聚焦學業質量標準的高中生物學分層作業設計

摘要：落實生物學學業質量標準是培養學科核心素養的具體途徑，但在教育教學實踐過程中，生物學學業質量標準虛化、擱置現象嚴重。分層作業是實化學業質量標準的重要抓手，通過實施分層作業對學業質量標準的操作性轉化，對提升學生生物學學業質量、落實生物學核心素養有重要意義。

關鍵詞：學業質量標準；分層作業；高中生物學

文章編號：1003-7586（2024）03-0064-04 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

《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》）中對學生的生物學核心素養及表現水平進行了總體刻畫，形成了高中生物學學業質量標準。生物學學業質量標準是學科核心素養落實的具體途徑，對課堂教學、作業設計以及考試命題都有重要的導向作用。

面向高中師生進行的生物學學業相關調查結果顯示，生物學學業質量標準虛化、擱置現象嚴重。高一分科前部分學生已經形成選科意向，部分學生對生物學的學習要求為學業水平合格考試要求，即學業質量水平一、二級水平。現行生物學作業量和作業難度不適合于每一位學生。

目前，我國對學業質量標準的研究較少，極大地制約了核心素養的落實。為有效解決學業質量標準的虛化問題，調和作業和學生發展需求之間的矛盾，本研究實行分層作業設計，設計聚焦學業質量標準、滿足各層次學生能力水平的分層作業。本文對聚焦學業質量標準的分層作業設計進行分享，以期為廣大一線中學教師提供借鑒和參考。

聚焦學業質量標準的分層作業設計包括學生分層和作業分層，如圖1所示。

1 學生分層

依據學生考試成績、平時表現以及生物學選科意向對學生進行分層。整體上來說，A層次學生成績優異，對生物學學習興趣濃厚，接受新事物能力強；B層次學生生物學成績中等，學習能力一般，潛力較大；C層次學生生物學基礎較差，學習生物學興趣不高，部分學生分科選擇生物學意向不大。

2 作業分層

首先根據《課程標準》、教材分析和學情分析結果制訂各層次作業目標，依據作業目標設計各層次作業。

《課程標準》中明確將學業質量劃分為4個不同水平，并描述了不同水平學習結果的具體表現，以及要求核心素養要達到的水平，是教師進行分層作業設計的重要參考。

教材是《課程標準》的具體體現，是教師教學的重要參考，是學生學習的核心知識來源。教材知識的呈現、知識之間的銜接、欄目的設置、習題的編制，都是教師進行作業設計的重要依據。

學情分析是教師進行教學設計的重要一環，也是進行作業設計時必不可少的一環。學生是處于動態變化中的有機體，教師需要綜合考慮其認知基礎、思維水平、學習特點、最近發展區、可能存在的問題等諸多因素，以便設計更適合其發展水平、更能促進其能力提升的習題。

3 分層作業設計案例

以人教版普通高中教科書《生物學·必修1·分子與細胞》中第4章第2節“主動運輸與胞吞、胞吐”為例設計分層作業。

3.1 課標分析

《課程標準》中對“主動運輸與胞吞、胞吐”一節課的內容要求如表1所示。

3.2 教材分析

前期學習的“細胞的基本結構”是學習本節課的基礎，同時本節課通過甲狀腺濾泡上皮細胞的案例引導學生歸納總結出主動運輸的本質，培養了學生歸納推理的能力。“與社會的聯系”中，囊性纖維化讓學生進一步理解載體蛋白的重要性及其與疾病的關系。“練習與應用”中拓展應用第2題，讓學生解決真實情境中的問題，對學生實驗探究能力和遷移應用能力要求較高。

3.3 學情分析

學生在前期通過對組成細胞的物質和細胞的基本結構的學習，已經初步形成結構與功能相適應的觀念。學生在本章第1節的學習后已理解被動運輸的原理和實例，而通過本節課的學習，又掌握主動運輸和胞吞、胞吐的概念。同時，學生在前期的學習中已經掌握實驗設計基本原則和一般流程，具有一定的實驗設計、資料分析、曲線分析的能力。不同學生之間的能力水平存在差異：A層次學生的各項能力整體水平較高，知識遷移、新情境問題解決能力較強；B層次學生有一定推理整合能力，但是新情境應用能力不足；C層次學生整體能力較差，只能解決給定情境的問題和進行簡單的定向分析。

