科學思維素養(yǎng)視角下對高考生物試題的評析與思考

梁新苗 趙文文

新高考背景下，高考命題正式進入了“無思維，不命題”的時期。近幾年，高考生物試題對學生能力的考查重點已由以識記、理解為標識的低階思維，上升到以分析、論證、綜合為標識的高階思維。高中教師可以通過高考試題感悟科學思維的內涵和教學策略。高考試題一般對科學思維的考查題目最多，考查力度也最大。靈活多變的情境式命題體現(xiàn)出高階思維的培育已成為新時代素質教育的育人方向。在設置問題情境時，命題者注重選用真實情境為背景的科學實驗結果或生活實例，參照學生的認知水平，進行適當的簡化或處理，從而加強對學生的關鍵能力以及科學思維方式、思維深度等的考查。分析高考試題對下一階段的教學具有重要的指導意義，也是復習備考的關鍵步驟。筆者從學業(yè)質量水平中科學思維素養(yǎng)各等級的考查角度，對2022年、2023年山東省普通高中學業(yè)水平等級考試生物試題進行分析，以充分認識《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》與新高考在“服務選才”中的一致性以及二者在“引導教學”上的功能，提升學生的科學思維素養(yǎng)水平。

一、試題主要特點

2023年是山東省實施新高考（“3+3”模式）的第四年，山東省第二屆使用人民教育出版社2019版《普通高中教科書生物學》的考生參加高考。近兩年，山東省普通高中學業(yè)水平等級考試生物試題仍然由山東省自主命制。試題貫徹了高考評價體系的理念，落實“五育并舉”的命題思路，體現(xiàn)立德樹人的總體要求，助推高考綜合改革。試題設計以穩(wěn)定為首要原則，在試卷結構形式、內容組織等維度保持基本穩(wěn)定，使學生能夠順利作答，體現(xiàn)高考的人文關懷精神。

與有難度的2021年山東省普通高中學業(yè)水平等級考試生物試題相比，2022年、2023年的山東省生物試題難度有所回落，2023年試題難度回落更明顯。試題在體現(xiàn)綜合性、應用性、創(chuàng)新性的同時更加突出生物學科的基礎性，旨在為學生的全面發(fā)展夯實基礎。試題情境創(chuàng)設更加科學、合理，取材越來越多元化，考查內容聚焦反映核心價值的生活、學習、實踐情境以及科學實驗和探究情境，設問方式更具有實用性、開放性和探究性，突出高考的選拔功能。這兩年的實驗思路設計題都設置在了遺傳學大題中，引導學生注重思維的嚴密性和邏輯性，助力支撐學生終身發(fā)展能力的培育。試題立意深遠，更加突出對高階思維能力和學科核心素養(yǎng)的考查，真正實現(xiàn)了“價值引領、素養(yǎng)導向、能力為重、知識為基”。

二、課程標準對科學思維質量水平等級的描述及評價要求

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》中的高中生物學學業(yè)質量水平對學生完成課程學習任務后應表現(xiàn)出的科學思維素養(yǎng)水平等級及評價要求進行了界定（見表1）。

表1 高中生物學學業(yè)質量水平等級劃分及評價要求

（科學思維部分）

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根據表1可以看出，科學思維水平的內涵要求、目標設定、行為實現(xiàn)難度均逐級增加，這是由具有區(qū)分與選拔作用的高考的命題規(guī)律所決定的。近幾年，山東省普通高中學業(yè)水平等級考試生物試題的難度系數一般為0.50左右。試題不僅重視基本概念的考查，更注重思維深度的考查，并通過創(chuàng)新情境設計和設問方式引導學生發(fā)散思考問題的角度，考查學生的思維靈活度及思考問題的深度。部分試題依據一、二級水平命制，對概念識記、理解等低階思維進行考查，部分試題依據三、四級水平命制，對推理、分析、綜合等高階思維進行考查。也就是說，四個水平等級都可以命題。

三、試題在科學思維素養(yǎng)水平等級上的分布

2022年、2023年山東省普通高中學業(yè)水平等級考試生物試題都分別由15道單項選擇題（每題2分，共30分）、5道不定項選擇題（每題3分，共15分）、5道非選擇必做題（共55分）組成，滿分100分。現(xiàn)從科學思維水平等級角度，以2023年試題為例，按照題型、分值對試題進行分類匯總如表2所示。

表2 2023年山東省等級考試生物試題在科學思維

素養(yǎng)水平等級上的分布

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兩年的試題中，容易題（一、二級水平的試題）∶中檔題（三級水平的試題）：難題（四級水平的試題）的分值比例均約為3∶5∶2。兩套試題的難度梯度布局合理，能區(qū)分不同層次的考生，密切關注生物學課程標準中的學業(yè)質量要求和中學教學實際，落實《深化新時代教育評價改革總體方案》，保障基礎性，增強靈活性，減少死記硬背和“機械刷題”現(xiàn)象，加強教考銜接，充分發(fā)揮了考試的積極導向作用，助力高考綜合改革和高中課程改革平穩(wěn)推進。

