新課程背景下生物學情境化試題的命制

李躍國　于飛飛

［摘 要］情境化試題的命制關鍵在于情境的選取和素材的挖掘，生物學試題的情境素材一般來源于高中生物學教材、大學教材和科技論文。文章以三類情境素材為例，分別解析情境化試題的命制過程。

［關鍵詞］情境化試題；命制；高中生物學教材；大學教材；科技論文

［中圖分類號］? ? G633.91? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）05-0082-04

在以高考為代表的大規模、選拔性的測驗中，試題命制作為專業性較強的評價環節，對學科教學具有很強的指導和反饋作用。如何科學命制試題，是教師職業生涯的必修課［1］。

新高考中的情境化試題十分常見，豐富多樣的試題情境可以多方位考查學生綜合運用知識解決問題的能力，這與《中國高考評價體系》確立的“綜合性” 和“創新性”的考查要求相吻合［2］。這一重要導向指導著教師的日常教學。因此，在平時的模擬練習中教師應挖掘情境，有效整合素材，并結合高中教材基礎知識命制出高質量和高區分度的試題。情境化試題的命制關鍵在于情境的選取和素材的挖掘。結合學科特點，生物學試題的情境素材一般來源于高中生物學教材、大學教材和科技論文。

一、以高中生物學教材為情境素材，拓展命制試題

經統計，2022年高考山東卷生物學試題中約有30分的題目其答案直接來自高中生物學教材，另有個別試題的題干信息來自高中生物學教材［3］。教材是考試命題的基礎，教材猶如一座素材倉庫，對教材中的素材進行挖掘加工，可作為試題命制材料。命題時，教師需要關注教材素材的呈現方式，進行一定的改編和整合：如果題目設置的答案與教材中的內容完全一致，則可用以考查學生的記憶能力；如果有一定的變化，則可用以考查學生運用教材知識解決問題的能力。教師可以高中生物學教材為情境素材，拓展命制生物學情境化試題。

原創題1 “激素果蔬”是指人為施加一定量的植物生長調節劑，以此調節植物生長發育周期或改善果實品質的水果蔬菜。“激素果蔬”因與食品健康息息相關而受到廣泛關注。下列說法錯誤的是（）。

A.在生產豆芽時施用生長素類調節劑，濃度應適宜，過量易產生反作用

B.噴灑乙烯利可促進草莓、番茄等果實的發育，乙烯利毒性很弱，對人體基本無害

C.使用一定濃度的膨大劑會加快西瓜的發育和成熟，但易導致口感較差且不耐儲存

D. 我國將植物生長調節劑歸為農藥管理范圍，只有取得農藥登記并辦理生產許可的農藥產品才能生產、經營和使用

試題解析? ? 生長素的生理作用具有兩重性，即低濃度促進生長，高濃度抑制生長，過量使用容易起到反作用，A正確。植物激素具有微量高效的特點，乙烯利經分解產生乙烯可以促進果實的成熟、衰老和脫落，而不能促進果實發育；微量的乙烯對動物體和人體基本沒有危害，B錯誤。對西瓜、草莓、葡萄等水果使用一定濃度的膨大劑，會促使水果長勢加快、個頭變大，加快水果成熟，但使用膨大劑的水果與正常水果相比，口感較差，汁水較少，甜味不足，且不宜長時間儲存，C正確。在我國，植物生長調節劑歸為農藥管理范圍，只有取得農藥登記并辦理生產許可的農藥產品才能生產、經營和使用，D正確。

情境來源與命制思路? ? 本題的主要情境素材來自人教版高中生物學教材選擇性必修1P101的 “思考·討論”欄目：評述植物生長調節劑在生產中的應用?！凹に毓摺蹦壳霸谑忻嫔虾艹Ｒ?，與人們的健康息息相關。植物生長調節劑的應用領域非常廣泛，其對提高作物產量、改善果實品質等都有積極的作用。但是，若植物生長調節劑使用不當，則可能影響作物產量和果實品質；過量使用植物生長調節劑，還會對人體健康和環境造成不利影響。因此，植物生長調節劑的應用，需要關注可能存在的負面影響［4］。問題的合理設置是保證試題有區分度的重要因素。本題結合高中生物學教材中的相關知識點從植物激素的作用特點、植物生長調節劑的應用等方面進行命制。本題還要求考生能夠運用已有的生物學知識解決問題，并關注社會熱點，承擔相應的社會責任。本題的考點對應《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》的課程內容要求“1.6.2? 舉例說明幾種主要植物激素的作用”和“1.6.3? 舉例說明生長素、細胞分裂素、赤霉素、脫落酸和乙烯等植物激素及其類似物在生產上得到了廣泛應用”。

