中學(xué)生物學(xué)情境化試題的特點及命制流程

楊 威 朱家華 崔 鴻

(1.華中師范大學(xué) 湖北武漢 430079)

(2.武漢市教育科學(xué)研究院 湖北武漢 430000)

(3.臨沂大學(xué) 山東蘭山 276000)

情境化試題是以真實存在于自然界與生活中的生物學(xué)現(xiàn)象、相關(guān)生物學(xué)研究事實等為背景材料,要求學(xué)生在解讀材料、獲取信息的前提下,調(diào)動所學(xué)的生物學(xué)概念、原理等知識解決生物學(xué)問題的一種試題,目的在于評價學(xué)生所具備的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)情況。情境化試題在國際和國內(nèi)大型考試中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,例如在國際生物奧林匹克競賽、美國高中畢業(yè)會考(SAT)、中國普通高等院校招生全國統(tǒng)一考試等均有出現(xiàn)。

1 情境化試題的特點

通過情境化試題,學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識在實際情境中進行應(yīng)用,激發(fā)他們的好奇心和求知欲。此外,教師可以運用情境化評價工具,了解學(xué)生的思考方式、解決問題的能力、語言表達能力等多方面的能力水平,為教學(xué)提供更為精準(zhǔn)的指導(dǎo)。

情境化試題與普通試題的區(qū)別主要表現(xiàn)在以下幾個方面:①設(shè)計理念不同,情境化試題更注重將學(xué)習(xí)知識與實際生活情境聯(lián)系起來,讓學(xué)生在真實的境遇中應(yīng)用所學(xué)知識;而普通試題則更注重對基礎(chǔ)知識的考核。②考察方式不同,情境化試題往往采用原因分析、方案設(shè)計等簡答形式,讓學(xué)生在真實的場景中思考和解決問題;而普通試題則采用單一的選擇、填空等形式,考察學(xué)生對知識點的掌握和應(yīng)用能力。③知識覆蓋范圍不同,情境化試題涉及的知識范圍更寬泛,需要學(xué)生綜合運用跨學(xué)科知識來解決實際問題;而普通試題則更關(guān)注細(xì)節(jié)和特定的知識點。

2 情境化試題例析

【例1】天花是由天花病毒引起的傳染病,病重者常因感染引起死亡,病輕者會留有疤痕,嚴(yán)重威脅人類身心健康。清代醫(yī)學(xué)家吳謙在他的著作《種痘心法要旨》中記載有“人痘法”:“取痘粒之漿種之”“服痘兒之衣”“以痘痂屑干吹入鼻中”“以痘痂屑濕納入鼻孔”,即將癥狀較輕的天花病人的痘漿接種到健康人身上,以此來預(yù)防天花。18世紀(jì)初,英國醫(yī)生詹納在給一位患牛痘瘡的人看病時,得知患過牛痘瘡的人,不會患天花病。詹納由此得到了啟發(fā),發(fā)明了接種牛痘來預(yù)防天花的方法。天花病毒和牛痘病毒是“近親”,前者可以致人死亡,后者只帶來輕微的感染。人接種了牛痘后產(chǎn)生的抗體也可以與天花病毒結(jié)合,從而有效地控制天花病毒的蔓延。“牛痘法”逐漸被人們接受,并在世界范圍內(nèi)推廣開來,由此衍生的免疫預(yù)防接種技術(shù)極大地推動了公共衛(wèi)生的發(fā)展。

(1)從預(yù)防傳染病流行的措施來看,接種疫苗屬于________。

(2)根據(jù)《種痘心法要旨》的記載,推測天花病毒的傳播途徑是________和________。

(3)結(jié)合原文,分析“人痘法”最終被“牛痘法”取代的主要原因是什么?

