厚植核心素養測評的命題策略

吳志強

(安徽省蕪湖市教育科學研究所)

《中國高考評價體系》提出的三大關鍵能力群,落實到生物學學科主要包含學習理解能力、應用實踐能力和遷移創新能力這三個能力維度。生物學學科關鍵能力作為核心素養的重要組成部分,是生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任的集中體現。因此,命題工作的主要考量點應該聚焦在測評學生關鍵能力上。建立關鍵能力的測評框架和測評路徑,發揮評價對教學的導向作用,可指導生物學學科核心素養的教學和評價,有利于核心素養的厚植。

一、基于學習理解能力的命題

學習理解能力一般包括識記、摘錄、辨識、印證、說明、歸納、概括、推理、論證、聯系、融會貫通等。在試題命制時,重點應放在理解生物學概念和規律。一般試題設置從生物學事實或概念出發,要求學生判斷概念的性質或事物與事物之間的關系,鑒別概念(規律)的區別和聯系。

例1.植物生長狀況受光照、氮肥等競爭影響。某研究小組用白三葉(豆科固氮植物)和黑麥草(禾本科植物)進行4組實驗,結果如下表。下列相關敘述錯誤的是

( )

組別種植比例生物量/g根莖干重比株高/cm白三葉黑麥草白三葉黑麥草白三葉黑麥草①白三葉∶黑麥草=1∶00.3—1.5—8—②白三葉∶黑麥草=1∶30.051.41.50.6738③白三葉∶黑麥草=3∶10.30.61.20.6636④白三葉∶黑麥草=0∶1—1.1—0.6—34

A.該實驗目的是研究種植比例對白三葉與黑麥草生長的影響

B.在對氮的利用上,兩種植物的競爭沒有對其產生顯著影響

C.在混種時,白三葉側重地上競爭,黑麥草利用光照更具優勢

D.為提高黑麥草產量,適合的種植比例比單種黑麥草效果更好

答案：C

例2.近交系數是指形成合子的兩個配子來自同一共同親本的概率。如圖是動物育種中一個家系圖,P1和P2是兩個無血緣關系的親本,基因型分別是a1a2和a3a4,那么B1和B2雜交的近交系數是________。

答案：1/4

例1和例2主要考查了考生的記憶和關聯整合等學習理解能力。例1提供豆科固氮植物、禾本科植物進行的4組實驗及數據,要求考生從4個方面做出相應判斷。自變量為種植比例,因此實驗目的為研究白三葉與黑麥草的種植比例對植物生長的影響,A正確;白三葉是豆科植物,能與固氮菌共生,其生長不受氮的影響,而黑麥草不能固氮,其生長受氮的影響,因而在對氮的利用上,競爭并未對兩者產生顯著影響,B正確;從根莖干重比可以看出,白三葉側重地下競爭。從株高可以看出,黑麥草利用光照更具優勢,C錯誤;從第②④組可以看出,白三葉∶黑麥草=1∶3組比白三葉∶黑麥草=0∶1組的黑麥草生物量更大。因此,為提高黑麥草產量,適合的種植比例比單種黑麥草效果更好,D正確。

例2以“近交系數”為概念情境,要求考生理解近交系數后,運用遺傳基本規律來進行運算推理?？上扔嬎鉈1和B2所生子代S是a1a1的概率:P1把 a1基因傳給B1的概率是1/2,B1把a1基因傳給S的概率也是1/2,同理P1把a1基因傳給B2的概率是1/2,B2把a1基因傳給S的概率也是1/2,子代S基因型為a1a1的概率為1/2×1/2×1/2×1/2=1/16。同理S基因型為a2a2、a3a3、a4a4的概率均為1/16。即B1和B2雜交的近交系數是1/4。

