新高考背景下科學實驗與探究情境試題的比較研究

韋蕾蕾 劉琳

【摘 要】新高考生物學科學業水平選擇性考試試題以中國高考評價體系為命題的理論依據和實踐指南，充分發揮高考的育人選材功能，突出體現學科價值引領作用，強化了生物學科核心素養的考查。文章以2022年部分新高考綜合改革地區的生物學科學實驗與探究情境試題為例，分析“一核”“四層”“四翼”在此類試題中的滲透和體現，為新高考背景下的生物學備考提供教學方向。

【關鍵詞】新高考 核心素養 科學實驗與探究 情境試題

【中圖分類號】G633.91 ?【文獻標識碼】A ?【文章編號】1002-3275（2023）07-28-04

2021年，廣西壯族自治區正式進入高考綜合改革，生物學學科考試將由統一高考科目變為學業水平選擇性考試。由此生物學學科考試功能定位發生改變，高考命題理念從知識立意、能力立意向價值引領、素養導向、能力為重、知識為基轉變，突出情境的考試載體作用，要求學生在真實問題情境中通過情境活動發揮價值引領作用，應用必備知識與關鍵能力解決實際問題，實現學科“四層”“四翼”內容考查。［1］這與《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱課程標準）提出的命題建議一脈相承，即“試題素材應貼近學生生活實際，以真實問題情境組織命題，應注重考查學生綜合運用所學的知識和技能解決問題的能力”。因此，新高考到底怎么考？考什么？需要教師從“一核”“四層”“四翼”的角度去評析和審視試題，深入分析高考試題對生物學核心素養的考查，為新高考改革的試題命制、課堂教學模式、備考策略提供有力依據。

良好的試題情境是學生核心素養發展的載體，科學、合理又貼近生活的情境才能有效激發學生思考。生物學作為一門以探究實驗為基礎的學科，它需要學生掌握科學實驗的基本思路和方法，去解決真實世界中的復雜生命問題。結合生物學學科的特點，體現生物學特色的試題情境包括以下：“生活、學習和實踐情境，科學實驗和探究情境，生命科學史情境。”［2］因此，在高考試題中，命題者常以真實的科學實驗和探究情境融入試題，考查學生分析實驗的能力、遷移實驗方法的能力，以及綜合運用所學知識和技能解決實際問題的能力。本文以2022年部分新高考綜合改革地區的生物學科學實驗與探究情境試題為例，重點分析試題中生物學學科核心素養的考查，同時分析在“一核”“四層”“四翼”高考評價體系中必備知識、關鍵能力、學科核心素養和核心價值的具體體現。

一、科學實驗與探究情境試題整體考查情況分析

“科學實驗和科學探究的情境主要來自于真實的生物學研究的內容以及由這些內容進行知識遷移設定的情境或提出的問題。”［3］其意在激發學生對科學探究的興趣，在解題的過程中培養嚴謹的科學態度、科學的探究方法和勇于探索的科學精神。通過分析2022年新高考地區湖南和湖北普通高中學業水平選擇性考試生物試題，發現以科學實驗和科學探究為情境的試題占較大比重。例如湖南卷全卷22題中，有4道選擇題、4道必選非選擇題和2道選做題以科學實驗探究為背景進行命題，分值占比68%。湖北卷全卷24題中，有4道選擇題、3道非選擇題以科學實驗探究為背景進行命題，分值占比54%。研究發現，選擇題側重考查的關鍵能力為理解能力，核心素養主要圍繞科學思維進行考查，重點體現了基礎性、綜合性。非選擇題主要采用遞進式的命題方式，對思維的要求逐漸提高，因此它們涉及的知識面、能力面、素養水平都較廣，并且側重考查理解能力、實驗探究能力、解決問題能力和創新能力等關鍵能力，尤其在設計實驗方面，要求學生根據所學知識，創新性提出解決問題的思路。主要考查生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任等核心素養，旨在引導學生答題時思考生物技術對生產帶來的價值、尊重自然、保護生態多樣性等生物學議題。考查內容體現基礎性、綜合性、應用性和創新性。具體考查情況分析如表1、表2所示。