(4)資料表明,美國和俄羅斯的幾個實驗室仍保存著天花病毒。是繼續(xù)保存這些天花病毒(正方),還是消滅這些天花病毒(反方)? 請你為雙方各闡述一條理由。正方理由:_________________________。反方理由:_________________________。

參考答案:保護易感人群;接觸傳播、呼吸道傳播;人痘法和牛痘法均能刺激人體產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答,但牛痘病毒不會帶來嚴(yán)重的感染癥狀;正方觀點可以從保護生物的多樣性的角度闡述,提出天花病毒可能還有新的有利用途;反方觀點可以從社會安全的角度闡述,假如實驗室中的天花病毒泄露出來,將會造成嚴(yán)重的后果

分析:在標(biāo)準(zhǔn)化測試中,為確保評價的公平公正,命題者傾向于讓試題情境簡單化,答案唯一。但在現(xiàn)實生活中,我們遇到的往往是復(fù)雜的問題,其答案通常也是開放的,需要被測者運用各方面的知識和能力進行綜合分析和判斷。隨著各類疫苗的推廣普及,乙肝、小兒麻痹癥等傳染性疾病得到了有效預(yù)防和嚴(yán)密監(jiān)控。以天花疫苗科學(xué)史為素材的情境化試題,能有效引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生物學(xué)社會議題,提升社會責(zé)任感。

第(1)題考查學(xué)生對傳染病流行三個必要環(huán)節(jié),以及預(yù)防傳染病的三種途徑的理解,屬于基礎(chǔ)知識層面的評價,為后面的高階思維評價做鋪墊。

第(2)題引用中醫(yī)典籍治療天花的方案,“取痘粒之漿種之”、“服痘兒之衣”,滲透中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育?！叭硕弧北举|(zhì)上是減毒或滅活的病原體,學(xué)生根據(jù)治療方案推測病原體的傳播途徑是:接觸傳播和呼吸道傳播。考查學(xué)生類比分析、演繹推理等方面的科學(xué)思維能力。

第(3)題判斷疫苗是否成功的依據(jù)是安全性和有效性,人痘法和牛痘法均能刺激人體產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答,但牛痘病毒不會帶來嚴(yán)重的感染癥狀。通過對比人痘法和牛痘法的異同點,提高學(xué)生的生命安全與健康意識。

第(4)題以開放辯論的形式,探討是否需要繼續(xù)保留天花病毒,有效評價學(xué)生的科學(xué)表達能力,思維開放性以及辯證水平。正方觀點可以從保護生物的多樣性的角度闡述,提出天花病毒可能還有新的有利用途;反方觀點可以從社會安全的角度闡述,假如實驗室中的天花病毒泄露出來,將會造成嚴(yán)重的后果。

【例2】1928年,弗萊明在實驗中發(fā)現(xiàn),有一個培養(yǎng)基被霉菌污染了,而且霉菌周圍的葡萄球菌消失,只有在離霉菌較遠(yuǎn)的地方才有葡萄球菌生長。弗萊明又把這種霉菌接種到其他細(xì)菌的培養(yǎng)皿中,發(fā)現(xiàn)鏈球菌和白喉桿菌等都能被它抑制。他猜測這種霉菌能分泌某種殺死細(xì)菌物質(zhì)(青霉素)。隨后,青霉素實現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),人類從此擁有了對抗細(xì)菌感染的有力武器。近年來,由于青霉素等抗生素的濫用,細(xì)菌的耐藥性越來越強,人類與細(xì)菌的戰(zhàn)爭遠(yuǎn)未結(jié)束。

(1)培養(yǎng)基中的一個菌落屬于生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次中的________。培養(yǎng)基煮沸冷卻后能膠化成為固態(tài)的物質(zhì),是因為其中含有________。

(2)青霉素的作用機理是溶解細(xì)菌的細(xì)胞壁,導(dǎo)致細(xì)菌吸水漲破而死亡。據(jù)此推測青霉素對病毒是否有抑制作用? 為什么?

(3)從生物進化的角度分析,為什么濫用青霉素會導(dǎo)致細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性?

