科學探究類生物學開放題的編制與評分

摘要 科學探究類生物學開放題在問題情境和設(shè)問上都有較大的開放性，可以通過開放題考查學生提出問題、設(shè)計對照實驗、對生命現(xiàn)象進行解釋的能力。由于學生的回答具有較大的開放性，可以采用雙位編碼分級計分的方法進行評分。

關(guān)鍵詞 科學探究 生物學 試題編制 開放題

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

1.科學探究類生物開放題的基本特點

同科學探究類選擇題一樣，科學探究類開放題同樣具有探究性、情境性、開放性的特點。

開放題的探究性主要體現(xiàn)在試題的素材來源于探究活動，試題中的數(shù)據(jù)都是探究活動獲得的，學生回答問題的過程也是探究的過程，而且這一探究過程可以持續(xù)到學生離開考場，回到家中繼續(xù)探究。

開放題的情境性是指問題來源于真實的情境，這種情境可能是生活中的，也可能是實驗室里的，都是活生生的真問題，這樣的試題會給人更多的親切感。

開放題比選擇題具有更大的開放性。一道選擇題，只能考查到學生有限的幾種可能回答，但是一道開放題卻可以考查出盡可能多的學生的回答。就思維過程而言，即便選擇題具有開放性，教師很難直接看到學生的思維過程，但是通過開放題的學生回答，就可以對學生的思維過程、思維方式有更多的了解。也就是說，開放題可以知道“學生是怎么想的”，也可以知道“學生為什么這么想”。

[例1]小麥中的淀粉是通過哪個過程制造的？

A.吸收作用 B.呼吸作用

C.蒸騰作用 D.光合作用

[例2]春天來了，留心觀察桃樹，會發(fā)現(xiàn)桃枝上的葉芽、花芽同時開始生長；幾天后，葉芽變成了嫩小的桃葉，花芽長成了鮮艷奪目的桃花。應(yīng)用所學的科學知識，分析桃花生長需要哪些營養(yǎng)物質(zhì)，并推測這些營養(yǎng)物質(zhì)的來源。

解析：上面兩個例題都是考查植物光合作用制造有機物的過程。例1雖然引入了小麥這種具體的植物，但是設(shè)問方式還是有些直白，沒有太多的情境，探究的意味也不濃。而例2給出了一個情境，這個情境是仔細觀察到的自然現(xiàn)象，這明顯是一個探究的結(jié)果。學生在回答這兩道題的時候，思維過程顯然會有差異，例1更多的是調(diào)取短時記憶的內(nèi)容，而例2卻需要聯(lián)系學過的知識和生活經(jīng)驗，有了探究的過程。例1是選擇題，明顯受到了選項數(shù)量的限制；而例2是開放題，其答案是開放的，學生可以按照自己的想法回答，可能說小麥的淀粉來自光合作用，也可能說來自呼吸作用，還有可能說來自土壤、水分等。學生可能知道是來自光合作用，但是他沒有用“光合作用”這個術(shù)語，而是說“小麥利用陽光，把空氣中的二氧化碳和水合成了淀粉等有機物”，顯然這也是可以接受的。

2.科學探究類生物開放題的編制

2.1試題素材的選取

科學探究類開放題的素材來源是很廣泛的，如改編學生做過的課堂實驗、課外科技活動、教師自己開發(fā)設(shè)計的實驗、科研人員的研究文獻、自然界和生活中的生命現(xiàn)象等。素材的選取需要注意幾個問題。①素材具有正確的價值導向，能夠讓學生對生命科學、科學探究發(fā)生興趣，避免枯燥乏味的素材。②素材具有親和力，能夠讓學生覺得科學探究就在身邊，試題中的探究活動不僅可以在考場上做，還可以在學校實驗室和家里做。③素材能夠適合被試學生的認知水平，涉及的知識背景和能力要求不能過高，當然也不能太低，如果有與作答無關(guān)的背景，應(yīng)該加工處理或者作出說明。④對素材加工處理，因為真實情況下的科學探究往往是比較復(fù)雜的，放在測試題目中，需要剝離一些次要或無關(guān)因素，突出需要考查的因素，同時要保證數(shù)據(jù)的真實性和可靠性。

