2015年福建省高考生物學實驗探究題命題評析

鄭 丹 林穎韜 俞如旺*

(1 福建師范大學生命科學學院 福州 350108； 2 福建教育學院 福州 350025)

培養學生的實驗與探究能力、倡導探究性學習是高中生物學教學的重要內容，也是高考能力考查的重要組成部分。2015年全國高考福建生物學卷第26題(以下簡稱“第26題”)是一道設計新穎的實驗探究題，本文從情境創設、問題設計和命題表達三個維度，對試題的命制策略展開分析，以期為高考生物學實驗探究題的命制提供借鑒。

1 試題考查基本情況

第26題以篩選植物源除草劑為背景，結合有絲分裂的相關知識，要求考生通過知識的理解、遷移和運用，對一些生物學問題進行判斷、解釋和初步探究，考查考生對實驗結果的分析和實驗設計能力。實測數據顯示，該題難度適中，區分度較高(表1)。

表1 第26題實測數據

2 試題命制策略分析

2.1 素材選取 試題以植物源除草劑的篩選為背景，探究可可堿對鬼針草種子萌發及根尖細胞有絲分裂的影響。雖然化學除草劑能達到除草的效果，但對環境產生較大的負面影響，為了減少化學除草劑的使用，從植物的化感物質中篩選有效又環保的除草劑成為研究熱點。試題選材新穎，關注環境的可持續發展，與生產生活緊密相連，考查考生解決實際問題的能力，有利于提高考生的生物科學素養。

試題素材來源于2014年發表的科學論文，原論文主要研究不同濃度化感物質(即阿魏酸、香草酸、槲皮黃素、木樨草素、茶堿和可可堿)對鬼針草種子萌發、幼苗生長及根尖細胞有絲分裂的影響，以期篩選出經濟、有效、安全的植物源除草劑[1]。選用近年發表的較高水平的科技論文作為高考命題素材，可以確保試題的科學性、權威性和創新性。科技論文表述嚴密、數據翔實、論據充分，提供了命題的一般思路，有助于提高命題的效率和質量。

2.2 情境創設 以科技論文為命題素材必須建立情境素材與試題測量目標之間的聯系，在借鑒原科技論文的基礎上，貼近考生的思維方法或生活經驗，剔除冗余信息、簡化實驗表達，保證試題考查源于教材，又高于教材。

(1)簡化實驗方法 植物或微生物釋放的化感物質可以影響其他植物或微生物的生長，將植物的化感作用運用于農田作業可以有效控制雜草。原論文研究阿魏酸、香草酸、槲皮黃素、木樨草素、茶堿和可可堿等化感物質對鬼針草的影響，以期篩選最適植物源除草劑。對考生而言，“化感物質”“化感作用”等概念陌生且不易理解，同時對鬼針草也知之甚少，因此試題簡化了這一復雜晦澀的專業知識，剔除冗余信息，表述成“為了研究從植物中提取的可可堿是否可以作為除草劑”，便于考生理解陌生概念，順利進入試題情境。

原論文從三個方面探究可可堿對鬼針草的影響：種子萌發、幼苗生長和根尖細胞有絲分裂，由于高考作答時間有限，同時結合高中生物學知識內容，試題只對種子萌發和根尖細胞的有絲分裂進行探究。同時，原論文的實驗過程涉及復雜繁瑣的操作方法，比如材料選擇、試劑配制、培養條件控制等，考慮到這些實驗方法與試題考查內容無關，因此命制時直接剔除了這部分內容。規避無關信息，使題干簡潔明了，有助于考生快速獲取有效信息，提高試題的測量效度。

(2)簡化實驗分組 原論文多變量的正交試驗，試題則選用其中的一種化感物質——可可堿為研究對象，以可可堿的濃度作為單一變量，并將實驗組減少到4組，在保證實驗結果呈現規律變化的同時，減少實驗分組，有利于控制并簡化題干有效信息。

(3)簡化實驗數據 原論文圖表多，數據龐大。在保證實驗數據真實性、科學性的基礎上，試題對圖表數據進行了簡化處理：以可可堿為研究對象，將“根尖細胞有絲分裂”和“種子發芽率”作為研究項目，選取4組數據，并將種子發芽率的圖形數據轉化為表格數據，減少判斷誤差，同時對圖表進行合并、簡化，數據呈現更加簡潔，方便考生入題作答。

2.3 問題設計 問題設計是試題命制的核心環節，為了保證考生能夠作出符合試題期望的反應，設問需要緊密聯系情境素材，同時應該與考查的學科知識、認知水平和能力目標相一致，通過串聯問題鏈，完整地呈現試題結構。該題由3個小題組成，其知識內容、認知水平和能力要求(表2)。