參考答案:種群、瓊脂;病毒沒有細(xì)胞壁,主要由蛋白質(zhì)外殼和核酸構(gòu)成。青霉素的作用機制是溶解細(xì)胞壁,據(jù)此推測對病毒沒有抑制作用;由于細(xì)菌在生長和繁殖過程中,會產(chǎn)生不同耐藥性的變異類型。人類不當(dāng)使用青霉素,殺死了普通細(xì)菌保留了少數(shù)耐藥細(xì)菌。因此,隨著青霉素的持續(xù)濫用,耐藥菌的耐藥性越來越強。

分析:經(jīng)典生命科學(xué)史的價值不在于提供科學(xué)結(jié)論,而是讓學(xué)生掌握科學(xué)研究方法,理解科學(xué)的本質(zhì),體會科學(xué)家創(chuàng)造知識的艱辛,培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)探究與實踐的情感態(tài)度。

第(1)題評價學(xué)生對重要概念的理解水平。菌落是由一個微生物細(xì)胞繁殖而來的子細(xì)胞群,屬于種群層次。固體培養(yǎng)基是因為添加了瓊脂,瓊脂在高溫時融化,與營養(yǎng)物質(zhì)混合;在低溫時凝固,形成結(jié)構(gòu)均勻的固體培養(yǎng)基。瓊脂固體培養(yǎng)基的發(fā)明,有助于微生物的分離和純化培養(yǎng)。

第(2)題評價學(xué)生的結(jié)構(gòu)與功能觀發(fā)展水平,以及分析、推理等科學(xué)思維能力。與細(xì)菌結(jié)構(gòu)相比,病毒沒有細(xì)胞壁,主要由蛋白質(zhì)外殼和核酸構(gòu)成。青霉素的作用機制是溶解細(xì)胞壁,據(jù)此推測對病毒沒有抑制作用。

第(3)題結(jié)合生物進化的基本原理,解決社會生活中出現(xiàn)耐藥菌的實際問題。生物進化包括突變和基因重組、自然選擇、隔離三大環(huán)節(jié),由于細(xì)菌在生長和繁殖過程中,會產(chǎn)生不同耐藥性的變異類型。 人類不當(dāng)使用青霉素,殺死了普通細(xì)菌保留了少數(shù)耐藥細(xì)菌。 因此,隨著青霉素的持續(xù)濫用,耐藥菌的耐藥性越來越強。

3 情境化試題的命制流程

命制情境化試題是一項非常具有挑戰(zhàn)性的任務(wù),難點在于如何創(chuàng)造一個真實、可信、具有挑戰(zhàn)性和啟發(fā)性的情境。低質(zhì)量情境化試題存在的主要問題包括以下幾點:情境與知識點無法結(jié)合、信息不足或不準(zhǔn)確、設(shè)問方式單一等,低質(zhì)量的情境化試題無法達到其本應(yīng)具備的評價目的,甚至?xí)W(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生負(fù)面影響。因此,在設(shè)計和編寫情境化試題時,需要注意避免以上問題的出現(xiàn),建立科學(xué)的評價標(biāo)準(zhǔn)和策略。

圖1 命制情境化試題的一般流程

在設(shè)計情境化試題時,首先需要確定評價目標(biāo),然后根據(jù)目標(biāo)設(shè)計情境。情境化素材要真實科學(xué),教師可以借鑒現(xiàn)實生活中的例子,或引用相關(guān)文獻和研究成果來為情境化試題提供依據(jù)。情境應(yīng)該能夠涵蓋所需考察的核心素養(yǎng),并且貼近學(xué)生的生活經(jīng)驗,注重考查學(xué)生思考、分析、判斷和解決問題能力。情境化試題往往涉及到開放式問題,應(yīng)該適度控制難度,以確保學(xué)生能夠理解和解答試題,清晰、準(zhǔn)確地表達自己的觀點和理解?？傊?命制高質(zhì)量情境化試題需要教師具備深厚的專業(yè)知識、豐富的教學(xué)經(jīng)驗、創(chuàng)新的評價理念,同時需要教師反復(fù)實踐和不斷改進設(shè)計策略,以提高設(shè)計情境化試題的質(zhì)量和水平。