基于高考评价体系的高中生物学原创试题命制实践

摘要：命制原创试题能够有效提高教师的教学教研能力。命制一道具有信度和效度的原创生物学试题的一般步骤，即在《中国高考评价体系》与《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》的指导下规划命题蓝图，通过搜索文献确定题目的情境素材，形成初稿后广泛收集命题组教师的意见和建议，优化完善试题，基于学业质量水平发展要求拟定参考答案与评分细则。关键词：高考评价体系；高中生物学；原创命题；《基因的表达》评价是教学活动中必不可少的环节，恰当的评价方式能及时、准确地反馈教学质量，教师可根据评价结果及时地调整教学活动，让教与学更加契合。随着高中新课程、新教材和新高考的全面实施，如何设计出能检测学生核心素养发展水平的评价任务成了广大教师面临的新问题。现以命制一道高中生物学原创非选择题为例，分析如何基于高考评价体系科学有效地设计纸笔测验类评价任务。一、认真研读指导文件，明确命题趋势和要求2019年教育部考试中心（现为教育部教育考试院）制定了《中国高考评价体系》，此文件已经成为各学科高考命题理论指导和实践指南。《中国高考评价体系》的内容可归纳为“一核”“四层”“四翼”［1］，而后新高考各学科考试内容改革实施路径发布，例如在高考评价体系中，关键能力包括知识获取能力群、实践操作能力群和思维认知能力群，而生物学科考试内容改革实施路径则将这些关键能力细化为理解能力、实验探究能力、解决问题能力和创新能力［2］53。《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）是另一个重要的指导文件，它指导着高中生物学教学和评价的各个方面。《课程标准》中说明了学业水平考试的命题原则——以课程标准中的内容要求、学业质量标准为依据，指向核心素养的发展水平；《课程标准》也明确了命题程序可分为四个关键步骤：明确测试类别、确定难度—规划测试蓝图—创设情境、合理设问—审核修改定题，这为命题指明了具体的实施路径［3］。二、依据指导文件规划命题蓝图根据《课程标准》提出的命题程序，命题应首先明确测试类别、确定难度并规划核心素养的测试蓝图。由于此次命制的题目是用于模拟等级性水平考试，因此笔者将其难度定为0.6左右。笔者结合《课程标准》和高考评价体系的“四层”要求，制定出多维细目表（如下页表1所示）。而表2所示的多维细目表则突出高考评价体系的“四翼”目标，由此可以明确基础性对应的是基本层面的问题情境，应用性对应的是生活实践问题情境等。将制定细目表放在正式命题前，笔者运用了逆向设计的方式，同时体现了“教—学—评”一体化的理念，这样能够把评价内容和课程标准规定的教学内容相统一，确保教、学、评具有一致的目标。表2突出“四翼”要求的多维细目表题序思维特征（“四翼”目标）考查载体情境类型情境难度（1）基础性科研情境简单（2）综合性文字情境较难（3）应用性科研情境复杂（4）创新性科研情境复杂]三、原创题的科学命制过程（一）搜索分析文献，创设题目情境在制定多维细目表、明确测评的目标后，命题者便可以开始针对考查内容搜索文献资料，在阅读和比较多篇科研论文后，最终确定题目的情境素材。例如此次原创题的情境素材来自南京农业大学杨东雷研究团队发表在《植物生理学》杂志2022年第188卷上的论文。该研究团队利用EMS（甲基磺酸乙酯）处理水稻，获得了一株雄性不育突变体。之后经过图位克隆技术确定此不育突变体的fem1基因发生了突变。为了明确fem1基因的作用机理，他们通过生物信息学技术检索到水稻fem1基因与数据库中拟南芥的OsRDR2基因同源，并由此推测fem1基因也具有和OsRDR2基因相似的功能。最终通过一系列的实验证明了水稻fem1基因通过促进花序细胞中若干基因的DNA甲基化，从而促进水稻的生殖发育［4］。此篇论文中包含了研究团队的大量实验结果，但将论文素材转变为情境时要综合考虑命题目标和高中生的知识储备。最终命题者从上述论文的众多实验中挑选出检测花药发育相关基因mil1和msp1的mRNA相对含量的实验作为题目情境。这个实验既有一般的转录和翻译过程，又与基因的表观遗传现象有关，能够完整覆盖《基因的表达》单元的重要概念。（二）精心加工素材，编写题目初稿根据挑选的实验结果，命题人编写出题目的初稿如下。水稻是我国重要的粮食作物，南京农业大学杨东雷研究团队利用EMS（甲基磺酸乙酯）处理水稻获得了fem1基因突变体。他们发现该突变体的雄配子不育。为了探究其机理，研究员通过检索核酸序列数据库发现fem1基因编码RNA依赖性的RNA聚合酶2（RDR2）。请回答下列问题：（1）fem1基因在水稻细胞中的表达需要经过