基于學習理解能力的命題,主要是考查學生依據已有客觀事實或證據,指明事物是否具有某種屬性或對不同事物之間是否具有某種關系的思維形態。這種命題既能夠考查學生的素養水平,還能夠引導學生從生物學視角觀察和認識世界、開展生物學探究活動?；趯W習理解能力的命題不能盲目引導學生對概念理論的死記硬背,而應重視對概念和相關生物學理論形成過程及其意義的理解。

二、基于應用實踐能力的命題

生物原本就是一個復雜的、相互聯系和相互依賴的統一整體。任何一個生物學現象的背后,都會有一個復雜的原因;任何一個生物學現象也都會引起另一些現象的產生。正因如此,生物學命題中應該重視依托解決實際問題來考查學生的實踐能力。應用實踐能力一般包括分析解釋、推論預測和綜合應用,試題要求學生在多步推理與論證中嘗試解決現實中的復雜生物學問題。

例3.水稻是我國重要糧食作物,是一種短日照植物,在白天短于一定的時長才開花。2022年中國空間站實驗艙“問天”成功進入太空,一個月后,水稻幼苗在空間站生長狀態良好。這是國際上首次對水稻在空間站“從種子到種子”全生命周期的培養研究。下列敘述錯誤的是

( )

A.實驗艙中種子的萌發階段不需要補充二氧化碳,但需要補充水分

B.實驗艙水稻幼苗長出后可連續光照,促進其生長發育和開花結實

C.微重力條件可能導致植物激素分布改變,影響植物生長發育進程

D.該實驗可為改進空間植物培養技術要求的糧食作物生產提供指導

答案：B

例4.塞罕壩意為“美麗的高嶺”,曾經草木豐美、禽獸繁集,后因開圍放墾等人類活動影響而發生嚴重退化。幾代塞罕壩人不懈奮斗,創造了從荒原到林海的綠色奇跡,用實際行動踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念。以下相關問題,請予解答。

(1)塞罕壩人使群落演替按照不同于自然演替的________________進行,逐漸使這一區域生態系統的結構和功能恢復到受干擾前的狀態。在荒原變林海的綠色奇跡過程中,輸入塞罕壩生態系統的總能量的變化趨勢為_______________。

(2)對塞罕壩地區某群落的生態位寬度和生態位重疊的研究,可揭示該群落種內或種間競爭。生態位是指__________________。

(3)塞罕壩處于緯度高、氣溫低、降水少的高原環境,為了提高人造林的成活率及穩定性,選人工林樹種時需要考慮的因素有_________(答兩點)。

答案：(1)速度和方向 先逐漸增加后穩定 (2)一個物種在群落中的地位或作用,包括所處的空間位置,占用資源的情況,以及與其他物種的關系等 (3)選擇耐寒的樹種、耐旱的樹種、選擇多種樹種等

例3和例4都是在具體的真實情境中考查應用實踐能力。例3以空間站從種子到種子全生命周期培養研究為情境,考查了科研實踐中包含的基礎生物學原理。種子開始萌發需要大量吸收水分,故需要補充水分,種子萌發過程中一直進行呼吸作用產生二氧化碳,不需要補充,A正確;水稻屬于短日照植物,連續光照不利于其開花,B錯誤;空間站是微重力環境,植物激素的分布與地球不同,可能會影響植物的生長發育進程,如在空間條件下,植物有可能會有開花時間延遲、開花數目少、種子結實率低和種子質量下降等表現,C正確;該實驗可為探索更多適應空間生命保障要求的糧食作物生產提供指導,D正確。

例4以“塞罕壩”真實情境為素材,考查演替、生態位和群落等概念,考查考生在真實生物學現象中,找尋科學的解決問題方法和解釋問題的能力。在生產實踐和生活活動中,認識生物學活動對應的是“知識和經驗的輸入”,如本題中塞罕壩生態系統的結構和功能恢復到受干擾前的狀態就是“人類按照不同于自然演替的速度和方向進行”這一知識和經驗的輸入。生物學問題解決對應的是“知識和經驗的輸出”,如本題中人工林樹種選擇時需要考慮的因素。