3.4 各層次作業目標

基于各層次學生的作業目標如表2所示。

3.5 設計各層次作業

3.5.1 A層次作業

面向A層次學生設計的作業是基于真實情境或新情境的，結合數學模型，要求學生進行邏輯推理論證以及批判性思維的復雜推理。A層次選擇題示例如下。

液泡是植物細胞中儲存Ca2+的主要細胞器，如圖2所示，液泡膜上的H+焦磷酸酶可利用水解無機焦磷酸釋放的能量跨膜運輸H+，建立液泡膜兩側的H+濃度梯度。該濃度梯度驅動H+通過液泡膜上的載體蛋白CAX完成跨膜運輸，從而使Ca2+以與H+相反的方向同時通過CAX進入液泡并儲存。下列說法錯誤的是（ ）。

A．H+從液泡轉運到細胞質基質，需要無機焦磷酸水解所釋放的能量，屬于主動運輸

B．Ca2+從細胞質基質轉運到液泡，需要依靠H+濃度梯度驅動，屬于主動運輸

C．若細胞中無機焦磷酸含量減少，釋放的能量減少，液泡中Ca2+含量可能減少

D．液泡中Ca2+含量保持一定的濃度，有利于植物細胞吸水以維持正常的代謝活動

答案 A

設計意圖：本題以“植物細胞液泡中Ca2+和H+的運輸”的科學實驗和探究作為情境，考查學生信息獲取與識別能力，邏輯推理論證以及批判性思維，是對于“細胞的物質輸入與輸出”的深度考查。同時引導學生思考：“主動運輸消耗的能量只能來自ATP水解嗎？”從而幫助學生理解主動運輸消耗的能量可以來自ATP的水解或者焦磷酸等物質的水解，也可以是與某種離子一起運輸時利用離子濃度梯度所蘊含的勢能。A層次非選擇題示例如下。

科學家用水培法培養甜瓜幼苗，每天K+和Mg2+初始狀態均為500 mg·L-1，定時測定培養液中K+和Mg2+的剩余量，如圖3所示。請分析回答：

（l）Mg2+是植物生存所必需的，因為____，最終會影響有機物的合成。

（2）該實驗的自變量有____。甜瓜對Mg2+的吸收量____對K+的吸收量，甜瓜對K+和Mg2+的吸收速率差異最可能與____有關。

（3）實驗說明，通常情況下，甜瓜對K+和Mg2+的吸收速率在____期最大。

（4）鋅是植物必需的元素之一，缺鋅會導致植物出現相應的鋅元素缺乏癥。現欲設計實驗探究甜瓜吸收鋅離子是主動運輸還是被動運輸。

①材料準備：足量正常甜瓜幼苗、適宜濃度的含鋅溶液、細胞呼吸抑制劑、蒸餾水等，可根據需要選擇或補充實驗材料。

②實驗思路：____________________________。

③預期結果：________________________________。

答案 （1）缺Mg2+時，葉綠素無法正常合成，進而導致光合作用減弱

（2）離子種類和甜瓜生長發育期 小于 細胞膜上的K+和Mg2+載體數量

（3）坐果（或坐果期的前期）

（4）②將足量正常黃瓜幼苗均分為A、B兩組，放入適宜濃度的含鋅溶液中。A組給予正常的細胞呼吸條件，B組添加細胞呼吸抑制劑。一段時間后測定兩組植株對鋅的吸收速率。

③若兩組植株對鋅的吸收速率相同，說明鋅的吸收是被動運輸；若B組吸收速率明顯低于A組，說明甜瓜幼苗吸收鋅離子是主動運輸。

設計意圖：本題以“探究甜瓜幼苗對離子的吸收”的科學實驗和探究作為情境，考查學生信息獲取與識別，邏輯推理論證，曲線圖分析以及實驗設計能力，是對于“細胞的物質輸入與輸出”的深度考查，第（4）小題也是對課本課后習題中拓展應用第2題的改編。本題考查學生基礎知識的同時，考查學生的語言表達能力，尤其是第（4）小題實驗思路的描述，描述中要注意使用規范的生物學語言，尤其重視自變量的處理與無關變量的控制。

