基于科学探究素养的全国卷生物试题的思考 论文

基于科学探究素养的全国卷生物试题的思考摘要：科学探究素养是生物学科育人价值中关键能力的体现。通过对近

5

年

14

套全国卷生物试题中科学探究素养考查的分析，揭示命题的特点和趋势，思考教学中科学探究素养的教育。

关键词：高考全国卷生物试题科学探究引言：《普通高中生物学课程标准（2017

年版）》（新课标）将“生命观念”“科

学思维”“科学探究”“社会责任”这四个生物学科核心素养作为课程的宗旨。科学探究的重要地位一目了然，加深对科学探究的认识是落实课程标准的要求。而高考是学科教

学质量的一种重要评价手段。随着普通高中生物学课程标准的修订，新课程高考会发生相应的变革，以便客观测量学生学科核心素养的真实发展水平。研究2017-2021年普通

高考全国卷（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ卷）生物学试题中科学探究素养的考查情况，把握生物试题命制的特点，既可以对高三备考起导向作用，也可以为生物学教学中科学探究素养的教育

提供有益的参考。一、科学探究素养的界定与水平划分

科学探究有两方面含义，一方面指科学家对人类未知的自然界进行研究的各种活动；另一方面是指学生为获取知识、理解科学概念，领悟科学家研究自然界所用的方法进行

[1]的各种活动。生物新课标将“科学探究素养”定义为学生能够发现现实世界中的生物

学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力。要求学生应在探究过程中，逐步增强对自然现象的好奇心和求知欲，

掌握科学探究的基本思路和方法，提高实践能力；在探究中，乐于并善于团队合作，勇[2]

于创新。新课标将生物学科科学探究水平细分出四个等级（表1）。水平差异表现在不同复杂

程度的情境中通过探究解决问题的程度。一、二级水平，解决的问题情境相对简单，程度相对较低。三、四级水平，解决的问题情境相对复杂，程度要求相对较高。高考（今

后学业水平等级考试）的命题依据参照三、四级水平。表

1

生物学科科学探究素养水平划分（引自新课标）

1

科学探究水平一能够使用简单的实验器具；基于给定的实验方案完成简单的实验，记录相关

数据；能以书面的形式将实验结果记录下来。水平二能够正确使用工具进行观察；提出生物学问题，在给出的多个方案中选取恰

当的方案并实施；恰当的方法如实记录和分析实验结果；能与他人合作完成探究，以口头或书面的形式与他人展开交流。

水平三选用能够熟练运用工具展开观察；针对特定情境提出可探究的生物学问题或生物工程需求；基于给定的条件，设计并实施探究实验方案或工程学实践方

案；运用多种方法如实记录和分析实验结果；在小组学习中能主动合作，推进探究方案或工程实践的实施，并运用科学术语报告实验结果。

水平四能够恰当选用并熟练运用工具展开观察；针对日常生活的真实情境提出清晰的、有价值的、可探究的生命科学问题或可达成的工程学需求；基于对相关

资料的查阅，设计并实施恰当可行的方案；运用多种方法如实记录，并创造性地运用数学方法分析实验结果；能够在团队中起组织和引领作用，运用科

学术语精确阐明实验结果，并展开交流。二、全国卷生物试题的科学探究素养分析

落实核心素养的要求，促进核心素养的培育养成是高考等纸笔测试评价的意义。作为培养学生思维以及提高学生科学素养的科学探究，如何在新课程高考生物卷中体现是

值得分析与思考的。1.科学探究素养试题在全国卷中的呈现和内容分析

2019

年普通高等学校招生全国统一考试大纲（理科）》，

在“生物实验与探究能《力”部分明确要求学生：“具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、

实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。能对实验现象和结果进行分析、解释，并能对收集到的数据进行处理。能对一些简单的实验方案做出恰当的评

