基于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的情境化命題初探

唐東輝

（江蘇省南通市天星湖中學(xué) 江蘇南通 226010）

《中國高考評價體系》指出，情境是考查的載體，通過選取適宜的素材，再現(xiàn)學(xué)科理論產(chǎn)生的場景或是呈現(xiàn)現(xiàn)實中的問題情境，讓學(xué)生在真實的背景下運用必備知識和關(guān)鍵能力去解決實際問題，全面綜合地展現(xiàn)出學(xué)科素養(yǎng)。因此，高中生物學(xué)試題的命制應(yīng)注重將知識立意向能力立意的轉(zhuǎn)變，通過創(chuàng)設(shè)一定的問題情境，合理設(shè)問，指向?qū)W科核心素養(yǎng)的不同水平。

1 情境化命題對生物學(xué)教學(xué)的意義

考試評價體系中的“情境”即“問題情境”，是指真實的問題背景，以問題或任務(wù)為中心構(gòu)成的活動場域。生物學(xué)情境化命題主要著眼于學(xué)生熟識的生產(chǎn)生活實踐、生物學(xué)實驗、生物科學(xué)史及科學(xué)研究前沿與成果，創(chuàng)設(shè)新情境，命制新試題，以促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升。

1.1 有利于引導(dǎo)教師的情境化教學(xué)

情境認(rèn)知理論認(rèn)為，知識是在真實情境中產(chǎn)生，知識的理解和掌握離不開具體情境的支撐。學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向的課堂教學(xué)要求生物學(xué)教師更新教學(xué)理念，積極探索情境化教學(xué)，通過創(chuàng)設(shè)真實的、具有學(xué)科特色的問題情境，讓學(xué)生在情境中提升對知識的理解與應(yīng)用，真正發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)?；谇榫郴}的意義在于以立意新穎的情境試題為載體，引導(dǎo)教師轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，注重把生物學(xué)知識融于情境，讓學(xué)生直觀感受到知識的原始形式，增強(qiáng)感受力和理解力，進(jìn)而增強(qiáng)創(chuàng)造力。

1.2 有利于促進(jìn)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)

知識往往在情境中生成與顯現(xiàn)，情境可以使枯燥乏味的的知識產(chǎn)生豐富的附著點和切實的生長點。在日常教學(xué)和命題中，教師創(chuàng)設(shè)學(xué)生熟悉的生活場景、真實的生物學(xué)實驗現(xiàn)象、科學(xué)研究成果等情境，讓學(xué)生在情境中生發(fā)對事物原初性的感受，激發(fā)其內(nèi)在探究生命現(xiàn)象的渴望，從而促進(jìn)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)，在理論知識和應(yīng)用實踐的交互碰撞中真正理解、掌握和運用知識，提升自身綜合能力。

1.3 有利于落實學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價值的集中表現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。情境化命題以中國高考評價體系中的“一核四層四翼”為導(dǎo)向，通過創(chuàng)設(shè)新情境讓學(xué)生置身于真實的問題情境中，感悟?qū)W習(xí)與實際生活的聯(lián)系，學(xué)會用所學(xué)知識解釋并解決生活中的生物學(xué)現(xiàn)象或問題，綜合考查生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任，以實現(xiàn)育人目標(biāo)。

2 情境化命題的實例解析

真實的生物學(xué)問題情境以知識為基礎(chǔ)，注重能力考查，具有價值引領(lǐng)和素養(yǎng)導(dǎo)向的作用，能綜合考查學(xué)生知識運用和遷移能力。在生物學(xué)試題中，不同情境與學(xué)生的生活、學(xué)習(xí)關(guān)系的密切程度可能影響到他們對情境的理解和對試題的解答。

2.1 基于生活實踐的情境化命題

生活實踐情境是指學(xué)生日常生活或社會實踐中常見的生物學(xué)現(xiàn)象和問題。這類試題情境貼近學(xué)生的現(xiàn)實生活，考查學(xué)生的知識運用與遷移能力。

【例1】圖1表示正常人血壓下降時的部分調(diào)節(jié)途徑，其中腎素是腎小球某些細(xì)胞分泌的一種酶，能將血漿中的血管緊張素原轉(zhuǎn)變成血管緊張素。血管緊張素能促進(jìn)小動脈血管的收縮，也能刺激腎上腺合成并分泌醛固酮，醛固酮可以促進(jìn)腎小管對Na+的重吸收。

