基于核心素養(yǎng)的高考試題的命制方法和分類
——以2022年湖南高考卷為例

裴 柳

(河北省石家莊市第一中學)

能否有效開展學科素養(yǎng)的評價,直接關(guān)系到基于核心素養(yǎng)的教育改革的成效,所以命制科學有效的測評試題是未來學科教育工作研究的關(guān)鍵。高考試題是高考命題專家智慧的結(jié)晶,每一道都是經(jīng)過了精雕細琢,試題往往背景材料新穎,設(shè)問巧妙、獨到,下面以2022年湖南省生物高考試題為例對命制方法進行分類分析,為命制高質(zhì)量的原創(chuàng)試題提供思路參考和方法借鑒。

1.實驗拓展型

原題呈現(xiàn)原生質(zhì)體(細胞除細胞壁以外的部分)表面積大小的變化可作為質(zhì)壁分離實驗的檢測指標。用葡萄糖基本培養(yǎng)基和NaCl溶液交替處理某假單胞菌,其原生質(zhì)體表面積的測定結(jié)果如圖所示。下列敘述錯誤的是

(A)

A.甲組NaCl處理不能引起細胞發(fā)生質(zhì)壁分離,表明細胞中NaCl濃度≥0.3 mol/L

B.乙、丙組NaCl處理皆使細胞質(zhì)壁分離,處理解除后細胞即可發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原

C.該菌的正常生長和吸水都可導(dǎo)致原生質(zhì)體表面積增加

D.若將該菌先65℃水浴滅活后,再用NaCl溶液處理,原生質(zhì)體表面積無變化

試題分析該試題是在教材中質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗基礎(chǔ)上進行了多角度的拓展:

拓展1.實驗材料由成熟的植物細胞調(diào)整為也具有細胞壁的細菌;

拓展2.實驗材料由活細胞拓展為活細胞和死細胞兩種;

拓展3.實驗試劑由蔗糖溶液和清水置換為葡萄糖溶液和NaCl溶液;

拓展4.實驗處理方式由先蔗糖溶液再清水拓展為葡萄糖溶液和NaCl溶液多次交替處理;

拓展5.實驗結(jié)果由在顯微鏡下直接觀察轉(zhuǎn)化為原生質(zhì)體表面積變化的數(shù)據(jù)記錄,并以圖例這種直觀的形式呈現(xiàn)。

經(jīng)典的質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗經(jīng)過選材、試劑、實驗過程、實驗結(jié)果的呈現(xiàn)形式等多角度拓展、延伸,成為一道讓人耳目一新,側(cè)重綜合性考查的原創(chuàng)試題。

類型分析生物學是一門基于實驗的科學,實驗是生物學的靈魂。這類試題建立在教材實驗基礎(chǔ)上,能使考生很好地回顧實驗選材、方法、操作和相關(guān)知識點,凸顯考查的基礎(chǔ)性。而通過“拓展點”又可增加新穎度,激發(fā)考生的探究興趣,側(cè)重考查獲取信息能力、模型分析能力和實驗探究能力。原創(chuàng)該類試題的關(guān)鍵是通過查找資料和實驗探索找到合適的擴容點,在此基礎(chǔ)上將新舊實驗整合后設(shè)計出難度適宜、體現(xiàn)素養(yǎng)要求的考查角度。

2.情境延展型

原題呈現(xiàn)病原體入侵引起機體免疫應(yīng)答,釋放免疫活性物質(zhì)。過度免疫應(yīng)答造成機體炎癥損傷,機體可通過一系列反應(yīng)來降低損傷,如圖所示。下列敘述錯誤的是

(D)

A.免疫活性物質(zhì)可與相應(yīng)受體結(jié)合,從而調(diào)節(jié)神經(jīng)-內(nèi)分泌系統(tǒng)功能

B.適度使用腎上腺皮質(zhì)激素可緩解某些病原體引起的過度炎癥反應(yīng)

C.過度炎癥反應(yīng)引起的免疫抑制會增加機體腫瘤發(fā)生風險

D.圖中神經(jīng)遞質(zhì)與腎上腺皮質(zhì)激素對下丘腦分泌CRH有協(xié)同促進作用

試題分析該試題是在“下丘腦-垂體-甲狀腺”軸這一考生熟知的背景下,從多角度延展新情境,擴充信息量:

情境延展1.“下丘腦-垂體-甲狀腺”軸中把甲狀腺替換為腎上腺,由腎上腺進一步具化為腎上腺皮質(zhì);

情境延展2.通過增設(shè)免疫調(diào)節(jié)的信息,把神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)拓展為神經(jīng)-體液-免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò);

情境延展3.通過設(shè)置“感染”這一背景信息,由正常的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)延伸出病理分析;

情境延展4.結(jié)合“神經(jīng)遞質(zhì)和腎上腺皮質(zhì)激素均可作用于下丘腦”這一信息,在激素的反饋調(diào)節(jié)和分級調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上增加了信息分子間的協(xié)同(拮抗)作用的判定。