為考查學生說明事物的含義、原因或理由的能力,在測評試題命制時,首先應尋找合適的素材,以保證情境符合學生的生活經驗和認知水平;其次在題干設置中注意技巧,一般呈現出生物學實驗、生命活動等現象或結果;最后設問要求考生從推理的角度分析、推理產生這種現象或結果的原因或某一問題的具體辦法。對出現的問題能否進行正確回答體現了考生是否具備關鍵能力。

生物學的教學應重視探索規律、拓寬視野、實踐應用等,學生在實踐性學習過程中,通過熟練進行資料的收集與篩選、動手操作、交流與評價等途徑,提升表達交流能力,樹立團隊協作觀念,激發潛能,培養問題解決能力、創新精神與實踐能力等,最終提高學科的綜合素養?；趹脤嵺`能力的命題與生物學教學的導向一致。

三、基于遷移創新能力的命題

生物學的學習中需要重視對遷移創新能力的培養,在試題命制中應該對這一能力有適度的呈現,以更好行使試題選拔人才的功能。遷移創新能力包括直覺聯想、遷移與質疑和構建新模型。對遷移創新能力考查的試題一般分為單點知識結構、多點關聯結構和抽象拓展結構等。

例5.某雌雄同株異花植物種群中偶然發現一株雌株突變品系。研究發現該突變品系是第5號染色體上的基因A突變為a所致,A對a為完全顯性。將抗病基因B轉入該雌株品系中,獲得基因型均為aaB的甲、乙轉基因抗病植株。但是甲、乙植株的株高分別表現正常和矮小。有研究人員猜測B基因插入的位置不同,影響了植株的株高表現。據此請回答:

(1)利用該種植物的野生型(AA)與正常株高的甲植株雜交,作為母本的是________。F1中抗病植株∶不抗病植株的數量比約為1∶1,F1中不抗病植株的性別表現為________。F1抗病植株自交,若甲植物中的B基因轉入的位置在第5號染色體上,則F2中抗病性和性別的表型及比例是________;若甲植物中的B基因轉入的位置不在第5號染色體上,則F2中抗病性和性別的表型及比例是________。

(2)研究發現,B基因如果插入到第3號染色體上,會抑制植株的生長,從而形成矮小植株。利用該種植物的野生型(AA)與矮小株高的乙植株雜交,F1中抗病矮株∶不抗病正常株高的數量比約為1∶1。F1抗病矮株自交,F2出現的性狀及比例是抗病雌雄同株∶抗病雌株∶不抗病雌雄同株∶不抗病雌株=3∶1∶3∶1?？共“晁急壤陀陬A期值,說明A基因除導致植株矮小外,還對F1的繁殖造成的影響可能是含B基因的________(填“雄” “雌”或“雌或雄”)配子不育。

答案：(1)甲植株 雌雄同株 抗病雌雄同株∶抗病雌株∶不抗病雌雄同株=2∶1∶1 抗病雌雄同株∶抗病雌株∶不抗病雌雄同株∶不抗病雌株=9∶3∶3∶1 (2)雄

例5通過遺傳規律考查考生的遷移能力。(1)甲品系的基因型為aaB,為雌株,只能做母本;F1中不抗病植株基因型為Aa,為雌雄同株;F1抗病植株(AaB)自交,若甲植物中的B基因轉入的位置在第5號染色體上,則F2中出現的基因型(表型)及比例為AaB(抗病雌雄同株)∶AA(不抗病雌雄同株)∶aaBB(抗病雌株)=2∶1∶1。若甲植物中的B基因轉入的位置不在第5號染色體上,則F2中出現的基因型(表型)及比例為A_B_(抗病雌雄同株)∶aaB_(抗病雌株)∶A_(不抗病雌雄同株)∶aa(不抗病雌株)=9∶3∶3∶1。(2)利用該種植物的野生型(AA)與矮小株高的乙植株雜交,F1中抗病矮株∶不抗病正常株高的數量比約為1∶1,說明含B基因的卵細胞發育正常;而F2中抗病矮株所占比例小于理論值,故推測最可能是F1產生的含基因B的雄配子不育導致后代中雄配子只產生了A和a兩種,才導致F2中抗病矮株所占比例小于理論值。