二、試題情境選用體現價值引領

生物學科依托學科內容和特點，以立德樹人為根本任務，在考題中滲透具有生物學科特質的思想觀念，弘揚社會主義核心價值觀，有助于選拔世界觀、人生觀、價值觀正確的人才。

通過研究新高考試題發現，試題的價值引領主要體現在以下三個方面：①通過創設聯系生產、生活的實際問題情境，引導學生關注生物學技術在勞動生產和社會實踐中的應用，認同生物學的價值，增強學生學習生物學技術的意識。②通過創設科學實驗與探究情境，引導學生科學選取實驗方法，樹立證據意識，客觀分析實驗數據，科學分析實驗現象，合理推出實驗結論的科學探究基本方法和思路，并學會遷移教材實驗，設計科學有效的實驗思路，解決生產生活中的問題，體現責任擔當。③通過設置“意義、優點、措施”類問題，引導學生利用所學生物學知識和基本原理，提出解決實際問題的有效建議，樹立尊重自然規律、合理利用資源、保護自然資源的意識，實現自然資源的可持續發展。例如2022年的湖北卷第24題考查育種原理、技術在糧食生產中的應用，題干中的“端穩中國碗，裝滿中國糧”旨在喚醒學生的國家榮譽感，深刻認識到一個國家的飯碗必須端在自己的手中，糧食技術必須要掌握在國人手中，增強學生“強國有我”的責任意識，體現了學科特色的價值引領。湖南卷選做題第21題以探究黃酒的釀制工藝流程為情境，第22題以傳統中藥材水蛭中的活性成分水蛭素的結構改造為情境，引導學生關注中國傳統工藝和中醫藥材，熱愛并發揚中國優秀傳統文化，厚植愛國情懷，體現傳承優秀文化的精神，增強民族自豪感。

三、必備知識考查突出基礎性和應用性

兩套選擇性考試的試題覆蓋的必備知識主要集中于細胞代謝、遺傳定律、動植物生命活動的調節、傳統發酵技術和現代科技技術等板塊。例如湖南卷第18題以下丘腦為切入點，考查學生對體溫調節的原理、機體散熱的方式等陳述性知識和程序性知識的掌握情況。湖北卷第23題以陌生情境胃酸的分泌融入試題，考查物質跨膜運輸的實例、方式，以及影響酶活性的因素等基本概念。涉及基本概念、基本原理和基本生理過程的試題體現基礎性知識的考查。又如湖南卷第9題以孟德爾經典測交實驗為情境，考查特殊比例背后的細胞學基礎，設計染色體變異的相關內容。湖北卷第20題利用PCR電泳技術分析21三體綜合征患兒的病因，學生需要觀察圖譜，結合減數分裂的相關知識作出相應判斷，這都體現了綜合性和應用性必備知識的考查。再如湖南卷選做題第22題要求學生利用題干信息，結合第3小問的條件，提出比較兩種酶活性的思路，注重考查學生獨立思考、發散思維、遷移思維能力，突出體現綜合性、應用性和創新性必備知識的考查。

四、關鍵能力實現實驗探究能力和解決問題能力的深度融合

“新高考生物科關鍵能力確立為理解能力、實驗探究能力、解決問題能力、創新能力。”［4］科學實驗與探究情境題目著重考查學生對知識的理解、應用，以及分析情境中的問題和解決實際問題的能力。例如湖南卷選擇題第10題、湖北卷選擇題第12題都以探究實驗的數據作為載體，考查學生獲取圖表信息的能力，學生需要對數據進行對比分析和處理后，才能結合所學知識進行判斷和推測，這實際上考查學生對知識的綜合運用能力。在非選擇題中，主要以完成實驗思路的設問方式，考查學生實驗設計的能力，在行文過程中，學生需要突出體現實驗操作的單一變量原則、對照原則、科學性和規范性等原則，重點寫清對實驗自變量的處理和觀測指標，因此也涉及科學表述能力的考查。實驗思路主要是基于教材實驗的遷移運用，學生需要結合題目實際，篩選合適的實驗方法，并展開實驗思路設計，一定程度上考查了學生的創新能力，體現了社會發展對創新型人才的需求。

五、試題內容重視生物學學科核心素養考查

（一）生命觀念素養的考查

課程標準提到，生命觀念是指“對觀察到的生命現象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是人們經過實證后的觀點，是能夠理解或解釋生物學相關事件和現象的意識、觀念和思想方法”，包括“結構與功能觀、進化與適應觀、穩態與平衡觀、物質與能量觀等”。湖北卷第21題以高濃度臭氧對植物光合作用的影響為載體，讓學生分析高濃度臭氧條件下，兩種植物的體內指標的變化，并比較兩者之間的差異，是對生物體的“進化與適應觀”的考查。又如湖南卷第20題以福壽螺的生態入侵為例，考查學生的“穩態與平衡觀”，第18題的第（3）問讓學生探究下丘腦對體溫調節的作用，旨在引導學生形成“結構與功能觀”“穩態與平衡觀”等生物學觀點，滲透生命觀念核心素養的考查。