通過增設(shè)的一系列新情境,使試題對機體穩(wěn)態(tài)與平衡調(diào)節(jié)的考查進一步凸顯綜合性,同時為穩(wěn)態(tài)與平衡觀、整體觀等生命觀念,疾病與健康等社會責任的考查角度留足了余地。

類型分析該類原創(chuàng)試題以基礎(chǔ)知識為出發(fā)點,使考生容易找到解題的著眼點,同時通過外延出的系列情境擴大試題的思維容量,開發(fā)出能力考查路徑。原創(chuàng)這類試題的關(guān)鍵是通過查資料探尋到與基礎(chǔ)知識巧妙結(jié)合的新情境;設(shè)計考查角度時,除知識應(yīng)用和信息提取外,還要體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能觀、遺傳與進化觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀等相應(yīng)角度的生命觀念,最好還能落實辨別和揭穿偽科學、嘗試解決現(xiàn)實生活中的生物學問題等社會責任。

3.矛盾沖擊型

原題呈現(xiàn)稻蝗屬的三個近緣物種①日本稻蝗、②中華稻蝗臺灣亞種和③小翅稻蝗中,①與②、①與③的分布區(qū)域有重疊,②與③的分布區(qū)域不重疊。為探究它們之間的生殖隔離機制,進行了種間交配實驗,結(jié)果如表所示。下列敘述錯誤的是

(D)

注:精子傳送率是指受精囊中有精子的雌蟲占確認交配雌蟲的百分比。

A.實驗結(jié)果表明近緣物種之間也可進行交配

B.生殖隔離與物種的分布區(qū)域是否重疊無關(guān)

C.隔離是物種形成的必要條件

D.②和③之間可進行基因交流

試題分析該試題的亮點之一是呈現(xiàn)了與考生原認知相矛盾的觀點,通過引發(fā)思維沖突,激發(fā)探究興趣:

矛盾1.“隔離是新物種形成的標志”與“近緣物種之間也可以進行交配”之間的矛盾;

矛盾2.“實驗條件下可以進行基因交流”與“實際情況下因為地理隔離而無法進行基因交流”之間的矛盾。

利用物種進化的思維矛盾對試題進行創(chuàng)新,可以使考生對進化觀點有更為辯證、更加全面的認識,在搜集證據(jù)和分析事實基礎(chǔ)上,構(gòu)建出更為完善的進化觀。

類型分析考生原認知具有前提性,當前提發(fā)生改變時,觀點或論斷就需調(diào)整。這類試題可以考查考生對知識掌握的靈活性,對問題理解的全面性,有利于訓練批判性思維等科學思維,是關(guān)注到深度學習的試題類型。原創(chuàng)這類試題的關(guān)鍵是明確矛盾的轉(zhuǎn)化點,以此為基礎(chǔ),在檢索新資料和收集新素材時,才能敏銳捕捉到相關(guān)信息,將其整合到試題中。因此需要命題者對教材進行深度挖掘,不僅明確生物學各級概念,更應(yīng)該熟知概念構(gòu)建過程,關(guān)注概念的發(fā)展過程,尤其是研究新進展。

4.“熟點”嫁接型

原題呈現(xiàn)大鼠控制黑眼/紅眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一條染色體上。某個體測交后代表現(xiàn)型及比例為黑眼黑毛∶黑眼白化∶紅眼黑毛∶紅眼白化=1∶1∶1∶1。該個體最可能發(fā)生了下列哪種染色體結(jié)構(gòu)變異

(C)

A

C

D

試題分析該試題的兩個關(guān)鍵信息“測交后代性狀比例為1∶1∶1∶1”與“四種染色體結(jié)構(gòu)變異示意圖”都是考生所熟悉的,但是兩者之間結(jié)合到一起分析卻是試題的創(chuàng)新點,考生需要從變異的角度分析測交結(jié)果,從而將遺傳和變異巧妙結(jié)合。

類型分析考生認知系統(tǒng)中各個“熟識點”之間往往割裂、孤立。命題者需要找到看似無關(guān)的“熟識”點之間的關(guān)聯(lián),進而實現(xiàn)對問題的整合和視角的轉(zhuǎn)化。這類試題有利于考生探尋知識聯(lián)系、完善知識體系,更客觀、辯證地看待遺傳和變異,同時還達成了對多視角分析問題的科學思維的訓練。

5.“多點”整合型

原題呈現(xiàn)中國是傳統(tǒng)的水稻種植大國,有一半以上人口以稻米為主食。在培育水稻優(yōu)良品種的過程中,發(fā)現(xiàn)某野生型水稻葉片綠色由基因C控制?；卮鹣铝袉栴}:

(1)突變型1葉片為黃色,由基因C突變?yōu)镃1所致,基因C1純合幼苗期致死。突變型1連續(xù)自交3代,F3成年植株中黃色葉植株占2/9。

(2)測序結(jié)果表明,突變基因C1轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物編碼序列第727位堿基改變,由5′-GAGAG-3′變?yōu)?′-GACAG-3′,導(dǎo)致第243位氨基酸突變?yōu)楣劝滨０?從基因控制性狀的角度解釋突變體葉片變黃的機理:基因突變影響與色素形成有關(guān)酶的合成,導(dǎo)致葉片變黃(部分密碼子及對應(yīng)氨基酸:GAG谷氨酸;AGA精氨酸;GAC天冬氨酸;ACA蘇氨酸;CAG谷氨酰胺)。

