例談基于核心素養(yǎng)的初中生物學(xué)原創(chuàng)試題命制

劉曉燕 李建芝

（北京師范大學(xué)附屬中學(xué) 北京 100052）

生物學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)可凝練為：生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任。在深化基于核心素養(yǎng)的教育改革中，以核心素養(yǎng)指導(dǎo)考試評價是當(dāng)前教育改革的重要抓手。研究表明，基于核心素養(yǎng)評價的試題一般具有以下一個或多個特征[1]：學(xué)科觀念（考量學(xué)生對學(xué)科知識內(nèi)容的深度理解,而非對瑣碎的、淺層的生物學(xué)事實的記憶）；真實情境（創(chuàng)設(shè)整合豐富多樣的真實問題）；現(xiàn)場學(xué)習(xí)（通過陌生知識“現(xiàn)場學(xué)習(xí)”解決問題，以反映學(xué)生在學(xué)習(xí)能力方面的素養(yǎng)）。此外，還具有“開放問題”等特征。

試題的質(zhì)量在一定程度上取決于試題情境。選取科技論文作為命題素材，不僅有利于提高試題命制的科學(xué)性、權(quán)威性、公平性，而且有利于對學(xué)生核心素養(yǎng)進(jìn)行有效評價。筆者嘗試從科技論文中尋找與初中生物學(xué)教學(xué)相吻合的切入點，編制試題，應(yīng)用于不同階段的考試中。

1 立足生命觀念，訓(xùn)練思辨能力

板栗原產(chǎn)我國，素有“千果之王”的美譽，北京的懷柔盛產(chǎn)板栗，清代《曰下舊聞考》中記載“栗子以懷柔產(chǎn)者為佳”。板栗的生長過程如圖1所示，在栽培實踐中，果農(nóng)往往采用圖2 所示的方法繁殖板栗。

圖1 板栗的一生

圖2 板栗的繁殖示例

1）從圖1 可知，板栗屬于____（被子/裸子）植物，若板栗開花期間遇陰雨天則會有許多板栗果內(nèi)是空癟的，這是因為___不足引起的，果農(nóng)常常采用___方法進(jìn)行補救。

2）圖2 所示的繁殖板栗的方法屬于_____（有性生殖/無性生殖），其優(yōu)勢在于__。

3）修剪在板栗的生長發(fā)育中起著關(guān)鍵性作用，為探究修剪強(qiáng)度對板栗產(chǎn)量、單粒重量、結(jié)實率的影響，研究人員做了相關(guān)實驗，實驗操作及結(jié)果如表1。

表1 板栗植株修剪級別及果實指標(biāo)

①修剪級別為1 時，單粒重最小，可能原因是葉片相互遮擋影響了植物的___作用，單位面積葉片制造的有機(jī)物減少。

②修剪級別為__時，板栗的產(chǎn)量最高；生活中人們傾向用較高的費用購買粒大、果重的板栗，為獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，則修剪級別為___最佳。

參考答案：1）被子；傳粉；人工授粉；2）無性生殖；保留母本的優(yōu)良性狀；3）呼吸；①光合；②3；4。

評析：本題改編自孫慧娟等[2]和殷曉紅等[3]的論文，以北京的特產(chǎn)——板栗的栽培管理為背景，具有濃郁的地方特色。

試題情境簡潔扼要，通過圖片將有關(guān)信息展示給學(xué)生，這與初中生的認(rèn)識水平相符合。設(shè)問有難度梯度。第1～2 題及3 題中的①和②的第1個設(shè)問較簡單，第3 題②第2 個設(shè)問是學(xué)生陌生的問題：修剪級別和產(chǎn)量之間的關(guān)系如何？產(chǎn)量最高經(jīng)濟(jì)效益是否就最好？學(xué)生固有思維會認(rèn)為：植物的葉片數(shù)量越多，光合作用面積就越大，產(chǎn)生的有機(jī)物越多，植物生長的就越快（或產(chǎn)量就越高），經(jīng)濟(jì)效益就越高。出現(xiàn)這種錯誤的原因是學(xué)生認(rèn)識問題不夠全面，缺乏“現(xiàn)場學(xué)習(xí)”能力。例如，忽略了單位面積上的光輻射是定值、光合作用制造的部分有機(jī)物會被呼吸作用消耗；忽略了題干提示的市場需求等。