和

两个过程。（2）与普通的RNA聚合酶相比，RDR2的独特之处在于识别的模板是RNA，而相同点有。（答出2点即可）（3）课题组利用RT-PCR技术分别检测了野生型和该突变体雄蕊细胞中与花药发育相关基因mil1和msp1的mRNA相对含量，結果如图1。有人推测这种变化是由于这些基因发生甲基化造成的。请你设计实验验证这一假说，要求简要写出实验思路和预期结果。（可以选择的实验材料：野生型水稻、fem1基因突变体水稻、DNA甲基化抑制剂、检测基因甲基化程度的仪器、检测mRNA含量的仪器等）（柱状图中左边柱子代表野生型，右边柱子代表突变体）图1野生型和突变体中mil1和msp1的mRNA相对含量检测结果（4）若你是实验团队的一员，在目前研究成果的基础上，你计划进一步探究的课题名称是。（三）聚焦评价体系，优化逻辑语言试题初稿交给命题小组的教师进行审阅与试做。教师对照多维细目表对题目进行逐项分析，评价每道小题与细目表是否契合，逐字逐句进行优化，得到的修改意见如下。一是题目情境不能充分体现“四层”中的核心价值，尚未很好呈现“一核”的功能，与社会责任的联系不够紧密。题目仅提出“水稻是我国重要的粮食作物”，但是没有交代实验团队获取雄性不育水稻和粮食种植有什么关系。因此，为了突出题目的育人功能，需要说明所做实验最终达成的目标是什么，想解决哪些社会实际问题。二是题目呈现的信息较多较难。例如，题目出现了RNA依赖性的RNA聚合酶2、RT-PCR技术等学生非常陌生的名词，且没有对这些名词进行解释说明。第（3）小题检测的基因名称mil1和msp1太相似，建议用代号A和B代称，fem1基因也可简称为f基因，从而减轻学生的思维负担。与此同时，实验结果图需要简化处理。由于掌握的统计学知识有限，学生并不明白命题者直接从论文中截取的图中误差线代表的含义，也不知道图中右边柱子上的两个星号的含义，因此必须根据高中生的数学水平对论文实验结果原图进行简化处理，去掉干扰学生的要素。三是题目的逻辑不够严密。例如，题干提出已确定fem1基因编码RDR2，但是RDR2与第（3）小题检测mil1和msp1的mRNA相对含量之间有何关系？题目没有说明实验团队为什么需要检测这两种基因转录出的mRNA含量。学生在不明晰整个实验的逻辑链条时，就难以回答第（4）小题这样的创新性题目。因此命题者要梳理研究逻辑，做好铺垫层层设问，防止造成思维的断层。四是题目整体难度不符合细目表要求。第（1）小题虽然关注了基础性，但是难度过低，无须结合题目信息条件就可以作答，这样会导致题目的区分度不高。第（3）小题难度过高，譬如常见的实验设计题只需要写出一个因变量，而此实验同时存在两个因变量，即需要学生写出同时检测两种基因的甲基化程度；实验材料中还提供了多余的实验材料——野生型水稻，无疑也会对学生答题造成困扰。由此看来，命题者要有丰富的命题经验，平时收集好测试反馈的数据，才能尽可能准确地估计出题目的难度。在收集意见后，命题组又反复研读初稿，多次讨论，最终将其修改打磨为更成熟的题目。（四）基于学业质量水平，确定参考答案和评分细则在确定题目后，命题组还要写出相应的参考答案，力求做到答案的文字精练且准确。最后要根据学生的素养发展水平或SOLO分类理论制定评分细则，便于教师客观准确地评分和学生自评。例如第（3）小题为写出预期实验结果，达到学业质量水平4-3的学生应能运用科学术语精确阐明实验结果，可判2分；而学业质量水平3-3的学生能运用科学术语报告实验结果，由于不够精确，可判1分；回答完全和答案相反的学生判为0分。四、呈现成果（一）题目中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手上。科学家常常利用水稻雄性不育系研发高产水稻，水稻雄性不育系可减少母本去雄的繁琐操作。近期，南京农业大学研究团队获得了由f基因突变引起的一种新型水稻不育系。已知影响水稻花药正常发育的基因是基因A和基因B，利用技术检测出基因A、B在野生型和f基因突变型水稻的花药中所对应的mRNA相对含量如下表所示。请回答下列问题：表3不同水稻的花药中mRNA的相对含量[水稻类型基因mRNA相对含量野生型基因A0.006基因B0.450突变型基因A0.001基因B0.020]（1）据表可知，f基因突变体中基因A和基因B的mRNA相对含量比野生型