(3)由C突變?yōu)镃1產(chǎn)生了一個限制酶酶切位點。從突變型1葉片細胞中獲取控制葉片顏色的基因片段,用限制酶處理后進行電泳(電泳條帶表示特定長度的DNA片段),其結(jié)果為圖中Ⅲ(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。

(4)突變型2葉片為黃色,由基因C的另一突變基因C2所致。用突變型2與突變型1雜交,子代中黃色葉植株與綠色葉植株各占50%。能否確定C2是顯性突變還是隱性突變?能(填“能”或“否”),用文字說明理由:若C2是隱性突變,則突變型2為純合子,則子代CC2表現(xiàn)為綠色,C1C2表現(xiàn)為黃色,子代中黃色植株與綠色植株各占50%。若C2為顯性突變,突變型2(C2C)與突變型1(CC1)雜交,子代表型及比例為黃∶綠=3∶1,與題意不符。

試題分析該試題以“C基因突變”作為整合的切入點,利用C1和C2兩種突變類型,多角度考查遺傳變異問題(分析見下圖)。

通過創(chuàng)新把多個遺傳和變異考查角度整合到試題中,巧妙構(gòu)建遺傳和變異的關(guān)聯(lián),同時通過融入相關(guān)的技術(shù)手段和檢測方法,加強了實驗考查的力度。

類型分析原創(chuàng)這類試題需要捋順基礎(chǔ)知識的來龍去脈,挖掘其關(guān)聯(lián)性,探尋可將多個考查角度相結(jié)合的樞紐,通過這一樞紐對各類問題進行整合。這類試題注重考查綜合分析能力和運用所學知識解釋生命現(xiàn)象、表達和闡明其內(nèi)涵的科學思維。

6.全新情境型

原題呈現(xiàn)植物受到創(chuàng)傷可誘導(dǎo)植物激素茉莉酸(JA)的合成,JA在傷害部位或運輸?shù)轿磦Σ课槐皇荏w感應(yīng)而產(chǎn)生蛋白酶抑制劑I(PI-Ⅱ),該現(xiàn)象可通過嫁接試驗證明。試驗涉及突變體m1和m2,其中一個不能合成JA,但能感應(yīng)JA而產(chǎn)生PI-Ⅱ;另一個能合成JA,但對JA不敏感。嫁接試驗的接穗和砧木葉片中PI-Ⅱ的mRNA相對表達量的檢測結(jié)果如圖表所示。

注:WT為野生型,ml為突變體1,m2為突變體2;“—”代表嫁接,上方為接穗,下方為砧木;“+”“-”分別表示有無,“+”越多表示表達量越高。

下列判斷或推測正確的是

(BD)

A.ml不能合成JA,但能感應(yīng)JA而產(chǎn)生PI-Ⅱ

B.嫁接也產(chǎn)生輕微傷害,可導(dǎo)致少量表達PI-Ⅱ

C.嫁接類型ml/m2葉片創(chuàng)傷,ml中大量表達PI-Ⅱ

D.嫁接類型m2/m1葉片創(chuàng)傷,m2中大量表達PI-Ⅱ

試題分析該試題在全新的情境和實驗背景下考查植物激素:

新情境1.茉莉酸是教材中未涉及的一種新型植物激素;

新情境2.茉莉酸的作用機制對考生而言是陌生的;

新情境3.采用嫁接的實驗方法是高中教材中未出現(xiàn)的;

新情境4.表格的形式所呈現(xiàn)的實驗處理方法和處理結(jié)果都是全新的信息。

試題在實驗背景下,通過對一種新型激素的作用機制進行探究,要求考生有提取和整合信息的能力、同時兼具揭示激素調(diào)節(jié)機制的科學思維。

類型分析這類試題是借助全新情境,用生物學核心素養(yǎng)高位引領(lǐng),以重要概念為支撐,信息量大、綜合性強。對于命題者而言需要查閱大量文獻,才能尋找到與高中生物學水平相貼近的研究。所選擇的文獻中最好有圖例或表格等表征實驗方法或?qū)嶒灁?shù)據(jù)的直觀信息,這樣才能使試題不僅做到創(chuàng)設(shè)新穎的問題情境,還能設(shè)置新穎的試題呈現(xiàn)形式或設(shè)計方法,相關(guān)研究一般要深化到對機理或機制的探究,最好還能體現(xiàn)對生產(chǎn)生活實踐產(chǎn)生的影響,這樣可以從科學思維、科學探究和社會責任等多個素養(yǎng)層面進行設(shè)問。

本文通過這六種基于核心素養(yǎng)的原創(chuàng)題歸類和分析,希望能為有意投入命題研究的教師指引方向、搭建臺階,從而擴大研究隊伍,推進研究進程。