[例3]表1是從一棵生長著的松樹上測得的一些數(shù)據(jù)。

這些數(shù)據(jù)是每年的同一時間測量的。根據(jù)這些數(shù)據(jù)你能得出哪些結(jié)論？

解析：該題以松樹的生長為素材。學生對于生物的生長、包括自身的生長都是很感興趣的，但是對于自然界的各種生物如何生長，并沒有多少仔細觀察和研究。以松樹的生長為例，有的學生認為松樹的各部分每年都會生長，當學生看到這組數(shù)據(jù)的時候，起初會有出乎意料的感覺，而后就要從數(shù)據(jù)出發(fā)，分析數(shù)據(jù)背后的道理：原來松樹的生長是頂端生長的！事實上，如果留心觀察周圍的樹木，會發(fā)現(xiàn)它們的生長很有意思、也很有規(guī)律的。學生在做了這樣的試題之后，會自覺地去觀察這些現(xiàn)象了。

2.2試題的編制加工

與選擇題開發(fā)相類似，開放題的開發(fā)同樣需要經(jīng)過原始素材加工、形成試題雛形、試題的打磨成型等若干階段。然而，開放題本身的特點要求其開發(fā)過程需要有不同的要求。

①具有一定探究情境的開放題，需要將情境交待清楚。如果使用了一些學生不是很熟悉、同時也不是需要作出反應(yīng)的材料，則應(yīng)該盡量介紹詳細。

②考查目標要明確。同樣的一個素材和情境，既可以考查學生控制變量、設(shè)計實驗的能力，也可以考查學生對實驗數(shù)據(jù)進行解讀分析的能力，還可以考查學生作出假設(shè)或預(yù)測的能力等。為了保證測量的信度和效度，一道試題最好只考查學生的一種探究能力。

③設(shè)問要有開放性。不可否認，設(shè)問需要明確，不明確學生就不知道怎么回答。但是設(shè)問不能指向性唯一，否則學生的思路就被局限了。如下面的兩個例子，例5就要比例4開放一些，也可能探查到更多的學生想法。

[例4]學校的草坪旁邊有一條水泥路。晴朗的夏日，從早上9點到下午4點，每隔1h測一次草坪表面和水泥路面的溫度。發(fā)現(xiàn)在每個測量的時刻，水泥路面的溫度都比草坪表面的溫度高，原因是什么？

[例5]學校的草坪旁邊有一條水泥路。晴朗的夏日，從早上9點到下午4點，每隔1h測一次草坪表面和水泥路面的溫度。在每個測量的時刻，草坪表面和水泥路面的溫度是否相同？請寫出你的推測，并說明理由。

需要補充的是，上面兩個例題都沒有給出具體的數(shù)字，要么是定性描述，要么是讓學生預(yù)測。如果給出具體的實驗數(shù)據(jù)，學生的回答可能就不一樣了。

最后，要有一個評分標準的“草稿”。選擇題是通過四個選項對學生正確或錯誤的回答做了預(yù)設(shè)，開放題也需要做預(yù)設(shè)。在命題的時候，就需要設(shè)想一下，不同水平的學生在該題目上會怎么回答？有哪些類型？能否把不同水平的學生鑒別開來？開放題的評分標準需要在測試結(jié)束后通過試評一定數(shù)量的試卷來確定的，但是在命題的時候，對學生可能的答案類型進行預(yù)估是必不可少的步驟。這樣在測試結(jié)束后，教師就可以方便制定評分標準，也可以初步檢驗測試的目標是否有所偏離。

2.3如何考查科學探究

在開放題中，考查學生的科學探究能力，包括兩個方面，一是對于科學探究的理解，二是科學探究的技能。具體來說，可以考查學生提出問題的能力、控制變量設(shè)計對照實驗的能力、應(yīng)用生物學知識對生物學現(xiàn)象進行預(yù)測、推斷或解釋的能力等。考慮到紙筆測驗的局限性，在開放題中，要考查整個探究過程，還是有困難的，因此可以考查科學探究的—個或幾個方面。

