高中生物情境式命题的思考与实践

摘要：新一轮高考改革在落实立德树人根本任务的同时，力求突出对学生学科素养、关键能力与思维品质的考查，并在高考试题命制上提出了具体要求：创新试题形式，创设真实情境，注重联系社会生活实际。试题情境是学生达到考核目标的重要载体，其合理设计可有效调动学生思维。目前生物试题的情境可以包括日常生活、生产实践、人体健康、传统文化、科研成果、科学史资料、教材内容拓展等。试题情境多样，教师借助试题中的“新”情境，训练学生运用“旧”知识分析和解决新问题。情境类试题对学生思维认知能力的考查较为全面，尤其是高阶思维能力的考查。关键词：高中生物；创设情境；命题；核心素养一、研究背景2019年6月，国务院办公厅印发的《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》，明确要求“优化考试内容，突出立德树人导向，重点考查学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力”［1］。2020年1月，教育部考试中心发布《中国高考评价体系》，这是深化新时代高考内容改革和命题改革的纲领性文件，它明确规定了高考的核心功能、考查内容、考查要求和考查载体，对我国高考综合改革和创新人才培養具有重要意义。其中特别强调高考改革背景下的命题理念：第一，落实立德树人，紧扣时代脉搏，坚持“五育”并举，培养时代新人。第二，考查关键能力，创设真实情境，突出思维品质，培育创新能力。第三，遵循课程标准，打破“以纲定考”，实现教考衔接，有效引导教学。第四，助力“双减”政策落地，凸显创新人才选拔与培养，引导减少死记硬背和“机械刷题”，充分发挥高考正向引导功能。统观高考综合改革后的各地高考试卷，考试命题工作以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻党的教育方针，围绕立德树人的根本任务，坚持对学生德智体美劳全面发展的引导，强调创设真实情境，考查关键能力，全面落实高考评价体系的高考命题理念。二、研究目的和意义新一轮高考改革在落实立德树人根本任务的同时，力求突出对学生学科素养、关键能力与思维品质的考查，并在高考试题命制上提出了具体要求：创新试题形式，创设真实情境，注重联系社会生活实际，强化“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”的多维考查模式。纵观近几年的高考试题，不论是全国统一命制的试卷，还是分省命制的试卷，均呈现出“无价值，不入题；无思维，不命题；无情境，不成题”的典型特征，这是高考评价体系在高考命题实践中的具体表现。高考试题的情境化趋向越来越明显，针对高考的模拟训练题也应该秉承引导学生培养适应终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力的要求，通过设计生活实践情境和学习探索情境，实现对学生学科基本概念、原理、技能和思维方法的考查；通过合理创设情境，设置新颖的试题呈现方式和设问方式，促使学生主动思考，发现新问题、进行新解释、找到新规律、得出新结论［2］。三、原创试题分析试题情境是学生达到考核目标的重要载体，其合理设计可有效调动学生思维。目前生物试题的情境可以包括日常生活、生产实践、人体健康、传统文化、科研成果、科学史资料、教材内容拓展等[3]。本文以笔者在某市级考试中命制的5道原创试题为例，从试题背景材料、试题内容展示和素养达成情况尝试进行情境式命题的思考与总结。（一）传统文化情境试题背景：博大精深的中华优秀传统文化是实现“文化自信”最深厚的根基，传递出令人折服惊叹的智慧，是中华民族历经数千年历史并依然富有生机的关键所在。高中生物学科虽然是一门理科科目，但也肩负着培养学生文化自信、民族自信的责任，中国古诗词不仅蕴含着我国最深厚的文化软实力，也蕴藏了许多生物学的知识和原理，体现了中华民族的大智慧。因此，将高中生物试题命制与优美的古诗词联系起来，不仅实现文理学科融合，利用生物学知识解释古人对世界的见解，还可以树立学生的文化自信和民族自信，真正达成为国育人的目的。