本題可幫助學(xué)生樹立生命觀念中的物質(zhì)和能量觀，并能利用該觀點指導(dǎo)、解決生產(chǎn)和實踐中的具體問題，增強(qiáng)全面看待問題的思辨能力。

本題還可設(shè)計成為更具有思維力度和更能考查學(xué)生表述邏輯性的設(shè)問，例如，請利用植物光合作用和呼吸作用的原理，嘗試解釋為何修剪級別3 的果實產(chǎn)量高于修剪級別2？

本題改編后用于2019年7月的西城區(qū)初一期末測試。難度系數(shù)0.83，區(qū)分度0.31。

2 依托實驗探究，提升科學(xué)思維能力

番茄不僅口感酸甜還富含多種維生素和礦物質(zhì)，是大眾喜愛的蔬菜。北方菜農(nóng)多利用陽光溫室大棚種植番茄。研究者利用同一溫室隔出的3 個獨立區(qū)域（圖3）做了一系列研究，請根據(jù)實驗的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用所學(xué)知識分析回答下列問題。

圖3 溫室大棚不同區(qū)域示意圖

1）在番茄生長期，統(tǒng)計不同區(qū)域番茄植株的開花數(shù)量，開花數(shù)量能間接反映番茄的果實產(chǎn)量，這是因為_____________________。

2）在番茄的結(jié)果期，研究者對不同二氧化碳濃度對番茄光合速率的影響進(jìn)行了研究（圖4），該研究中，對照組是______，通過該實驗結(jié)果可得出的結(jié)論是______，二氧化碳濃度會影響光合速率，原理是_________________。

圖4 不同濃度CO2 對番茄結(jié)果期凈光合速率的影響

除了適當(dāng)提高大棚中二氧化碳的濃度，還可適當(dāng)________（舉1 例），有利于番茄植株積累更多的有機(jī)物。

3）果實成熟后，采摘成熟度相同的番茄，測量番茄中維生素C 的含量（表2）。

表2 不同濃度CO2 下番茄維生素C 含量對比

測量所用的番茄，除成熟度相同外，__等也應(yīng)該盡量相同，這樣做的目的是_____。測量結(jié)果表明，二氧化碳濃度為___時番茄維生素C 的含量最高。

4）果實采摘后，為了尋找最適宜的保鮮包裝方法，研究者測量了不同包裝下番茄呼吸速率的變化（圖5）。

圖5 不同包裝方式對番茄呼吸強(qiáng)度的影響[4]

研究發(fā)現(xiàn)番茄在儲存過程中有一個呼吸高峰。植物呼吸作用的原料是__。__包裝情況下，呼吸高峰到來的最早，最不利于儲存。如果從推遲呼吸高峰和降低呼吸強(qiáng)度綜合考慮，_______包裝最有利于保鮮。

參考答案：1）番茄果實是由花的子房發(fā)育而來，花多果實數(shù)量可能就多；2）C1；二氧化碳對番茄的光合作用有影響，且二氧化碳濃度越高，番茄的光合速率越高；二氧化碳是光合作用的原料；提高光照強(qiáng)度（或加大晝夜溫差）；3）大小；確保單一變量；C2；4）有機(jī)物和氧氣（或只答有機(jī)物）；紙箱；氣調(diào)箱。

評析：本題改編自張振花等[5]和李躍紅等[4]的論文。本題以番茄的生長、結(jié)果和果實保存的實踐活動為線索，綜合考查植物的生殖、光合作用、呼吸作用，尤其側(cè)重于考查實驗探究能力。問題的答案都不是教材內(nèi)容的簡單復(fù)現(xiàn)，需要分析具體情境，充分調(diào)動已有知識和能力才能準(zhǔn)確作答。1）需要學(xué)生回顧植物生殖有關(guān)內(nèi)容，并清晰化、條理化表述已學(xué)知識。2）很多學(xué)生沒有找出對照組，是因為忽略了圖中“空氣中二氧化碳濃度”這一關(guān)鍵信息。通過本小題，可加深學(xué)生對“對照組”的理解。3）考查對單一變量的理解。4）將呼吸問題置于“果實如何保存”這一真實情境中，體現(xiàn)了知識的學(xué)以致用。