2.3.1考查學生提出問題的能力

如果隨便給出一個情境，問學生可以提出什么問題，這樣的開放題就太過開放了，很難判斷問題的質(zhì)量。不能單單看學生提出問題的數(shù)量，而只是對單一的問題作出質(zhì)量判斷也是很難的。但是，教師必須給定一個相對簡化的情境，讓學生判斷這個情境可以研究什么問題，這可能就相對可行了。

[例6]在顏色分別為黃、紅、綠、藍、銀灰的五塊塑料板上涂上機油（有黏性），放在菜地里，過一段時間后，數(shù)出這些板上粘有的蚜蟲數(shù)量。用這個實驗，你可以研究什么問題？

解析：題目中的情境不是來自學生的生活，而是科研人員的一項科研活動，這項活動具體要研究什么問題，可能不是最關(guān)鍵的。關(guān)鍵在于，學生能否運用學過的科學探究技能，判斷這樣一個實驗可以研究什么問題。在全國大規(guī)模測試中，學生的回答體現(xiàn)出了層次性，有的學生回答：可以研究塑料板對蚜蟲的吸引力；有的回答：可以研究不同顏色對蚜蟲的吸引力；還有的學生回答：可以研究不同的光對蚜蟲的吸引力；也有的學生只能回答：可以研究蚜蟲是否喜歡機油。關(guān)于本題目的詳細分析，可以參見“大規(guī)模學業(yè)測評中對科學探究的考查”。

2.3.2考查學生控制變量、設(shè)計對照實驗的能力

生物學是一門實驗科學，在中學生物教學中，生物實驗占有很大的比重，在中考和高考中，實驗題也占有一定的分量。應(yīng)該說，實驗?zāi)芰κ潜容^寬泛的，涉及實驗方案的設(shè)計、實驗材料的選擇、實驗儀器的選擇和操作、實驗數(shù)據(jù)的讀取和分析、實驗結(jié)果的報告和解釋等方方面面。可以想見，在一道題里，不可能全面考查出學生的實驗?zāi)芰Γ强梢詫嶒災(zāi)芰M行拆解考查，特別是實驗設(shè)計能力和對實驗結(jié)果的分析解釋能力。對照實驗的設(shè)計與分析能力是貫穿中學生物學的核心能力，設(shè)計對照實驗最重要的是控制變量。如果學生能夠判斷清楚哪些變量是研究的自變量，哪些是因變量，哪些又是無關(guān)變量，學生就可以很容易地完成對照實驗設(shè)計任務(wù)。

[例7]在插花的水中放一些糖，是否會使鮮花開得更久，對此有兩種不同的看法：①糖溶解在水中，為鮮花提供營養(yǎng)物質(zhì)，從而延長鮮花生命。②水中有糖，會使細胞失水，鮮花更容易枯萎。用糖水插花到底能不能延長鮮花的生命，請設(shè)計實驗弄清楚這個問題。

解析：這道題目考查的是學生控制變量設(shè)計對照實驗的能力。實驗中的自變量是糖水的有無，因變量是鮮花保存的時間長短，需要控制的變量包括花的種類、生長狀況、水量等。全國大規(guī)模測試中，大部分學生能想到將是否加糖水作為自變量設(shè)計實驗，有的甚至還想到了糖水的量；也有一些學生設(shè)計實驗時沒有對照，或者使用了不同種類的花；還有少數(shù)學生沒有設(shè)計實驗，而是去解釋糖類對花的生長有何影響了。對于一個看似簡單的問題，學生的回答卻沒有想象中那么好。從這道題還可以看出，讓學生寫出實驗設(shè)計方案的考查方法，比起只是填空寫出變量的考查方法，更容易看出學生在這方面存在的問題。