二、以大學教材為情境素材，拓展命制試題

高考或者合格性考試的命題者多數來自高校，他們對大學教材非常熟悉，經常將大學教材的知識進行加工，并作為情境素材來命制試題。大學教材知識是科學發展到一定程度的呈現，在科學性上幾經驗證，具有較高的準確性。大學教材知識是高中教材知識的拓展、延伸及升級，大學教材知識與高中教材知識有關聯，又比它更有考查難度，可以作為試題情境素材的重要來源。

命題者在以大學教材知識為情境素材命制試題時，應關注高中教材知識與大學教材知識的銜接，相關設問不能脫離高中知識的范圍，否則會導致試題難度過大，不能很好地區分考生的能力以及引導教師的教學。

原創題2? ? NO作為一種脂溶性神經遞質，可通過細胞膜快速擴散作用于鄰近的神經細胞。大腦皮層海馬區受到重復刺激后可產生一種持續增強的突觸效應，即長時程增強效應（LTP）［5］。LTP產生的機制是突觸前膜釋放神經遞質（谷氨酸），作用于突觸后神經元，使突觸后神經元產生NO等信息分子，NO逆向作用于突觸前神經元，進而刺激谷氨酸持續大量釋放。LTP使神經元之間的信息交流發生了一定的改變，這是學習與記憶的分子基礎。下列敘述錯誤的是（）。

A. NO受體受損的神經細胞LTP可能會減弱

B.突觸前膜釋放NO和谷氨酸都需要ATP供能

C.神經細胞LTP產生的機制屬于反饋調節

D.興奮在神經元之間可以進行雙向傳遞

試題解析? ? NO作為神經遞質屬于信息分子，信息分子具有微量高效的特點，發揮作用時需要與受體相結合，受體受損可能會引起LTP減弱，A正確。NO通過自由擴散進出細胞，不需要消耗ATP水解釋放的能量，B錯誤。LTP中，系統本身工作的效果會作為信息調節使得谷氨酸持續大量釋放，這種調節方式是反饋調節，C正確。由題干信息可知“突觸后神經元產生NO等信息分子，NO逆向作用于突觸前神經元，進而刺激谷氨酸持續大量釋放”，突觸前神經元也具有NO的受體，所以興奮在神經元之間可以進行雙向傳遞，D正確。

情境來源與命制思路? ? 本題的情境素材來源于大學教材《細胞生物學》中“細胞內受體介導的信號傳遞”一節的材料：“NO是一種具有自由基性質的脂溶性氣體分子，可透過細胞膜快速擴散，作用鄰近靶細胞發揮作用……LTP的產生涉及神經元間的突觸連接重構，這一過程既需要突觸前神經元釋放神經遞質作用于突觸后膜，也需要突觸后神經元將信息反饋到突觸前膜，NO就充當了這一執行信息的角色?！保?］以及大學教材《生理學》（人民衛生出版社，第9版）中“神經系統的功能”一章的材料：“長時程增強效應（LTP）是突觸前神經元受到短時間的快速重復性刺激后，在突觸后神經元快速形成的持續時間較長的突觸后電位增強（EPSP）……LTP的發生是由于突觸后神經元Ca2+濃度升高所致……突觸前末梢釋放大量谷氨酸使突觸后膜產生的EPSP加大……原因是化學性信號（如花生四烯酸和一氧化氮）自突觸后神經元產生，逆向作用于突觸前神經元，引起谷氨酸的長時程量子式釋放?！保?］這兩部分材料涉及的動物生理學術語較多，內容也較煩瑣。編制題干時，考慮到將這些信息與高中生物學教材知識進行銜接，以及突出對“生命個體的結構與功能相適應，各結構協調統一共同完成復雜的生命活動，并通過一定的調節機制保持穩態”這一大概念的考查，筆者將上述材料進行了整合、加工，使其更貼合高中生物學教材知識。