（二）科學思維素養的考查

科學實驗與探究情境試題對科學思維有較高的要求，課程標準提出科學思維是指“尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力”，其中包括“歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創造性思維”等。結合2022年新高考地區高考試題發現，湖北卷第24題以經典的雜交實驗為背景，以某二倍體作物的雜交育種實驗為情境，考查學生對教材中孟德爾豌豆雜交實驗的遷移應用。學生需要利用遺傳圖解分析實驗，推測出親代基因型，并預測F3的后代性狀分離比，考查學生科學思維中的“模型與建模”能力。湖南卷第19題第（4）問以水稻的培育過程中發生的突變現象為情境，要求學生根據實驗結果，反推植株的突變類型并說明理由，考查學生遷移運用假說演繹法、結合遺傳圖解進行推理分析的能力，以及“演繹與推理”和“模型與建模”的科學思維素養。

（三）科學探究素養的考查

課程標準指出，科學探究是指“能夠發現現實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及對結果的交流與討論的能力”。在科學實驗與探究情境試題中，著重考查學生提出問題、作出假設、實驗設計、方案實施、結果分析等能力。分析2022年湖南省和湖北省生物學科學業水平選擇性考試試題發現，科學實驗與探究情境選擇題中，通常以實驗結果的圖形與表格形式呈現，要求學生分析實驗數據、解釋原理、預測結果等，注重考查科學探究能力中對結果的交流與討論能力。例如湖南卷第10題以假單孢菌質壁分離的探究實驗結果為情境，考查學生圖表分析能力，分析自變量對觀察指標的影響，對比實驗現象，分析其中原理，并對未知的實驗現象進行預測。第12題展示稻蝗屬三個近緣物種種間交配的實驗數據，考查學生根據實驗數據推理出它們之間生殖隔離的機制，體現對科學探究素養中分析實驗結果、作出相應推理判斷、得出結論的考查。又如湖北卷的第12題以某植物的兩種黃葉突變體為情境，考查學生分析各項觀測指標變化背后的生物學原理，學生不僅需要掌握光合色素的種類和光合色素吸收不同光質等相應的必備知識，而且還需要具備一定的分析推理能力。

非選擇題是科學探究素養考查的重要載體，為科學術語的規范化表達提供更多可施展的空間。非選擇題中科學探究素養的考查主要體現在考查學生設計實驗、實施實驗方案、分析實驗結果的能力。例如湖南卷第21題第（4）問要求簡要寫出利用微生物降低黃酒中EC含量的思路，第22題第（4）問要求寫出水蛭蛋白酶解產物和天然水蛭素的抗凝血活性差異的實驗思路，旨在考查學生將已學的生物實驗遷移運用于新情境中，解決實際問題的能力，學生表述實驗思路時需要包含實驗材料的選取、實驗方法的使用、實驗步驟等信息，強調文字使用的嚴謹和規范化表達，因此也同時考查了學生科學規范使用文字表述實驗思路的能力。同樣考查科學探究素養的還有湖北卷第23題的第（3）問和湖南卷第18題的第（3）問，兩道題均要求學生完善實驗方案并預測實驗結果，考查學生對照試驗的設置、實驗變量的控制等實驗操作基本原則的掌握。

（四）社會責任素養的考查

科學實驗與探究情境與社會生活、生產實踐、科學技術密切相關，因此試題體現對學生社會責任素養的考查。社會責任是指“基于生物學的認識，參與個人與社會事務的討論，作出理性解釋和判斷，解決生產生活問題的擔當和能力”。例如湖南卷第20題第（5）問以福壽螺與本土田螺的種間關系及福壽螺對水質的影響探究實驗切入，通過清晰的圖表數據，讓學生認識到外來入侵物種對本地生態環境的影響，培養學生注重保護環境和生物多樣性的意識，強化生態文明的理念。湖北卷第24題第（5）問要求學生回答獲得優質水稻品系的其他育種方法，表面上是考查學生對育種方法必備知識的掌握，實際上要求學生思考如何利用所學生物學知識解決生產實踐中所遇到的困難，引導學生認識到生物學知識對社會的重要價值。

總而言之，新高考背景下的生物試題命制依托中國高考評價體系以及課程標準，立足生物學特點，注重科學實驗與探究情境的創設，重點考查學生的生物學學科核心素養，關鍵能力聚焦生物學學科本色，材料背景的選取更加強調滲透中國傳統文化，關注社會民生、生態文明理念等，致力培養具備正確世界觀、價值觀、人生觀，具有高度的社會責任感和解決社會問題能力的學科人才。

【參考文獻】

［1］教育部考試中心．中國高考評價體系說明［M］．北京：人民教育出版社，2019：1.

［2］楊帆，郭學恒．基于高考評價體系的生物科考試內容改革實施路徑［J］．中國考試，2019（12）：57.

［3］同［2］．

［4］同［2］55．