3.5.2 B層次作業

面向B層次學生設計，結合一定真實情境或新情境，同時適當結合數學模型，并對推理和表述有一定要求的習題。B層次選擇題示例如下。

圖4是胡蘿卜在不同的含氧情況下從硝酸鉀溶液中吸收K+和N03的曲線。影響A、B兩點和B、C兩點吸收量不同的因素分別是（ ）。

A．載體數量、離子濃度 B．載體數量、能量

C．能量、載體數量 D．能量、離子濃度

答案 C

設計意圖：本題以“胡蘿卜在不同的含氧情況下吸收K+和N03”的科學實驗和探究作為情境，考查學生信息獲取與識別和曲線圖分析能力，是對于“細胞的物質輸入與輸出”的考查。在針對曲線圖進行分析時，明確同一曲線上不同點的差異是由橫坐標表示的量不同引起的，當橫坐標一定時，影響因素應從其他方面去考慮。B層次非選擇題示例如下。

不同物質進出人體成熟紅細胞的方式如圖5中①～⑤所示。圖6為細胞內外部分離子的濃度。

（1）圖5體現了細胞膜具有____的功能。

（2）紅細胞膜運輸02和C02的方式是____。圖5中水分子借助膜上的⑤____進入細胞，運輸速率較快。

（3）圖6中____離子可通過圖5中③方式排出細胞，判斷依據是____。

答案（1）控制物質進出細胞

（2）自由擴散 通道蛋白

（3）Na+、C1- 細胞內濃度低于細胞外濃度，排出細胞屬于逆濃度梯度的主動運輸

設計意圖：本題以“人體成熟紅細胞部分結構和功能”的科學實驗和探究作為情境，考查學生利用圖像呈現的物質運輸的特點進行推理的能力，分析圖中5個過程屬于哪種類型的跨膜運輸，結合直方圖分析不同類型跨膜運輸的特點，是對于“細胞的物質輸入與輸出”相關知識的深度考查。

3.5.3 C層次作業

面向C層次學生設計給定情境下或無情境下的簡單推理習題，主要考查學生對課本基礎知識的掌握。C層次選擇題示例如下圖所示。

圖7所示吞噬細胞吞噬異物的過程。下列與該方式類似的過程是（ ）。

A．胰腺細胞分泌胰蛋白酶

B．肝臟細胞吸收葡萄糖

C．性腺細胞分泌性激素

D．甲狀腺細胞吸收碘

答案A

設計意圖：本題以“吞噬細胞吞噬異物”的信息作為情境，考查學生信息獲取與識別能力，是對于“細胞的物質輸入與輸出”中大分子物質跨膜運輸這一課本基礎知識的考查。C層次非選擇題示例如下圖所示。

下圖中，A、B、C、D表示物質，a、b、c、d表示物質跨膜運輸方式。請據圖回答下列問題：

（1）圖中A是____，圖中a物質跨膜運輸方式的特點是____（寫出兩點即可）。

（2）可能代表氧氣轉運過程的是圖中字母____；碘進入人體甲狀腺濾泡上皮細胞的過程是圖中字母____。

（3）若圖示所示為動物細胞，失水時細胞體積變____（填“大”或“小”），說明細胞膜具有____。

答案 （1）載體蛋白 逆濃度梯度、需要載體蛋白、消耗能量

（2）b a

（3）小 一定的流動性

設計意圖：本題以“物質跨膜運輸的模式圖”作為情境，考查學生利用圖像進行推理的能力，分析圖中過程屬于哪種類型的跨膜運輸，并說出不同類型跨膜運輸的特點，是對于“細胞的物質輸入與輸出”基礎知識的考查。

4 結語

作業是教師及學生對知識和能力水平進行評價的常用形式。新教材新高考背景下，高一學生面臨九門學科的學習壓力和分科選擇，學業質量標準的落實顯得尤為重要。因此要求教師在進行作業設計與布置時需要聚焦學業質量標準，尊重教育教學規律，科學合理地設計作業目標，設計出符合學生發展需求的分層作業。

基金項目：2021年河南省普通高中育人方式改革研究課題“聚焦學業質量標準的生物學學科育人方式研究”（GZYR2021018）。