圖1 正常人血壓下降時的部分調(diào)節(jié)途徑

（1）人體內(nèi)調(diào)節(jié)血壓變化的中樞位于______（結(jié)構(gòu)）。興奮由感受器傳到神經(jīng)中樞的過程中，神經(jīng)纖維膜外局部電流方向與興奮傳導(dǎo)方向______（“相同”或“相反”）。

（2）臨床上，若病人大量失血，血液中血管緊張素含量將______。原發(fā)性醛固酮增多癥病人會表現(xiàn)為血壓升高，原因是______________，導(dǎo)致血容量增加。

（3）醫(yī)學(xué)研究表明，高血壓患者在冬季更應(yīng)該加強(qiáng)防護(hù)，原因之一是寒冷刺激引起人皮膚血管收縮，使得血液對大血管壁的壓力增大。寫出此調(diào)節(jié)過程的反射?。ㄓ梦淖趾图^作答）：________________。

（4）結(jié)合生活經(jīng)驗，請你對高血壓患者提出一項飲食注意事項，并簡要說明理由。______________。

參考答案：（1）腦干 相反（2）增多 Na＋含量增加，滲透壓上升，血量增加（3）冷覺感受器→傳入神經(jīng)→下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞→傳出神經(jīng)→效應(yīng)器（血管收縮）（4）減少食鹽的攝取，降低血液中Na＋的濃度，減少血量，降低血壓

分析：本題以血壓的平衡調(diào)節(jié)為情境，是對大概念“生命個體的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)，各結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)統(tǒng)一共同完成復(fù)雜的生命活動，并通過一定的調(diào)節(jié)機(jī)制保持穩(wěn)態(tài)”的考查。試題情境源于生活，具有基礎(chǔ)性和應(yīng)用性。在問題設(shè)置時，第（1）（3）題要運用結(jié)構(gòu)與功能觀分析反射弧的組成以及興奮的傳導(dǎo)，指向生命觀念的考查（水平3）；第（2）題分析血壓下降后的調(diào)節(jié)模型，闡明相關(guān)激素的含量與某些疾病導(dǎo)致血壓變化的原因，側(cè)重考查科學(xué)思維（水平3）；第（4）題基于穩(wěn)態(tài)與平衡的觀念，崇尚健康文明的生活方式，屬于對社會責(zé)任的考查（水平3）。

2.2 基于生物學(xué)實驗的情境化命題

生物學(xué)是基于實驗的科學(xué)，教學(xué)中的演示實驗、學(xué)生分組實驗、課后探究實驗、自主創(chuàng)新實驗等均可用于創(chuàng)設(shè)試題情境。實驗情境化試題源于學(xué)生真實的體驗，給學(xué)生一種親切感，易于拓展學(xué)生的思路。

【例2】香菜是一種耐鹽堿的經(jīng)濟(jì)作物。為探究不同鹽濃度對香菜葉綠素含量的影響，生物興趣小組利用兩種方法提取色素并測定葉綠素含量，過程如圖2所示。請回答：

圖2 提取色素并測定葉綠素含量的兩種方法示意圖

（1）方法A中，加石英砂的目的是______，同時還應(yīng)添加一定量的______以防止葉綠素被破壞。

（2）方法A、B中，研磨后需靜置一段時間的原因是______，獲得的濾液和上清液應(yīng)用______（試劑）定容后測定并計算葉綠素含量。

（3）經(jīng)分光光度計測定，不同鹽濃度對香菜葉綠素含量的影響如圖3所示。

圖3 不同鹽濃度對香菜葉綠素含量的影響

①實驗中鹽濃度范圍設(shè)置的依據(jù)是______。

參考答案：（1）有助于研磨充分 碳酸鈣（CaCO3）（2）充分提取色素 提取劑（3）①鹽堿地的鹽濃度②方法B 液氮處理能充分破碎細(xì)胞釋放葉綠素 溫度低能降低葉綠素的降解（或時間短能降低葉綠素的降解，或離心能減少葉綠素的損失）