试题内容：例1：我国古诗词记载了许多生态学现象，下列相关诗句理解正确的是（C）A．“远芳侵古道，晴翠接荒城”指群落的初生演替现象B．“几处早莺争暖树”体现了物种间的竞争关系C．“去其螟螣，及其蟊贼，无害我田稚”指除虫调整农田的能量流动的方向D．“越鸟从南来，胡鹰亦北渡”体现了化学信息对生命活动的影响素养达成：试题要求学生运用生态学知识对古诗词意境中的现象进行分析，试题选项中有唐代诗人白居易“远芳侵古道，晴翠接荒城”的诗句，描绘出荒废的城池发生的环境变化，引申到群落的演替现象；还有《诗经》中“去其螟螣，及其蟊贼，无害我田稚”的古代农人的经验之谈。这些来源于古诗、古文、古籍的选项设计既凸显了对学生综合能力的培养，也切实提升了学生社会责任感和爱国情怀。（二）农业生产实践情境试题背景：生物学科是一门与生产实际联系十分紧密的学科，尤其对农业生产实践具有重要的指导作用。因此，将高中生物试题命制融入农业生产实践情境，特别是加入本地特色农产品“巨峰”“户太8号”葡萄新品种培育的情境，不仅可以拉近学生与知识之间的距离，利用生物学知识解释或解决农业生产中的真实问题，还可以唤醒学生对农业发展的关注和关心，培养劳动意识，达到育人的目的。试题内容节选：例2：（10分）陕西地区“户太8号”葡萄长势强、果粒大、耐低温、耐贮存、品质优，属于四倍体巨峰系葡萄（4N=76），是陕西省西安市葡萄研究所利用二倍体“巨峰”（2N=38）选育出的新品种。为研究不同倍性的葡萄品种光合作用差异，研究人员在六月果树挂果后，测定第15片叶（从藤蔓基部开始数，一般在果实附近）的光合数据，结果主要记录了两个品种葡萄的单个叶面积、叶重量以及光合色素量和气孔密度等信息。（1）题目中可反映多倍体植株的特点的两项指标是单个叶片面积、单位面积叶重。为了更方便快捷地提取叶绿体中的色素，可将叶片浸泡在丙酮或无水乙醇溶液中直至叶片变白以获得提取液，提取原理是色素能够溶解在有机溶剂中（色素易溶于丙酮或无水乙醇溶液）。（3）科研人员为研究果实对邻近叶片光合速率的影响，选择若干生理状况相同的“户太8号”植株，平均分为2组，先分别测定第15片叶的光合速率，然后实验组摘除果实，对照组不摘除，再次测定两组植株第15片叶的光合速率。结果表明：实验组光合速率显著下降。对上述实验结果最合理的解释是叶片中光合产物的积累会抑制光合作用。素养达成：试题不仅要求学生对农业生产情境进行简单识别，而且跨章节、多角度地考查学生的知识掌握情况：多倍体育种的优点、色素的提取分离实验相关操作、光合作用影响因素分析等。试题的题干包含一些来源于生产实践的文字描述、表格数据、坐标曲线等信息，这就要求学生运用所学知识迁移转化解决实际问题，读图读表获取信息，再结合生物学科知识解释或解决题目提出的问题，这样的设计凸显了对学生科学思维能力的培养。比如第（1）问在设计多倍体育种的优势时并没有直接设问多倍体植株的优点，而是要求学生在题目的表格中寻找能体现优点的指标，由现象到原理逆向溯源，这就考查了学生灵活运用知识解决问题的思维能力。（三）重大科研成果情境试题背景：衰老和抗衰老始终是社会关注的热点话题，2022年2月，我国科学家在《细胞发现》上刊登了关于延缓衰老的研究成果，将高中生物试题命制结合我国科研情境不仅可以考查学生对教材中細胞衰老和凋亡知识的理解和掌握，还可以开阔学生的科学视野，提升学生的思维品质，同时激发学生对科教兴国发展策略的认同感以及对我国科研能力逐步上升而引发的爱国主义情怀。试题内容：例3：2022年2月，《细胞发现》上发表了我国科学家的研究。研究表明，尿苷（尿嘧啶核苷）是一种能延缓人类干细胞衰老、促进多组织再生修复的关键代谢物。研究人员用注射、涂抹、口服尿苷等方式处理小鼠可以促进多种组织器官的损伤后修复。此前的研究也发现，年轻个体血浆中的尿苷含量比老年人高。下列相关说法正确的是（B）A.该研究可为人类修复组织器官提供新方法，修复过程细胞中的遗传物质发生了改变B.用3H标记的尿苷饲喂动物，可以在细胞核、细胞质、组织液中检测到放射性C.