以科研論文為情境素材的生物試題命制路徑

［摘 要］基于《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》中的命題建議，以科研論文《調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下水稻幼苗生長及抗性生理的影響》為情境素材，命制兩道原創(chuàng)試題，并探究生物試題的命制路徑。

［關(guān)鍵詞］科研論文；生物試題；命制

［中圖分類號］" " G633.91" " " " ［文獻標識碼］" " A" " " " ［文章編號］" " 1674-6058（2024）20-0078-04

縱觀歷年高考生物試題，以科研論文為素材創(chuàng)設(shè)情境的題目頻繁出現(xiàn)。這高度契合《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》中命題建議的要求：試題情境應(yīng)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，能夠為學生運用學科知識分析和解決實際問題的載體[1]?？蒲姓撐木哂袊乐斝?、科學性、前沿性，為生物試題提供了豐富的素材。研究以科研論文為情境素材命制生物試題，對教師的專業(yè)發(fā)展、課堂教學都有促進作用。下面筆者基于實際教學探索以科研論文為情境素材的生物試題命制路徑。

一、原創(chuàng)試題

【試題1】水稻是世界重要的糧食作物之一，提高水稻的抗逆性是當今熱點研究方向?？蒲腥藛T用調(diào)環(huán)酸鈣（Pro-Ca）處理鹽脅迫下水稻幼苗，觀察其生長情況，得到如下數(shù)據(jù)。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，下列說法不合理的是（ ）。

A.在稱量地上干質(zhì)量時，細胞中含量最多的化合物是蛋白質(zhì)

B.由圖1可知，Pro-Ca和鹽都可以抑制水稻的株高

C.由圖2可推測出用Pro-Ca處理可以抑制水稻的耐鹽性

D.在50 mg/L Pro-Ca+鹽脅迫時，水稻的凈光合速率最大

【試題2】調(diào)環(huán)酸鈣（Pro-Ca）是一種環(huán)己烷羧酸類的新型植物生長延緩劑，因其對環(huán)境無污染且對作物無殘留毒性，在水稻、果樹等植物中被廣泛應(yīng)用。近期科研人員在研究水稻的抗逆性時發(fā)現(xiàn)，調(diào)環(huán)酸鈣可以增強水稻幼苗的耐鹽能力，表1為研究時所得的部分數(shù)據(jù)。請根據(jù)表中信息回答問題。

（1）本實驗測定與光合作用相關(guān)的物質(zhì)含量，其中葉綠素主要位于水稻細胞中的_________（填結(jié)構(gòu)名稱），而胞間CO2的濃度主要影響水稻光合作用中的" " " " " " " " （填生理過程）。

（2）據(jù)表中數(shù)據(jù)可得，在_________條件下水稻有機物積累最多，請根據(jù)表中信息，分析其原因____________________________________。

（3）其他研究者發(fā)現(xiàn)調(diào)環(huán)酸鈣可以降低鹽堿脅迫下大豆胞間的CO2濃度，而本研究表明在一定濃度范圍內(nèi)調(diào)環(huán)酸鈣可以提高鹽脅迫下水稻胞間的CO2濃度，請你分析不同結(jié)果的原因可能是_________。（答一點即可）

二、試題命制路徑

（一）依據(jù)課標確定考查內(nèi)容

試題的命制要將學科核心素養(yǎng)作為考查目標，依據(jù)課標中的大概念、重要概念和次要概念，確定考查內(nèi)容，使得試題可以檢測學生的核心素養(yǎng)發(fā)展水平。

試題1和試題2考查的是高中化學教材《分子與細胞》模塊的內(nèi)容，該模塊是以細胞生物學基礎(chǔ)知識為主體，是整個高中生物知識體系的基礎(chǔ)。本模塊的大概念有2個，重要概念有6個，是高考的高頻考點。完成本模塊的學習，學生可以從分子水平理解生命的本質(zhì)。這兩道題涉及的重要概念有“細胞由多種多樣的分子組成，包括水、無機鹽、糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸等，其中蛋白質(zhì)和核酸是兩類最重要的生物大分子”。細胞是由物質(zhì)構(gòu)成的，每一種物質(zhì)在細胞中的含量和作用各不相同，共同參與細胞的生命活動。而蛋白質(zhì)是細胞生命活動的主要承擔者，在細胞干重中含量最高。次位概念有“說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學能”。葉綠體是細胞中的能量轉(zhuǎn)換器，含有與光合作用相關(guān)的色素和酶，可以將光能轉(zhuǎn)化為化學能并儲存在有機物中。植物葉綠素含量高，捕獲的光能就多，有機物積累就多，反之，有機物積累就少。故試題1和試題2可以檢測生命觀念和科學思維的素養(yǎng)水平，二者所依據(jù)的概念體系如圖3所示。