分析：本題以“提取和分離葉綠體色素”為情境，以實驗流程及數(shù)據(jù)為呈現(xiàn)方式，考查學(xué)生的基本實驗技能以及對實驗現(xiàn)象、結(jié)果進(jìn)行分析與解釋等實驗探究能力。試題中主要圍繞這些關(guān)鍵能力進(jìn)行設(shè)問，問題（1）（2）要求學(xué)生基于“不同鹽濃度對香菜葉綠素含量的影響”這一可探究的生物學(xué)問題，熟練使用常見的實驗器具，制訂合理的實驗方案并實施，指向科學(xué)探究素養(yǎng)的考查（水平3）；問題（3）要求學(xué)生依據(jù)實驗數(shù)據(jù)展開探討，通過歸納概括闡明個人觀點，體現(xiàn)了對科學(xué)思維素養(yǎng)的考查（水平3）。

2.3 基于生物科學(xué)史的情境化命題

生物科學(xué)史體現(xiàn)了科學(xué)家發(fā)現(xiàn)問題、尋找證據(jù)、合理推理和得出結(jié)論的探索歷程。試題以生物科學(xué)史為情境，既可以加深學(xué)生對知識的理解，又引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)精神，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

【例3】1943年3月，艾弗里在洛克菲勒理事會上首次介紹了肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗過程，主要步驟如下。相關(guān)敘述正確的是 （ ）

①用去氧膽酸鹽溶液處理S型鏈球菌，再加乙醇得到乳白色沉淀。

②用鹽溶液溶解沉淀，再用氯仿抽提去除蛋白質(zhì)，最后加乙醇得到沉淀。

③用鹽溶液溶解沉淀，加多糖水解酶處理4～6 h后，再用氯仿抽提并用乙醇沉淀。

2.反腐倡廉建設(shè)與作風(fēng)建設(shè)又緊密聯(lián)系。（1）反腐倡廉建設(shè)和作風(fēng)建設(shè)都是黨的建設(shè)的重要內(nèi)容。黨的十七大以前，黨的建設(shè)主要指思想建設(shè)、組織建設(shè)、作風(fēng)建設(shè)以及制度建設(shè)“四大建設(shè)”，黨的十七大把反腐倡廉建設(shè)作為一項獨立的建設(shè)內(nèi)容納入黨的基礎(chǔ)建設(shè)序列中。于是，黨的“四大建設(shè)”變成了“五大建設(shè)”，即思想建設(shè)、組織建設(shè)、作風(fēng)建設(shè)、制度建設(shè)和反腐倡廉建設(shè)。黨的十八大在肯定“五大建設(shè)”的基礎(chǔ)上，將內(nèi)部順序排列微調(diào)為思想建設(shè)、組織建設(shè)、作風(fēng)建設(shè)、反腐倡廉建設(shè)和制度建設(shè)，這是對黨的建設(shè)主要內(nèi)容的最新闡述。由此可見，反腐倡廉建設(shè)和作風(fēng)建設(shè)共同存在于黨的基礎(chǔ)建設(shè)序列之中，是新時期黨的建設(shè)的重要內(nèi)容和關(guān)鍵著力點。

④用鹽溶液溶解沉淀制得細(xì)胞提取物，加入R型活菌混合培養(yǎng)，觀察到轉(zhuǎn)化成功。

A.步驟①中去氧膽酸鹽處理的目的是破碎S型菌細(xì)胞，釋放胞內(nèi)物質(zhì)

B.步驟②運用的原理是蛋白質(zhì)和DNA都不溶于氯仿和乙醇

C.步驟③選擇多糖水解酶去除溶液中的多糖利用了酶的高效性

D.步驟④中轉(zhuǎn)化成功的標(biāo)志是細(xì)菌培養(yǎng)基上僅出現(xiàn)S型菌菌落

參考答案：A。

分析：本題以遺傳物質(zhì)探索歷程的經(jīng)典實驗為素材命制試題，要求學(xué)生能結(jié)合實驗原理及目的對實驗方案進(jìn)行科學(xué)評析，考查了學(xué)生的科學(xué)探究能力（水平3）?？茖W(xué)發(fā)現(xiàn)是一個不斷修正和完善的過程，以科學(xué)史作為命題的情境還能引導(dǎo)學(xué)生同科學(xué)家一起對生物學(xué)現(xiàn)象不斷地質(zhì)疑和論證，揭示問題的實質(zhì)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維（水平3）的重要途徑之一。