衰老的细胞内酶的活性降低，细胞核体积缩小，染色质收缩D.自由基学说是细胞衰老的原因之一，自由基攻击磷脂的过程存在负反馈调节素养达成：试题创设的情境源于真实的研究成果，即以延缓人类干细胞衰老、促进多组织再生修复的关键代谢物为切入点，考查学生对细胞衰老的原因、衰老细胞的特点、口服类药物的化学本质和作用机理等知识的理解和应用。该情境新颖，但情境活动并不复杂，试题要求学生能依据题干中的文字信息，启动所学知识开展科学推导，运用创新的思维方式解决选项中提出的问题，如B选项并未直接设问尿苷的化学本质和生理作用，而是通过“饲喂”操作推理得到对其化学本质的考查，再进一步关联到其在细胞中发挥作用的场所。（四）日常生活情境试题背景：日常生活现象是创设生活情境的有力方式，基于学生的生活经验或感受设计的试题不仅可以快速引发学生的共情，而且对学生养成“学以致用”的思维习惯有着非常显著的效果。试题内容节选：例4：[生物——选修1：生物技术实践]（15分）奶酪是中国西北的蒙古族、哈萨克族等游牧民族的传统食品，在内蒙古称为奶豆腐，如图是天然奶酪的简要制作过程，其中凝乳是指凝固的牛奶，酸性物质一般都可以使牛奶变性凝固。某牛奶厂从自然发酵的凝乳中筛选具有优良发酵性能的微生物菌种：牛奶→微生物发酵→形成凝乳→加热压缩→盐渍→成熟硬化请据此回答问题：（1）由奶酪制作过程可推测，儿童食用天然奶酪比牛奶更容易消化吸收，请分析原因。由制作过程可知，奶酪制作过程中经过了微生物发酵，将牛奶中蛋白质分解或变性处理，都有利于蛋白质的消化和吸收。加热压缩过程可以去除凝乳中多余的水分，有利于奶酪的硬化和保存。（4）最终筛选出的菌种还需要进行产酸能力的测定，已知固体培养基会因为添加碳酸钙而呈乳白色，碳酸钙会被酸性物质反应形成透明圈，则此种培养基从功能上看属于鉴别培养基，观测的指标是菌落周围透明圈的大小。素养达成：试题以儿童小食品奶酪的来历和制作工艺作为情境切入，一方面介绍奶酪不是舶来食品，而是我国西北地区富有民族特色的传统食物，是游牧民族解决生活难题的智慧结晶，提高了学生的中华民族自豪感；另一方面从发酵工艺角度考查了微生物代谢、微生物实验室培养的知识，提高了生物技术实践专题特别强调的科学探究这一学科素养能力。该题的情境设计既有学生日常生活的直接体验，如第（1）问中发酵后乳制品更容易消化、奶酪制品耐储存便于携带的原理；还有现代生物技术加持下规模化生产的进一步实验探究，如第（4）问中优良菌种的分离纯化和产酸效能的检测方法。如此由生活情境出发层层推进的情境设计全面考查了学生对知识的综合应用能力。（五）人体健康情境试题背景：全民健康不仅仅是口号，更是防疫时代人们内化形成的潜意识，它改变着人们的生活习惯，体现在生活的方方面面。追求健康就需要先了解人体，了解人体各种疾病的成因，高中的生物课程天然地成为学生认识人体关注健康的原始素材。将高中生物试题的命制与人体疾病或健康知识结合起来，有助于学生形成生命观念、培养健康意识，达成育人的目的。试题内容：例5.牵涉痛是疼痛的一种类型，表现为患者内脏病变却感到体表某处有明显痛感，而该处并无实际损伤，如心肌缺血或心肌梗死，常感到心前区、左肩、左臂尺侧或左颈部体表发生疼痛；胆囊病变时，常在右肩体表发生疼痛等。这是由病变的内脏神经纤维与体表某处的神经纤维会合于同一脊髓段导致的。下列叙述正确的是（D）A.心前区皮肤、脊髓相关区域、心脏组成了一个完整的反射弧B.牵涉痛的产生属于反射活动，痛觉形成的部位在大脑皮层C.由内脏病变引起体表牵涉痛时，位于心脏的痛觉感受器产生的兴奋会传递D.牵涉痛过程中发生时，皮肤被误作为“感受器”，皮肤感受器并没有产生兴奋素养达成：试题开门见山地给出“牵涉痛”新情境关键词，不仅用临床常见病例阐述了疼痛现象，而且采用反射弧模式图展示疼痛的发生原理，选项的考查点落实在反射弧结构和功能的分析。相较于直接设问反射弧的结构组成或功能，这样的情境化设计增加了对学生思维过程的考查，使学生主动探寻疾病症状背后的生物学原理，全面综合展现学生学科素养水平。结束语试题情境多样，教师借助试题中的“新”情境，训练学生运用“旧