表2 第26題的考查的“知識內容-認知水平-能力要求”情況

2.3.1 設置結構化的知識內容，注重思維的連貫性 試題圍繞“可可堿對鬼針草的影響”這一核心問題，延伸拓展了多個知識點。(1)題以根尖細胞有絲分裂實驗為背景，考查解離過程中試劑的選擇以及分裂期圖像的識別；(2)題將實驗數據作為切入點，考生通過表格信息可以發現當可可堿濃度為1mmol·L-1時，處于后期和末期的細胞相對減少；同時要求考生對“低溫誘導染色體加倍”實驗的實驗原理進行遷移、運用，分析得出可可堿抑制根尖細胞有絲分裂的機理。(3)題同樣從實驗結果入手，從表格數據中分析可可堿濃度對鬼針草種子發芽率的影響。在此基礎上，提出假設：可可堿可通過降低種子中赤霉素的水平進而影響發芽率，請考生驗證假設寫出實驗設計的基本思路。其題間的邏輯關系清楚明了，設問環環相扣，呈現出結構化的知識內容。

在確保知識內容連貫性的同時，應注重命題思維的連貫性。(3)題根據已有知識：赤霉素能促進種子萌發，而可可堿會抑制種子萌發，請考生設計實驗證明赤霉素和可可堿的關系。檢測種子中赤霉素含量可以采用高效液相色譜法，由于考生并不具備相關的知識儲備，試題中也沒有相應說明，而該題又是圍繞“種子發芽率”展開，因此考生在作答時會自然聯想到從“種子發芽率”這一可觀測指標方面設計實驗。然而，可可堿作是外源物質，僅僅通過觀察種子發芽率無法確定可可堿抑制種子萌發的機制。通過閱卷，事實上得到了印證，不少考生從“發芽率”入手設計探究實驗導致誤答。因此，命題時應注意保證命題思維的連貫性，不可“拐彎”過大，避免降低考試的效度。

2.3.2 設計由低到高的認知水平和能力要求 根據布魯姆的教育目標分類理論，可以將認知水平分為以下六類：記憶、理解、應用、分析、評價和創造。命題時必須結合考生的認知發展水平，設置由淺入深、由易到難的問題，步步深入，構建多樣化、層次化的考查目標[2]。(1)題涉及記憶、理解的認知；(2)題涉及分析、應用的認知水平；第(3)小題涉及分析、評價的認知水平。總體看來，試題設問方式由低層次認知水平向高層次認知水平過渡，貼近考生思維，確保考生作答無礙。

《普通高等學校招生全國統一考試大綱》將生物學科的能力目標劃分為理解能力、實驗與探究能力、獲取信息能力和綜合運用能力。第26題主要考查考生的理解能力、獲取信息能力和實驗與探究能力，其中理解能力又可分為識記理解、重述理解和運用理解三個要素，而實驗與探究能力則由基本實驗方法與技能、驗證實驗能力、探究實驗能力和評價實驗能力四個要素組成[3]。其中，(1)題考查有絲分裂的相關知識，涉及識記理解、重述理解和基本實驗方法與技能的考查；(2)題要求考生對實驗結果進行分析和解釋，通過知識的遷移、運用正確作答，主要考查考生的獲取信息能力和驗證實驗能力；(3)題要求考生對實驗結果進行分析并設計實驗驗證假設，突出考查考生的獲取信息能力和探究實驗能力。試題考查了多種能力，低層次能力前置，高層次能力后置，呈現出梯度式的能力布局，避免了考生對知識的死讀硬背，突出能力立意，符合知識、能力和素質“三位一體”的命題思想。

2.4 命題表達 以科技論文為素材進行命題時，如何控制試題信息量和表達方式，保證試題的科學性和簡約性是命題工作中至關重要的一個環節。好的試題首先應確保信息量適中，設置與答案信息相當的信息量，提高測題與測量目標之間的關聯程度，過多或過少的信息量都可能對考生造成閱讀負擔。第26題對科技論文中復雜繁瑣的實驗原理、實驗方法進行了高度概括，題干簡潔明了，避免冗余信息對考生產生干擾。同時，科技論文往往采用圖示或圖表的方式對實驗結果加以概括簡化，命題時也應盡量采用圖文結合的方式直觀地呈現信息，一方面大大減少了試題的信息量，貼近考生的閱讀習慣，更好地考查考生的獲取信息能力；另一方面通過呈現實驗設計的一般思路，對考生進行科學思維和方法的訓練，培養考生對科學研究的興趣，提高考生的生物科學素養。

其次，必須保證所有信息真實、有效，并用準確的語言對設問加以限定，模棱兩可、具有歧義的表達方式無法準確反映考生的真實能力，而且使答案多樣化，加大閱卷難度。就措辭方式而言，第26題存在值得商榷的地方。例如，(2)題“產生這種結果的原因可能是________，導致染色體無法移向細胞兩極”，“可能”在一定程度上會讓考生以為該題答案開放，從而不從根本原因“紡錘體的作用”方面思考問題。部分考生認為著絲點無法分裂導致染色體無法移向兩極，由于紡錘體上分布著動粒微管，在動粒微管的收縮作用下著絲點一定會分裂，然而考生沒有相關的知識背景，造成誤答。由此可見，試題設問表達非常重要。