基于科研文獻的原創(chuàng)試題命制

阮春秋 張 勇

(1.廣東實驗中學深圳學校 廣東深圳 518116)

(2.惠州仲愷中學 廣東惠州 516000)

教育部《關(guān)于做好2022年普通高校招生工作的通知》中提到,依據(jù)高校人才選拔要求和國家課程標準,優(yōu)化試題呈現(xiàn)方式,加強對關(guān)鍵能力和學科素養(yǎng)的考查,引導減少死記硬背和“機械刷題”現(xiàn)象?；诳蒲形墨I的原創(chuàng)命題能夠做到試題情境真實、新穎、陌生,有效地體現(xiàn)了能力立意和素養(yǎng)立意的考試目的,能夠有效避免學生通過“機械刷題”提高測試成績。下面基于科研文獻,剖析一道光合作用原創(chuàng)試題的命制過程。

1 原創(chuàng)試題呈現(xiàn)

【例題】(12 分)三角褐指藻是一種海洋中的硅藻,科研人員用高光照強度200 μmol/(m2·s)和低光照強度50 μmol/(m2·s)馴化培養(yǎng)三角褐指藻一段時間后得到兩種藻種,測定兩種藻的葉綠素a、c 含量、以及核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/氧化酶(Rubisco)活性,并測定不同的光照強度對兩種三角褐指藻凈光合速率的影響,實驗結(jié)果如圖1、圖2、圖3所示。請回答:

圖1

圖2

圖3

(1)提取三角褐指藻中的葉綠素時一般需要加入________,以防止色素被破壞。與高光強馴化相比,在低光強下三角褐指藻葉綠素含量明顯______,說明其適應低光環(huán)境的生理機制為_______________。

(2)Rubisco 是固定CO2的酶,CO2濃度的升高使得通過________方式進入藻細胞內(nèi)部CO2含量增加。據(jù)實驗結(jié)果可知,高光強對Rubisco 活性有________(“促進”或“抑制”)作用,這是由于一方面,光強能夠增加Rubisco 的表達量;另一方面,光強地增強有利于___________________________________________。

(3)據(jù)本實驗的結(jié)果分析,若需證明低光強的馴化不利于提高三角褐指藻光合速率,需要增設對照組,具體為____________________________________。

參考答案:

(1)碳酸鈣(1 分)增加(1 分)增加色素的含量,充分吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能,為暗反應提供更充足的NADPH 和ATP,進而提高光合速率(3 分)

(2)自由擴散(1 分)促進(2 分)光反應產(chǎn)生較多的ATP 和NADPH,用于活化Rubisco 活性(2 分)

(3)應設置正常光照條件下生長的藻作為對照組(2 分)

2 試題命制過程

本題的命題原則堅持素養(yǎng)立意,凸顯育人導向。結(jié)合生物學課程標準對命題的建議和筆者理解,構(gòu)建基于科研文獻的原創(chuàng)試題命制過程如圖4所示。

圖4 基于科研文獻的原創(chuàng)試題的命制過程

2.1 明確測試類別和意圖,確定難度

本次命題類別為高考模擬題,難度不超過學業(yè)質(zhì)量四級水平的要求;在強化基礎的前提下,凸顯學生的學科特長,體現(xiàn)甄別與選拔的功能。本試題模仿的是2021年廣東省普通高中學業(yè)水平選擇性考試生物學第19 題,圖3 個,文字閱讀量370 字,參考答案92字,均和其高度相似。

在高考中難度以適中為宜(試題以0.30～0.70、全卷以0.50～0.60 為佳)。2021年廣東省普通高中學業(yè)水平選擇性考試生物學第19 題共6 小問的難度系數(shù)依次為:0.7、0.1、0.3、0.3、0.5、0.4,整道題平均難度系數(shù)為0.38。本題的命題定位是高考模擬題,難度系數(shù)應參照19 題的難度同時考慮試題的區(qū)分度,因此整道題的難度系數(shù)以0.5 為宜。

2.2 制定多維細目表

在基于高考評價體系的視角下,結(jié)合課程標準對原創(chuàng)題的要求,以及SOLO分類理論的背景下,制定命題的多維細目表,包括:題號、必備知識、關(guān)鍵能力、核心素養(yǎng)、“四翼”要求、思維結(jié)構(gòu)、分值等方面進行命題設計,見表1。

表1 原創(chuàng)題多維細目表表

說明:SOLO分類理論指一個人回答某個問題時所表現(xiàn)出來的思維結(jié)構(gòu)是可以檢測的,按個體反應時所表現(xiàn)出的復雜性和層次變化特點,從低到高依次為:前結(jié)構(gòu)、單點結(jié)構(gòu)、多點結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)、抽象擴展結(jié)構(gòu)。

2.3 選取真實情境素材,合理設定問題任務

2.3.1 文獻剖析,創(chuàng)設試題真實情境

試題情境應圍繞現(xiàn)實問題(包括熱點問題)展開,盡量做到新穎、真實、科學、恰當,有一定的信息量和適當?shù)膹碗s度,能夠成為學生運用學科知識分析和解決實際問題的載體。本試題的文獻來自北大核心、CSCD 期刊《水生生物學報》 中的一篇文章——《光強對兩種硅藻光合作用、碳酸酐酶和Rubisco 活性的影響》。通過閱讀可知實驗目的、實驗材料、檢測指標、實驗結(jié)果、實驗結(jié)論等關(guān)鍵信息。由于真實的科研文獻對學生來說,是比較的陌生和晦澀的,為了讓學生更好地理解,現(xiàn)對原始的科研文獻做處理如下。