[3]价和修订”。（注：2020

年和

2021

年沿用了

2019

年的考试大纲）。高考的科学探究试

题往往情境新颖，考查内容和角度宽泛，故对2017-2021

年14套全国卷生物试题中涉及科学探究的考查进行分析，具体见表2。

表22017-2021年全国卷中科学探究素养试题的呈现和内容分布2

试卷题号

题型

知识内容呈现分

百

值分比2选择必修

1

探究酵母菌的呼吸方式

文字表述

甲卷30

填空必修

2DNA

的结构、性质

文字表述填空选修

1

酶在洗涤方面的应用

文字表述

3033.3

3378填空选修

3PCR

技术

文字表述2选择必修

1

探究植物细胞吸水和失水

文字表述

乙卷29

3）简答等

文字表述文字表述

文字表述2021

（填空必修

1

细胞呼吸

简答必修

3

种间关系303741.1

（（1）

填空必修

2

遗传基本规律

文字表述选修

1

微生物发酵产特定产物

311）

373选择必修

3

甲状腺激素的调节

文字表述

选择必修

1、2

实验材料的选择

文字表述Ⅰ卷43178填空必修

3

血糖调节

文字表述3741.1

33填空选修

1

微生物培养

文字表述、流程图

填空选修

3

单克隆抗体

文字表述、流程图选择必修

1

实验对象的处理

文字表述

选择必修

1

探究植物细胞吸水和失水

文字表述填空必修

1

细胞器的结构和功能

文字表述

填空选修

1

酶活性检测、电泳

文字表述、曲线图选择必修

3

生长素的作用

文字表述、曲线图

简答必修

2

遗传基本规律

文字表述填空选修

1

果酒、果醋制作

文字表述

填空选修

3

基因工程、胚胎工程

文字表述、流程图3Ⅱ卷52020

3640

3030732Ⅲ卷32

3）（27

37382选择必修

2

蛋白质体外合成实验

文字表述

选择必修

3

种群的数量变化

文字表述、曲线图简答必修

1

光合作用和植物细胞吸水

文字表述

6Ⅰ卷29

3）019

3437.8（填空必修

2

遗传规律

文字表述、模式图32填空选修

1

微生物培养

文字表述

（3）

3

373选择必修

1

物质跨膜运输

文字表述

选择必修

2

遗传规律

文字表述5291填空必修

3

生长素的作用

文字表述、数据表

填空必修

1

光合作用与呼吸作用

文字表述3Ⅱ卷4954.4

（2）

填空必修

2

遗传规律文字表述

32填空选修

1

微生物培养

文字表述

37（3）

（4）

9

填空

必修

1

植物细胞内化合物合成

文字表述2（2）

填空必修

3

体液免疫实验流程表

文字表述文字表述

Ⅲ30（1）填空

必修

3

种群数量

2932.2

卷（2）简答必修

2

遗传规律

3312Ⅰ4

选择

必修

1

细胞增殖影响因素

文字表述、曲线图

6卷选择

必修

2

基因突变和基因重组

文字表述

333127填空必修

3

渗透压调节

文字表述

3538.9

简答必修

2

遗传规律文字表述、数据表

填空选修

1

微生物分离、计数

文字表述（4）

Ⅱ29

填空

必修

3

垂体分泌的激素与生长发育

文字表述

2018

30卷填空

必修

1

影响光合作用的因素

文字表述、曲线图

214926.7

21.132简答必修

2

遗传规律

文字表述（2）

6

选择

必修

3

种群密度的调查方法

文字表述Ⅲ31卷填空

必修

2

遗传规律

文字表述、数据表32填空必修

3

生态系统成分作用

文字表述、模式图

（2）

Ⅰ2

选择

必修

1

细胞的结构和组成成分

文字表述

3卷选择

必修

3

植物激素调节

文字表述、曲线图

4选择必修

3

免疫调节、过敏反应

文字表述

2339024145.6

简答必修

2

遗传物质判断

文字表述填空必修

1

影响光合作用的因素

文字表述

2017

填空必修

2

遗传规律文字表述

文字表述（2）

Ⅱ30

填空

必修

3

体温调节

2426.74

卷Ⅲ37

填空

选修

1

微生物在发酵中应用

文字表述

5

选择

必修

3

种群密度的调查方法

文字表述30卷填空

必修

3

植物激素调节

文字表述、曲线图

（1）

填空必修

3

血糖调节简答必修

2

遗传规律

文字表述文字表述

4651.1

31273填空选修

1

植物有效物质提取

文字表述

3从表2可以看出，14套全国卷生物试题都关注了科学探究的考查，其中8套试卷