2.3.3考查學生應(yīng)用生物學知識，對生命現(xiàn)象進行解釋的能力

對于科學探究的結(jié)果，需要進行分析解釋、表達交流。如果說對于提出問題的能力和設(shè)計實驗的能力的考查更偏重于探究技能的話，那么對于生命現(xiàn)象的解釋能力的考查則顯得更綜合一些，與學生學過的生物學知識結(jié)合得也更緊密一些。這里的生命現(xiàn)象，可以是自然現(xiàn)象（包括人本身的生命現(xiàn)象），也可以是學生實驗的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，還可以來自生物技術(shù)的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象（包括農(nóng)業(yè)、畜牧、林業(yè)等均可）。考查的方式可以是給出一組數(shù)據(jù)，讓學生分析數(shù)據(jù)，作出解釋；也可以讓學生根據(jù)一定的證據(jù)，對生命現(xiàn)象作出預(yù)測。不管是作出解釋，還是作出預(yù)測，學生都需要將數(shù)據(jù)與現(xiàn)象分析、學過的科學知識、自己的生活經(jīng)驗三者協(xié)調(diào)起來。

3.科學探究類生物開放題的評分

在目前的生物學中考和高考中，沒有放開使用開放題的一個重要原因是開放題的評分難度比較大。即便像語文作文，給出了詳細的評分細則，約定了不同方面的分值，但是最后給分還是一個唯一的確定的分數(shù)，很難從分數(shù)高低上看出學生到底在哪個方面強勢或者弱勢。同時，大規(guī)模測試中，由于時間等因素的制約，開放題的評分標準不可能定的太細，給分也就不可能給的過細。另外，閱卷員的差異導致對評分標準的把握因人而異，從而會影響閱卷質(zhì)量。

在長期的實踐中，借鑒PISA、TIMSS等大型國際學生學業(yè)評價項目的經(jīng)驗，并結(jié)合我國的實際情況，引入了雙位編碼評分的計分方法，對開放題的學生回答進行分級計分。具體來說，就是先試評一定數(shù)量的試卷，按照學生答案的水平，將學生的回答分成不同的層次，同一層次內(nèi)的回答又分為不同的類別，層次和類別用一個雙位編碼表示，如30和31是同一層次的兩種類別，30和20則屬于不同層次的兩個類別，30比20所代表的學生回答水平要高一個層次。正式閱卷之前，只要閱卷員接受培訓，掌握了不同編碼代表的學生層次和類別，就可以去評閱試卷，閱卷工作不是給出一個確定的分數(shù)，而是將學生的回答進行分門別類。這種評分方式，可以有效降低閱卷員的主觀漂移，提高閱卷的質(zhì)量。

仍然以例1為例，給出評分標準簡表如表2所示。

解析：這道題目來源于日常的觀察，考查學生對植物生長、特別是光合作用有關(guān)知識的運用。經(jīng)過試評大量的學生試卷，可以將學生的回答大致劃分為五個層次，每個層次又可以有若干個類別，即：較高水平（代碼40、49）、中上水平（30、31、39）、中等水平（20、29）、中下水平（10、11、19）、錯誤回答與沒有作答（70、79、99）。接下來，將該評分標準培訓給正式閱卷的教師，讓教師熟悉這個評分標準，并將學生的各種回答與評分標準的各個編碼所代表的類型一一對應(yīng)，從而給出相應(yīng)的編碼，閱卷的過程即是編碼的過程。由于前面制定評分標準的過程嚴謹細致，后面學生的回答都可以納入該評分標準的框架中去。這樣的閱卷方式，較好地減少了教師主觀判斷的偏差，同時將學生各種類型的回答劃分得很清楚。經(jīng)過抽樣檢驗，該評分方式具有較高的信度；與學生的全卷成績做相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)該閱卷方式具有較好的效度。

與傳統(tǒng)的閱卷方式相比，雙位編碼評分具有較高的信度和效度、更有利于鑒別學生的類型和教師改進教學。該閱卷方式的關(guān)鍵是制定一個科學、實用的評分標準，同時對閱卷教師的培訓要到位。在這方面，國際大型學業(yè)評價項目PISA、TIMSS、NAEP等已經(jīng)形成了完善的體系，在多年的實踐中也已經(jīng)成熟地運用該技術(shù)，并發(fā)展出了自己的特色。或許這種評分方式會在將來的學業(yè)評價中有更大的用武之地。