生物學(xué)試題對實驗與探究能力的考查是體現(xiàn)科學(xué)思維的重要落腳點，是中考生物學(xué)的顯著特征。此題綜合考查學(xué)生對“對照組”“無關(guān)變量”等的理解，有助于訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維，幫助其掌握科學(xué)方法。

本題改編后用于2019年1月的西城區(qū)初三期末測試。難度系數(shù)0.72，區(qū)分度0.62。

3 培養(yǎng)社會責(zé)任，關(guān)注環(huán)境保護(hù)

念壇公園位于大興區(qū)，建園初期進(jìn)園的水質(zhì)達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。為因地制宜探索治理污水的生態(tài)方法，研究人員在園內(nèi)引建了人工濕地生態(tài)系統(tǒng)，如圖6 所示。

圖6 念壇公園人工濕地示意圖

3 個月后，檢測該人工濕地入水口和出水口的水質(zhì)情況，結(jié)果如表3。

表3 流經(jīng)人工濕地前后水質(zhì)變化

請結(jié)合上述信息回答問題。

1）該人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的組成成分中，滿江紅、蘆葦?shù)葘儆赺__。引入植物后，水體中總氮和磷的含量降低，主要原因是________________。

2）該人工濕地生態(tài)系統(tǒng)中，利用草履蟲、大型溞等控制大腸桿菌，利用了生物之間的_______關(guān)系。

3）該人工濕地生態(tài)系統(tǒng)中生物的種類和數(shù)量較多，食物網(wǎng)復(fù)雜，有利于提高生態(tài)系統(tǒng)的_____能力。請寫出一條包括鳙魚的食物鏈：____。

4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，經(jīng)過人工濕地的凈化處理后，出水口的水體可作為念壇公園水上樂園的水源，理由是______。

參考答案：1）生產(chǎn)者；氮、磷被植物體吸收利用；2）捕食；3）自我調(diào)節(jié)；小球藻→大型溞→鳙魚（答案不唯一）；4）大腸桿菌數(shù)量達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

評析：本題改編自荊璞等[6]的論文，考查學(xué)生的信息獲取能力（包括識圖能力、閱讀理解力）和文字表述能力。第2 題的答案對應(yīng)圖中信息“浮游動物（以浮游植物、細(xì)菌等為食）”。第4 題需要結(jié)合生活實際，人們關(guān)注的是水上樂園的衛(wèi)生安全等問題，與表中的大腸桿菌有直接關(guān)系，而與氮、磷含量沒有直接關(guān)系。

黨的“十八大”提出“生態(tài)治國”的理念，考試評價理應(yīng)體現(xiàn)時代和社會發(fā)展要求。本題以念壇公園生態(tài)修復(fù)為背景，旨在使學(xué)生在對題目的分析解答中，領(lǐng)悟生態(tài)學(xué)原理在生活實踐中的應(yīng)用，進(jìn)而提升社會責(zé)任感。

本題改編后用于2019年5月的西城區(qū)初二期末兼會考測試。難度系數(shù)0.86，區(qū)分度0.26。這與會考的難度宗旨相符合。

總之，面對全新一輪的課程改革，應(yīng)確立以核心素養(yǎng)為本的命題理念。命制試題時應(yīng)關(guān)注學(xué)生知識構(gòu)建的過程，關(guān)注學(xué)科中的核心概念，關(guān)注學(xué)生綜合運用科學(xué)思維、科學(xué)方法的能力。學(xué)術(shù)情境或?qū)W生熟悉度較低的情境，與教材粘連度小，適當(dāng)改編后，可成為考查的良好載體。命制試題時教師需要綜合考慮試題信息含量、情境呈現(xiàn)、問題排列、參考答案的設(shè)置等方面是否科學(xué)合理。