科学探究题的赋分在

32分以上，占学科总分比例的37.1%以上。从题型来看，各全国卷生物试题主要以填空题和简答题来考查学生的科学探究素养。因为主观的表述更能够

考查学生分析推理的思维过程和表达能力。从学科知识内容来看，14套全国卷生物科学探究试题覆盖了生物必修3个模块（3个模块比例几乎相当），选做题第37题兼顾了选

修1模块。简答题考查内容几乎都在必修2模块，这与该模块本身的特点有关，即知识较为抽象，对科学思维要求高。生物是实验学科，这些探究题型均来自实际应用情境，

使学生在具体情境中将生物学知识综合性的运用。14套全国卷生物科学探究试题大多以文字表述呈现，少数题目辅以图表。加大对学生获取信息和分析数据能力的考查。

2.全国卷试题的科学探究能力要素和水平分析

表

3

科学探究能力要素和水平分析科学探究猜想

设计实验

能力要素观察提问

与假

与制定计表达

进行收集证

反思与评解释与结论与交

价流实验据

和水平设

划甲38（水平

2（水平二）30（水平

三）卷二）

37（水平

2021

二）乙卷（水平

30（水平三）

二）9（3）（水

37（水平二）

平三）5

32（1）（水

平三）（水平

二）43（水平三）

31（水平三）

Ⅰ卷37（水平

三）38（水平

三）3（水平

5（水平三）30（水平

三）二）

Ⅱ卷2020

37（水平

三）32（3）（水

2（水平三）37（水平

三）平三）

Ⅲ卷38（水平

三）(水平

二)29（3）

32（3）

6

(水平二)Ⅰ卷37(水平二)

(水平(3水平三)

二)7（3）（4）

3(水平二)5(水平二)

29(水平二)31（2）(水

平二)(水平三)

Ⅱ2019卷

32(水平二)

29（2）

30（1）（2）(水平二)

Ⅲ卷(水平三)

32(水平三)

31(水平二)6

32(水平

三)4

(水平二)

37（4）

6(水平二)Ⅰ卷(水平二)

31(水平二)

29(水平

三)30(水平二)

Ⅱ卷32（2）

水平三)018

((6(水平

三)31(水平二)

Ⅲ卷32（2）

水平三)(水平

二)32（2）3(水平二)

4(水平二)Ⅰ卷(水平

29(水平三)

30(水平二)二)

Ⅱ卷30(水平二)

37(水平二)30（1）

2017

5(水平二)

32(水平三)

Ⅲ卷(水平二)

31(水平二)37(水平二)

科学探究过程大致要经历8个步骤：提出问题、猜想与假设、设计实验与制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流。高考全国统一考试大纲

的考核目标与要求中对探究能力的表述主要围绕这8要素进行。新课标将科学探究要素分为四个水平，是今后考试命题的依据。因此有必要将这二者结合起来去分析全国卷近5

年的试题，把握命题的思路与走向，具体见表3。从表3分析可见14套全国卷生物科学探究的考查多体现在

8要素中的设计实验与

制定计划、解释与结论，其他要素几乎没有多少涉及。毕竟科学探究是一种活动，在实际的研究中才能体现这8个要素。纸笔测验只能依据创设的探究情境，选取几个能够客

观考查的角度，如设计实验与制定计划要素是通过实验方案设计来考查，解释与结论要素是通过对实验数据处理和解释来考查，反思与评价能力是通过对实验方案及结果评价

来考查。以科学探究素养水平来界定高考探究试题，几乎处于二、三级水平素养，这符7

合高考选拔的目的。三级素养水平的考查主要为“设计实验与制定计划”方式的考题，内容大多为必修2的遗传部分，这应该也是未来高考命题的主要趋势。

三、生物科学探究素养教育下的教学思考1.遵循探究素养水平，递进培养

科学探究素养的培养不是一蹴而就，应当按照新课标对科学探究素养水平的划分，从低到高递进教学。探究素养水平是对生物所有模块学习而言的，现行教材中的任何一

个实验都不大可能囊括探究素养水平的全部要求。如《分子与细胞》模块探究活动最多，且为《生物技术实践》模块打基础。其中9个实验属于科学探究水平一等级，因教材提

供了方案或提示4个探究活动属于水平二等级。高三复习时教师可以充分挖掘教材中的探究实验或技能训练提供的素材，进行再创造。以探究植物细胞吸水和失水的实验为例，

创设情境让学生提出问题并设计诸如探究某植物细胞液浓度的实验，实现素养水平的提高。

2.梳理教材经典实验，提高科学探究能力

生物教材中科学探究的范本就是生物学经典实验。它们是生物科学史上一个个里程碑，记录了科学发现的历程，是科学家思想智慧的结晶。教材往往利用这些经典实验来

呈现生物学事实或传递重要的生物学概念。高三复习要对这些经典实验进行梳理，以科学探究8要素来分析，促进学生对科学

探究的理解。另外教材的某些经典