（二）依據(jù)考查目標選擇情境素材

情境素材是學生形成和發(fā)展學科核心素養(yǎng)的重要載體。依據(jù)設(shè)定的考查目標，選擇合適的科研論文作為情境素材，既保證了情境素材的真實性、科學性，又使得試題情境具有前沿性、新穎性，拓寬了學生的知識視野。科研論文素材可以從中國知網(wǎng)上按需進行搜索，從中篩選出符合需求的文章；也可訂購專業(yè)學術(shù)期刊，從中尋找合適的素材。筆者訂閱《植物生理學報》學術(shù)期刊，試題1和試題2中的情境素材均來自《植物生理學報》2021年第57卷第10期的論文《調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下水稻幼苗生長及抗性生理的影響》，該文研究表明：調(diào)環(huán)酸鈣通過提高植物抗氧化酶活性、葉綠素含量及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，降低幼苗[O-2]的產(chǎn)生速率及電解質(zhì)滲透來保護細胞結(jié)構(gòu)的完成，促進幼苗生長及光合速率的上升，從而增強水稻幼苗的耐鹽能力[2]。

（三）基于學生理解障礙處理素材

科研論文由于具有專業(yè)性強、信息量大、特定的學術(shù)呈現(xiàn)模式的特點，高中生對其內(nèi)容存在理解障礙，故教師不能直接引用。教師在引用科研論文進行情境創(chuàng)設(shè)時，需要對素材進行處理，將復雜的學術(shù)情境簡單化、煩瑣的圖表信息簡潔化。試題1和試題2的題干信息截取了該論文中的兩個實驗。其中，試題1截取的信息是探究“調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下水稻幼苗生長的影響”，其檢測指標包括株高、莖基寬、葉面積和地上干質(zhì)量，結(jié)論為鹽脅迫可以抑制水稻地上部生長，調(diào)環(huán)酸鈣可以弱化鹽脅迫的影響。試題2截取的信息是探究“調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下水稻葉片SPAD和氣體交換參數(shù)的影響”[3]。該實驗專業(yè)術(shù)語多，信息量大，不利于學生理解，故兩道試題的命制均對其中的表述和數(shù)據(jù)進行了刪除和轉(zhuǎn)化，使其更切合學生的認知水平和思維習慣，讓學生可以在情境中解決實際問題，避免學生停留在淺層學習上，阻礙學生學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。例如，試題1的題干信息中只展示了調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下水稻幼苗的株高和地上干質(zhì)量的影響，而在原文中除這兩個指標外還包括莖基寬、葉面積，數(shù)據(jù)繁雜，影響學生獲取信息。筆者在不影響文章的科學性的基礎(chǔ)上，刪除了部分數(shù)據(jù)，同時將數(shù)據(jù)以柱狀圖的形式表現(xiàn)出來，使得信息更加形象直觀，降低試題難度。

（四）依據(jù)學業(yè)水平質(zhì)量標準設(shè)置問題

問題設(shè)置要指向生物學學科核心素養(yǎng)，要依據(jù)學業(yè)水平質(zhì)量標準，避免出現(xiàn)偏離課標要求，增加學生學習負擔的情況。同時，針對學生能力的差異性，問題設(shè)置要邏輯清晰、難度遞進，給予不同層次的學生展示機會，可適當增加個別問題的難度，兼顧考試的篩選功能，使得所命制的試題真正起到檢測作用。