2.4 基于科學(xué)研究的情境化命題

綜觀近年來的高考，試題情境更多的來源于真實的科學(xué)研究。此類選材主要圍繞人們所關(guān)注的生物學(xué)現(xiàn)象或問題，不僅可以考查學(xué)生相應(yīng)的能力水平，還可以讓學(xué)生，在解決問題中感受到生物學(xué)知識與原理在生產(chǎn)實踐中的廣泛應(yīng)用。

【例4】乙型腦炎和偽狂犬病是豬的兩種常見傳染病。圖4是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)能同時預(yù)防這兩種病疫苗的流程圖，其中PrM為乙型腦炎的特異性抗原基因，PK、gG、gD為偽狂犬病的主要抗原基因，TK為偽狂犬病的毒性基因，pgG為啟動子，BamHⅠ和EcoRⅠ為兩種限制酶，其識別序列及切割位點分別是G↓GATCC、G↓AATTC。請回答下列問題：

圖4 蛋白疫苗與病毒疫苗制備的部分過程示意圖

（1）過程①所需的酶有______和______。下列四種引物中適用于過程①的一對引物是______。

P1：5′TTGGATCCATGGAAGGCTCAATCATGTG3′

P2：5′CACAAGCTTAGATGACGTATCCAAGGAG3′

P3：5′TACGGTACCTTAGGGGTTAAGTGGG 3′

P4：5′GCGAATTCTAACTGTAAGCCGGAGCG 3′

（2）過程②所需的酶有______。過程③中要用Ca2+處理大腸桿菌，其目的是______。

（3）重組偽狂犬病毒中不帶TK基因的優(yōu)點是_________________________________________。

（4）將獲得的病毒疫苗注射到豬體內(nèi)，一方面病毒中抗原基因在豬細(xì)胞中大量表達(dá)，誘導(dǎo)豬獲得______免疫；另一方面______，使得病毒疫苗具有用量小、作用更持久等優(yōu)點。

參考答案：（1）反（逆）轉(zhuǎn)錄 Taq酶 P1和P4（2）限制酶和DNA連接酶 使大腸桿菌成為感受態(tài)細(xì)胞（3）不具毒性，注射后不會引發(fā)豬患?。?）體液和細(xì)胞（特異性） 病毒在動物體內(nèi)可增殖并長期保留

分析：本題以“表達(dá)乙腦病毒PrM基因重組偽狂犬病病毒的構(gòu)建”這一科研成果為情境，考查重要概念“基因工程是一種重組DNA技術(shù)”，應(yīng)用性、綜合性較強(qiáng)。為突出對生命觀念的考查，問題（1）（2）圍繞結(jié)構(gòu)與功能觀，考查基因工程中酶、引物以及方法技術(shù)的選擇（水平3）；問題（3）依據(jù)模型分析并闡明重組偽狂犬病病毒在生產(chǎn)實踐中優(yōu)點，突出了學(xué)生科學(xué)思維的考查（水平4）；問題（4）能利用穩(wěn)態(tài)與平衡等觀念解釋疫苗的作用，并能對疫苗的效果作出理性解釋，體現(xiàn)了當(dāng)代中學(xué)生應(yīng)具備的社會責(zé)任（水平4）。

3 情境化命題的實踐反思

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出：生物學(xué)試題素材應(yīng)貼近學(xué)生生活實際，以真實問題情境組織命題?？梢?，情境化命題是教學(xué)評價的趨勢和要求，只有通過新情境，才能考查學(xué)生的理解力、實驗探究能力、解決問題能力以及創(chuàng)新能力，最終指向?qū)W生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

情境是實現(xiàn)命題立意的載體，也是如實表達(dá)立意的保證。在情境化命題實踐中，教師要確保情境的真實性。素材必須來源于權(quán)威圖書或期刊，教師對素材的處理應(yīng)當(dāng)遵循事實。只有情境真實，才能考查學(xué)生獨立思考的能力、運用所學(xué)的生物學(xué)知識分析并解決問題的能力。情境化命題時，教師要注意綜合性，要盡量減少針對單一知識點或能力點的考查，應(yīng)圍繞特定情境設(shè)置一組具有內(nèi)在聯(lián)系的、指向核心素養(yǎng)的問題或任務(wù)，全面展現(xiàn)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)水平。同時，情境化命題應(yīng)注意適度的開放性，在問題或任務(wù)設(shè)置時要打破學(xué)生的思維定式，引導(dǎo)學(xué)生從新的角度和新的方式去思考，用創(chuàng)新性思維的方式回答問題，發(fā)展思維能力。