筆者整合、加工好材料后發現，如果單純考查興奮的傳導與傳遞過程容易使設問落入俗套，并且難度較小。經過幾番修改，最終確定考查神經遞質NO的作用方式以及LTP的生產機制。此考點對應《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》的課程內容要求“1.3.3? 闡明神經沖動在突觸處的傳遞通常通過化學傳遞方式完成”?！吧窠涍f質NO的作用方式和LTP的產生機制”情境材料是由大學教材中的相關材料進行改編的，其表面呈現的是新穎的信息，但考查的仍是學生對高中生物學基礎知識（如興奮在神經元之間的傳遞、神經遞質的釋放等）的理解和運用。

三、以科技論文為情境素材，拓展命制試題

科技論文的內容新穎、時效性強，對專業問題的論述比較具體和全面。以科技論文作為情境素材拓展命制試題，能夠客觀地評價考生是否具備解決創新性問題的能力。然而，公開發表的科技論文浩如煙海，在給命題者提供巨大選擇空間的同時，也增加了命題者篩選出適合命題的材料的困難，而且科技論文往往針對某個科學問題進行深入研究，情境適用范圍很窄，與高中教材知識的聯系不緊密。在選擇情境素材的過程中，我們應特別注意建立情境素材與高中教材知識的聯系，使得問題考查符合新課標要求。

原創題3 慢性腎炎患者的腎小球系膜細胞會被激活導致過度增殖，并分泌多種炎性因子引起毛細血管壁通透性改變而導致組織水腫，引起腎小球硬化，因此研制抑制腎小球系膜細胞增殖和分泌的藥物對于慢性腎炎患者治療疾病意義重大。加味三仁湯具有免疫調節的功效，為了研究加味三仁湯治療慢性腎炎的作用機制，研究人員對體外培養大鼠腎小球系膜細胞和脂多糖（LPS）刺激誘導細胞過度增殖后的模型細胞，分別施用治療腎小球炎癥的西藥（貝那普利組）和兩種不同劑量的加味三仁湯（見表1），觀察72小時后的細胞增殖系數。

（1）腎小球系膜細胞在病理條件下分泌多種炎性因子導致組織水腫的原因是? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

（2）體外培養大鼠腎小球系膜細胞時需要在CO2培養箱中培養一段時間，CO2的主要作用是? ? ? ? ? ? ? ? ?，培養液中可以適量添加? ? ? ? ? ?，以防止細菌感染。

（3）據表1，可以得到的實驗結論是? ? ? ? ? ? ? ? ?。

（4）據表2推測加味三仁湯抑制腎小球系膜細胞過度增殖的原因是? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?，三種基因mRNA含量差異的本質原因是? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

（5）為了進一步研究中西藥結合對慢性腎炎是否具有更好的療效，需進一步進行實驗探究。請寫出實驗思路、預期實驗結果及實驗結論。

參考答案? ? （1）炎性因子的分泌引起毛細血管壁通透性改變，大量液體滲入組織液導致組織水腫。（2）維持培養液的pH；抗生素。（3）72小時后加味三仁湯高劑量組顯著抑制細胞增殖，并且作用效果明顯優于西藥。（4）抑制P-P65、Akt基因的表達，促進PTEN基因的表達；基因的選擇性表達。（5）方案一：用貝那普利和不同劑量的加味三仁湯混合后加入過度增殖后的模型細胞培養液中，檢測各組細胞的凋亡率并求平均值；若中西藥結合組的細胞凋亡率高于非中西藥結合組，則說明中西藥結合對慢性腎炎的療效優于中西藥單獨使用，反之則劣于中西藥單獨使用。方案二： 用貝那普利和不同劑量的加味三仁湯混合后加入過度增殖后的模型細胞培養液中，檢測各組細胞的P-P65、Akt和PTEN基因轉錄的mRNA含量并求平均值，若中西藥結合組細胞的P-P65和Akt基因轉錄的mRNA含量低于中西藥單獨使用組，PTEN基因轉錄的mRNA 含量高于中西藥單獨使用組，則說明中西藥結合對慢性腎炎的療效優于中西藥單獨使用，反之則劣于中西藥單獨使用。