生物學學科核心素養(yǎng)是生物學學科育人價值的集中體現(xiàn)。生命觀念是一種意識、觀念和思想方法，它能幫助學生理解和解釋生活中出現(xiàn)的生物學現(xiàn)象。對生命觀念的檢測，應(yīng)避免直接提問、淺層化的設(shè)問以及機械化的背誦。試題1的A選項“在稱量地上干質(zhì)量時，細胞中含量最多的化合物是蛋白質(zhì)”，需要學生運用結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點構(gòu)建出“地上干質(zhì)量等同看待細胞干重”“細胞干重中含量最多的化合物是蛋白質(zhì)”，從而完成選項的辨析。試題2的第（1）問，需要學生運用結(jié)構(gòu)與功能觀答出光合作用場所。科學思維是一種思維習慣和能力，它能使學生基于事實證據(jù)，運用科學的思維方法論證或解決生活問題。試題1的B、C、D選項均需要學生通過圖中數(shù)據(jù)，運用歸納與概括的方法得出結(jié)論?！翱茖W探究”是指發(fā)現(xiàn)問題、探究問題以及交流結(jié)果的能力?！吧鐣熑巍笔侵富谏飳W的認識，參與個人與社會事務(wù)的討論，作出理性解釋和判斷，解決生產(chǎn)生活問題的擔當和能力。試題2的第（3）問，通過對題干的分析，學生可以得出調(diào)環(huán)酸鈣與鹽脅迫下水稻的關(guān)系，但與其他研究者的實驗結(jié)論存在差異。學生可以再現(xiàn)研究者的探究實驗，找出兩個實驗組之間的差異，討論為什么會出現(xiàn)差異，這樣既體現(xiàn)了科學探究，又滲透了社會責任。兩道試題的問題設(shè)置由易到難，體現(xiàn)了基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性的考查要求。

（五）制作參考答案

試題的參考答案的用語要做到言簡意賅、層次分明，客觀試題的答案應(yīng)具有唯一性，開放性試題的答案應(yīng)具有關(guān)聯(lián)性。

參考答案：

試題1：C

試題2：（1）類囊體薄膜 暗反應(yīng) （2）100 mg/L Pro-Ca+鹽脅迫 該條件下葉綠素相對含量最大，有利于光合作用的進行 （3）兩個研究分別用不同研究材料，Pro-Ca對大豆和水稻的生理影響存在差異

三、試題評價

為檢驗試題質(zhì)量，對高三理科班207名學生進行測試，結(jié)果如表2所示。

對于試題1，學生的錯誤選項主要是D選項，顯示學生對必備知識“凈光合速率”理解不深刻，不能建構(gòu)起“地上干質(zhì)量等同看待有機物的積累”，完成知識轉(zhuǎn)化，表明學生在這個重要概念的學習中科學思維素養(yǎng)未達到三級水平。試題2第（1）問的難度值為0.7，多數(shù)學生對光合作用的場所較為熟悉，個別學生存在錯別字現(xiàn)象，需加以糾正。試題2第（2）問第一空的答題情況顯示多數(shù)學生可以從表格中獲取信息。試題2第（2）問第二空和第（3）問的錯誤率較高，主要表現(xiàn)在：不答、錯答、語言描述不規(guī)范。從總體數(shù)據(jù)來看，試題難度適中，具有區(qū)分度，層次分明，符合課標中的命題要求，能較好地考查不同層次的生物學學科核心素養(yǎng)。

四、命題反思

當今教育背景下，“無情境不命題”已成為必然，而生物試題的任務(wù)情境主要有生活、學習和實踐情境，科學實驗和探究情境，生命科學史情境[4]。科研論文是重要的獲取任務(wù)情境的渠道之一，以科研論文為素材創(chuàng)設(shè)試題情境，既可以保證情境的真實性、嚴謹性，又可以讓學生了解生物科學的研究前沿，拓寬學生的視野，這符合當今的命題趨勢?？蒲姓撐牡倪x擇是試題命制的關(guān)鍵步驟，教師要重點把握論文中所涉及的生物學知識，對素材進行整理，與高中生物教材的考點建立聯(lián)系。試題首先要體現(xiàn)考查的基礎(chǔ)性，然后層層遞進至應(yīng)用性、綜合性。

本文以《調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下水稻幼苗生長及抗性生理的影響》科研論文為素材，對其中的學術(shù)情境進行簡化整理并編制兩道原創(chuàng)試題，考查細胞結(jié)構(gòu)和功能的相關(guān)知識，聚焦高考高頻考點，考查學生的核心素養(yǎng)發(fā)展水平。試題的檢測結(jié)果表明，這兩道試題具有區(qū)分度，符合學生知識水平和認知規(guī)律。本文闡述了如何以科研論文為情境素材命制生物試題的路徑，希望能幫助一線教師提高命題能力和教學能力。

［" "參" "考" "文" "獻" "］

[1]" 中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準：2017年版2020年修訂[M].北京：人民教育出版社，2020：2-4.

[2]［3］" 李瑤，鄭殿峰，馮乃杰，等.調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下水稻幼苗生長及抗性生理的影響[J].植物生理學報，2021，57（10）：1897-1906.

[4]" 楊帆，郭學恒.基于高考評價體系的生物科考試內(nèi)容改革實施路徑[J].中國考試，2019（12）：53-58.

（責任編輯 羅 艷）