，说明A和B基因表达过程受到影响的阶段是

。（2）有人推测上述实验中基因A和基因B的mRNA相对含量变化是由于甲基化修饰造成的。基因的甲基化修饰最可能发生的部位是

。A.启动子

B.终止子C.编码蛋白质的区域

D.起始密码子（3）现有f基因突变型水稻，以及DNA甲基化抑制剂（DNA甲基化抑制剂可以使DNA去甲基化）和相关检测仪器。请你设计实验验证基因A和基因B的mRNA相对含量变化是由于甲基化修饰造成的。要求简要写出实验思路和预期结果。（4）若上述实验达成预期结果，则可推测出f基因的作用是

。（二）参考答案与评分细则表4前文所述原创题评分细则[题号参考答案评分说明（1）第1空：低（1分）可给分：少第2空：转录（2分）唯一答案（2）A（1分）唯一答案（3）实验思路：将f基因突变型水稻雄蕊分为甲、乙两组，甲组用DNA甲基化抑制剂处理，乙组用等量蒸馏水处理（2分）；一段時间后分别检测两组雄蕊细胞内的基因A和基因B的甲基化程度和转录出的mRNA相对含量（2分）①自变量2分：说明一组是DNA甲基化抑制剂处理，另一组用蒸馏水/清水处理0分：只说明一组是DNA甲基化抑制剂处理，没有对照组②因变量2分：要检测基因A和基因B甲基化程度和mRNA含量，且正确说明待测对象1分：要检测基因A和基因B甲基化程度和mRNA含量，但未说明待测材料是雄蕊细胞0分：未说要检测基因A、基因B甲基化程度和mRNA含量预期结果：与乙组相比，甲组细胞内基因A和基因B的甲基化程度更低，mRNA相对含量更高（2分）2分：与甲组相比，乙组细胞内基因A和基因B的甲基化程度更高，mRNA相对含量更低1分：一个结果正确、另一个结果错误，如与乙组相比，甲组细胞内基因A和基因B的甲基化程度更高，mRNA相对含量更高0分：结果完全相反，如与乙组相比，甲组细胞内基因A和基因B的甲基化程度更高，mRNA相对含量更低（4）降低水稻雄蕊细胞基因A和基因B的甲基化程度，从而促进这些基因的转录，进而使雄蕊正常发育（2分）第1分：降低甲基化程度第2分：促进基因转录]五、反思总结（一）命题应突出育人导向立德树人是教育的根本任务。在“四层”考查内容中，核心价值处于首位。因此，命题时应充分挖掘试题的核心价值，突出育人导向，如选取我国科学家自主研究的成果，提升学生的文化自信；把为人民服务的思想、劳动教育等融入试题，起到润物细无声的教育效果。本题的科研情境中，研究雄性不育水稻可以为杂交水稻研究提供新的技术支持，这让学生体会到科学家的研究工作也属于劳动，认识到科学和技术是服务于人民群众日常生活的，是能够切实提高人民生活水平的，理解提高农业科技水平是实现“中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手上”的重要保障。（二）命題需要创设真实的情境学生的核心素养水平是在解决新情境中的新问题时体现出来的，教学中要创设情境促进学生形成概念和生命观念，命题时则要创设情境检验学生运用概念和观念的水平。常用的命题情境包括日常生活情境、科学实验和探究情境、生命科学史情境等，命题时可以灵活选择使用［2］57。本次命题选用国际学术期刊发表的科学实验情境具有详实、严谨的特点，是检验学生水平的良好素材。但是需要注意，使用这类情境时需要恰当地选择切入点。因为国际期刊的论文中往往有多个实验，而在考试中学生读题的时间是有限的，所以命题时选取论文中最关键的实验或某一两个实验作为命题情境即可，切勿贪多。（三）“四层”中的核心素养和关键能力是主要考查目标从此次原创命题过程来看，在规划蓝图阶段就已经聚焦核心素养水平的考查。最终呈现的题目始终围绕对核心素养水平的考查，内容聚焦重要概念，每道小题都需要学生运用科学思维才能回答，而不是靠单纯地记忆，这样能引导学生在备考时减少死记硬背和机械刷题。本题看似考查基因的转录、翻译及调控过程，实际上把生命观念——生命系统的信息观、科学思维、科学探究和社会责任都有机地融合在一起，并且