例6.茉莉酸甲酯(MeJA)是一種新型植物生長調節物質。為研究干旱脅迫下MeJA及其代謝抑制劑(SHAM)處理對水稻的葉綠素含量、光合作用特性的影響,設計實驗如下:

將長勢相同的同種水稻進行4種處理:(1)對照(CK),(2)干旱處理(D),(3)干旱+MeJA處理(D+MeJA),(4)干旱+MeJA+0.5 mM的SHAM處理(D+MeJA+SHAM),每種處理設5個重復。處理2 d后,選擇充分展開的、生長一致的水稻葉片為實驗材料,測定葉片水勢、葉綠素含量、氣孔導度,結果如圖所示?；卮鹨韵聠栴}:

圖1

圖2

圖3

(1)該實驗中的對照組(CK)的實驗處理是__________________。

(2)葉片水勢是反映作物體內水分虧缺最靈敏的生理指標,水勢越低,葉片水分虧缺越嚴重。圖1可以看出,干旱脅迫后水稻葉片水勢顯著降低,而進行MeJA處理________(填“抑制” “促進”或“不影響”)葉片水勢降低,SHAM在一定程度上________(填“抑制” “促進”或“不影響”)MeJA的作用。從實驗可以分析出,干旱脅迫下外源MeJA處理________(填“減弱” “增強”或“不影響”)水稻幼苗的抗旱性。

(3)從實驗結果可以推測出干旱脅迫影響了水稻的光合作用,請分析原因:_________(答出2點)。

答案：(1)在正常水分條件下培養水稻 (2)抑制 抑制 增強 (3)干旱脅迫導致水稻葉綠素含量降低,光反應速率下降,光合作用減弱;干旱脅迫導致氣孔導度降低,二氧化碳供應減少,暗反應速率下降,光合作用減弱

圖1可以看出干旱脅迫后水稻葉片水勢顯著降低,而MeJA處理組抑制了葉片水勢降低,SHAM處理組又在一定程度上抑制了MeJA的作用。從圖2、圖3可以推測干旱脅迫下外源MeJA處理,抑制了葉綠素含量和氣孔導度降低從而提高了水稻幼苗的抗旱性。從圖2、圖3可以推測出,干旱脅迫一方面使得水稻葉片的葉綠素含量降低,導致光反應速率下降,光合作用減弱;另一方面導致氣孔導度降低,二氧化碳供應減少,暗反應速率下降,導致光合作用減弱。

基于遷移創新能力的命題,一般是利用實驗設計、制訂實驗方案或操作評價等形式,考查考生運用所學知識,通過情景、探究活動或科學實施方法解決問題的能力。論證分為推演論證和歸納論證兩種形式,學生要將已有的知識遷移到陌生情景中。這種試題命制應反映生物學學科本質,試題情境是提供事實與證據的載體,命題者依據情境提出相應的問題,針對性地考查學科關鍵能力的不同層次。命題要設計能展示學生思維過程的問題,讓學生運用所學的生物學知識,解決所遇到的科學問題,并體現積極向上的價值,追求健康的審美情趣,反映中華優秀傳統文化、我國科技發展的新成果等。

本文為“厚植核心素養的初高中生物學教學一體化研究”(編號JK22138)項目研究成果。

打破學段壁壘,實現課程一體化教學一直是初高中教師的研究重點。為更好的展示區域教研成果,本刊將以專欄形式分期介紹蕪湖市教科所吳志強老師領銜的安徽省教育科學研究項目“厚植核心素養的初高中生物學教學一體化研究”系列成果,敬請期待。