具體可以將生物相關(guān)考點巧妙融入到提供的試題情境中，使生活現(xiàn)實與測評指向的任務(wù)緊密結(jié)合，這樣便于學(xué)生在與問題情境持續(xù)的交互作用中進行理解、提煉、分析和完善，并最終通過探究找出應(yīng)對和解決問題的方法。

5.3 試題應(yīng)發(fā)揮情境的實踐功能

眾所周知，學(xué)生對情境類試題的作答基礎(chǔ)是對所提供的情境材料的全新認知，學(xué)生作答過程和結(jié)果的依據(jù)就是情境提供的顯性或隱性資源。因此，在命制PISA 情境化試題時應(yīng)充分利用現(xiàn)實生活情境資源，立足于情境提出問題、引發(fā)學(xué)生的認知沖突，順其自然地驅(qū)使學(xué)生進行思考和探索，讓學(xué)生運用所學(xué)知識嘗試著解決實際現(xiàn)象與真實事件中的問題，發(fā)揮情境的實踐功能，這也是試題需要有真實情境材料的目的。

總之，學(xué)生知識記憶和思維認知過程都應(yīng)以解決問題為基礎(chǔ)，這才有利于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。教師在命制情境化試題時應(yīng)深入考量其發(fā)揮認知功能和社會意義與應(yīng)用價值的雙重功能，進一步提升和優(yōu)化情境化試題的命制和表達方式，由此，情境化試題便能夠真正促使學(xué)生在作答中從“認知”走向“實踐”，進而呈現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)的多樣化表現(xiàn)。