①刪減實驗材料種類:實驗材料只選取三角褐指藻,去掉威氏海鏈藻,目的是減少學生的認知負擔。

②聚焦關(guān)鍵檢測指標:原始文獻中有生長、光合特性、碳酸酐酶和核酮糖-1,5-二磷酸羧化/氧化酶活性(Rubisco)的變化,本次命題是緊扣光合作用的相關(guān)知識點,因此只需要選取關(guān)鍵的檢測指標即可:不同光照強度對三角褐指藻葉綠素a 和c 的含量的影響;核酮糖-1,5-磷酸二磷酸羧化酶/氧化酶(Rubisco)活性,并測定不同的光照強度對兩種三角褐指藻凈光合速率的影響。

2.3.2 合理設定問題任務

設問要與問題情境緊密關(guān)聯(lián),問題要求明確,有清晰的層次和嚴謹?shù)倪壿?指向核心素養(yǎng)的具體要求。結(jié)合命題多維細目表,該題的問題設定分析見表2。

表2 基于多維細目表的試題問題設定分析

第(1)問,第一空考查學生對基礎知識的掌握情況,體現(xiàn)了“四翼”要求的基礎性,第二空考查學生基于題目情境下的科學思維的核心素養(yǎng),第三空考查學生對生命觀念中的結(jié)構(gòu)與功能觀在具體情境中的理解,并且需要通過文字的方式顯性化出來,二三空體現(xiàn)了“四翼”要求的綜合性。根據(jù)SOLO分類理論分析,第(1)問大致是單點和多點結(jié)構(gòu)。第(2)問“四翼”要求、核心素養(yǎng)、思維結(jié)構(gòu)等與第(1)問類似。第(3)問是一個開放性的問題,體現(xiàn)“四翼”要求的應用性和創(chuàng)新性,根據(jù)SOLO分類理論分析,其為抽象擴展結(jié)構(gòu)。

2.4 審核修改定題,確定評分標準

2.4.1 審核修改定題

原始題干如下:(部分節(jié)選)硅藻作為海洋浮游植物的重要類群,貢獻了近20%的全球初級生產(chǎn)力。硅藻通過光合作用將溶解性無機碳轉(zhuǎn)移到深海的過程是全球海洋生物泵的重要組成部分,對全球碳循環(huán)具有重要意義。三角褐指藻是一種海洋中的硅藻,科研人員用光照強度200 μmol/(m2·s)、50 μmol/(m2·s)馴化培養(yǎng)三角褐指藻一段時間后得到兩種藻種。對原有題干進行修改和確定評分標準過程如下:

(1)刪除無關(guān)信息,精簡題干

原始題干中的“硅藻作為海洋浮游植物的重要類群,貢獻了近20%的全球初級生產(chǎn)力。硅藻通過光合作用將溶解性無機碳轉(zhuǎn)移到深海的過程是全球海洋生物泵的重要組成部分,對全球碳循環(huán)具有重要意義?！睂儆跓o關(guān)信息,對創(chuàng)設題目的情境并關(guān)聯(lián)學生解題關(guān)系不大,在修定稿中,給予刪除處理。

(2)便于答題指向更加清晰,修改實驗條件名稱

原始題干中“科研人員用光照強度200 μmol/(m2·s)、50 μmol/(m2·s)馴化培養(yǎng)……”,考慮到第(3)問答題的指向性,在修定稿中,改為“科研人員用高光照強度200 μmol/(m2·s)和低光照強度50 μmol/(m2·s)馴化培養(yǎng)”。

2.4.2 確定評分標準,強化給分點

本題各小問評分說明及評分細則見下表。

3 試題反饋

3.1 難度和區(qū)分度

本題是某市高三一次模擬考中的一道非選擇題,參加測試的人數(shù)約為22 276 人。試題滿分12 分,通過改卷數(shù)據(jù)分析,平均分為5.8 分,平均難度為0.47,平均區(qū)分度為0.51,各小問的平均分、難度、區(qū)分度見表4。

表4 學生答題情況

3.2 存在問題

學生答題過程中,比較有代表性的問題有以下幾個方面:①第(1)問最后一空,很多學生答題的邏輯是不清晰或者不完整,顯示學生光合作用原理邏輯推理混亂;②第(2)問第二空,有相當一部分學生脫離圖表,主觀臆斷,造成答題的錯誤;③第(3)問零分人數(shù)較多,說明學生對實驗設計類題目掌握不好。這就提示教師在平時的教學過程中要在具體情境中發(fā)展學生的科學思維、科學探究等生物學核心素養(yǎng),同時加強對實驗設計類題目的訓練。

3.3 試題評價

試題難度基本符合預期設定,區(qū)分度也較高,能夠有效篩選不同層次的學生。情境的創(chuàng)設真實、新穎,問題設計體現(xiàn)了“四翼”的考查要求且指向生物學學科核心素養(yǎng)。試題有一定的信息量和難度,凸顯了對學生科學思維、科學探究的考查和訓練,加深了對生命觀念中結(jié)構(gòu)與功能相適應的考查,同時通過長句作答來發(fā)展學生語言表達能力。