試題解析? ? 本題第（1）小題以腎小球系膜細胞分泌炎性因子導致組織水腫為問題情境，要求學生具備“生命個體的結構與功能相適應”的生命觀念。經分析可知，炎癥反應中，血管內皮細胞本身也會產生抗感染的細胞因子，使得血管擴張、通透性增加，引起局部血流增加，血漿蛋白滲漏到組織液中導致細胞外液滲透壓增加，大量液體滲入組織液導致組織水腫。第（2）小題以動物細胞培養需要適宜的培養條件為問題情境，要求學生掌握細胞工程及相關技術的基本原理。CO2的主要作用是維持培養液的pH，培養液中可以適量添加抗生素，以防止細菌感染。第（3）、（4）小題以實驗結果呈現的表格為背景，要求學生能夠從復雜的實驗數據中理清思路，基于事實和證據得到正確結論，具備科學思維能力。第（5）小題以增強慢性腎炎癥治療效果為問題情境，要求學生在深度理解科學實驗邏輯和實驗結論的基礎上制訂更加優化的實驗方案。

情境來源與命制思路? ?本題是以科技論文《基于PI3K/Akt/NF-κB信號通路探討加味三仁湯對脂多糖誘導的大鼠腎小球系膜細胞增殖的影響》［8］為情境素材來命制的。筆者將此論文中的相關數據和生物學術語轉化為高中生可讀懂的語言文字并形成題干，讓題干有一定的信息量和適當的復雜度。最終確定從生物學學科核心素養的四個維度，以科研實驗作為載體考查內環境穩態維持、動物細胞培養和細胞癌變等基礎知識，考查學生是否具備嚴謹的科學思維和較強的科學探究能力。通過第（1）、（4）小題考查生命觀念中的結構與功能觀、物質與能量觀；通過第（3）、（4）小題考查科學思維中的創造性思維；通過第（5）小題考查科學思維中的批判性思維和科學探究中的實驗設計能力，要求學生進行深入的科學探究，設計出合理的實驗方案。本題的命制，綜合考慮了“針對現代生物技術在社會生活中的應用，能通過科學實踐，嘗試解決現實生活中的生物學問題”，考查的社會責任素養要求達到“水平四”。

總之，在新高考評價體系下，情境化試題因具有融合前沿科學和課標概念的特點，已經成為高考命題的趨勢。命題者只有對大量材料進行有效整合，對情境素材進行二次加工，將具體情境與高中知識進行有機鏈接，合理布局設問，才能命制出高質量和高區分度的原創試題，有效發揮試題引導教學的功能，將立德樹人落到實處。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 王彥.基于高考評價體系的生物學情境化試題命題研究［D］.福州：福建師范大學，2022.

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

［3］? 韓健. 守正出新 素養導向：山東省2022年普通高中學業水平等級考試生物學試題評析［J］.教學考試，2022（42）：4-7.

［4］? 人民教育出版社，課程教材研究所，生物課程教材研究開發中心.普通高中教科書 生物學 選擇性必修1 穩態與調節［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［5］? 丁明孝，王喜忠，張傳茂，等.細胞生物學［M］.5版.北京：高等教育出版社，2020.

［6］? 趙德強.例析神經調節中的特例［J］.中學生物教學，2021（22）：48-50.

［7］? 朱大年，王庭槐.生理學［M］.9版.北京：人民衛生出版社，2018.

［8］? 王廣偉，張 禹，張佳寧，等.基于PI3K/Akt/NF-κB信號通路探討加味三仁湯對脂多糖誘導的大鼠腎小球系膜細胞增殖的影響［J］.中國實驗方劑學雜志，2022（5）：32-37.

（責任編輯 黃春香）