四、例談科學思維素養(yǎng)各水平等級的考查

（一）科學思維素養(yǎng)水平一的考查

例1（2022年第7題）：缺血性腦卒中是因腦部血管阻塞而引起腦部損傷，可發(fā)生在腦的不同區(qū)域。若缺血性腦卒中患者無其他疾病或損傷，下列說法錯誤的是（? ）

A.損傷發(fā)生在大腦皮層S區(qū)時，患者不能發(fā)出聲音

B.損傷發(fā)生在下丘腦時，患者可能出現(xiàn)生物節(jié)律失調

C.損傷導致上肢不能運動時，患者的縮手反射仍可發(fā)生

D.損傷發(fā)生在大腦時，患者可能會出現(xiàn)排尿不完全

分析：此題考查生物學課程標準中的次位概念“分析位于脊髓的低級神經中樞和腦中相應的高級神經中樞相互聯(lián)系、相互協(xié)調，共同調控器官和系統(tǒng)的活動，維持機體的穩(wěn)態(tài)”“簡述語言活動和條件反射是由大腦皮層控制的高級神經活動”。涉及的知識點有：大腦皮層言語區(qū)的功能；縮手反射為非條件反射；大腦皮層是最高級中樞，可以對低級中樞脊髓的活動起調整作用。要求學生認識、理解生物學概念并利用其內涵解釋簡單的生命現(xiàn)象，進而判斷生命現(xiàn)象是否與概念相符。S區(qū)發(fā)生障礙時，患者不能講話，即不能用詞語表達思想，但與講話有關的肌肉和發(fā)聲器官正常，能發(fā)出聲音，A錯誤。此題考查了科學思維水平一。這類考查層次的試題常以生物學基本知識為前提，通常體現(xiàn)的是問題的表象，要求學生根據試題情境結合所學知識概括出一般原理。

（二）科學思維素養(yǎng)水平二的考查

例2（2022年第21題第2問）：強光照射后短時間內，蘋果幼苗光合作用暗反應達到一定速率后不再增加，但氧氣的產生速率繼續(xù)增加。蘋果幼苗光合作用暗反應速率不再增加，可能的原因有______、______（答出2種原因即可）；氧氣的產生速率繼續(xù)增加的原因是______。

分析：此題以“光抑制現(xiàn)象”為情境，主要考查光合作用的過程和影響因素。對應生物學課程標準中的次位概念“說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉換并儲存為糖分子中的化學能”。要求學生用相關生物學概念及其內涵解釋強光照射后短時間內蘋果幼苗光合作用暗反應速率不再增加的原因及氧氣的產生速率繼續(xù)增加的原因。學生只有深入理解核心概念，才能在面對新情境試題時準確把握試題展現(xiàn)的生物學問題，迅速實現(xiàn)知識遷移并快速解決問題。這是對科學思維水平二的考查。這類考查層次的試題常以一定的問題情境為前提條件，要求學生通過推導得出結論，考生可以依照演繹與推理的思維方法作答。

（三）科學思維素養(yǎng)水平三的考查（題中圖表略）

例3（2022年第23題第3問）：研究人員對圖中抗炎過程進行了相關實驗，實驗分組及結果見表。通過腹腔注射脂多糖（LPS）可使大鼠出現(xiàn)炎癥，檢測TNF-α濃度可評估炎癥程度。據圖分析，若丙組的A處理僅在腸巨噬細胞內起作用，推測A處理的3種可能的作用機制：______；______；______。

分析：此題以科學實驗為情境，考查學生利用所學的生物學實驗知識、方法和掌握的實驗技能，基于事實和證據，運用演繹和推理、歸納和總結等方法分析A處理的3種可能的作用機制以及對實驗結果的分析能力。科學實驗情境來自真實的生物學研究，涵蓋研究材料、方法、步驟、結果等，以這些內容設置情境命題，有助于學生在真實的情境中分析問題、推理分析、得出結論，能測評學生的科學思維是否達到水平三。這類考查水平的題目旨在培養(yǎng)學生獨立思考、實事求是、勇于探索的科學精神，引導學生學會批判與質疑，樹立科學意識，以實現(xiàn)科學實驗情境的育人價值。

（四）科學思維素養(yǎng)水平四的考查（題中圖表略）

例4（2023年第22題第4問）：據表推斷，該志愿者的基因e位于______染色體上。現(xiàn)有男、女志愿者的精子和卵細胞各一個可供選用，請用本研究的實驗方法及基因E和e的引物，設計實驗探究你的推斷。

①應選用的配子為：______；②實驗過程：略；③預期結果及結論______。

分析：本題考查遺傳病的遺傳方式、基因定位等必備知識，考查信息獲取能力、邏輯思維能力和綜合運用能力，綜合考查學生的遺傳學素養(yǎng)。學生需要透徹理解基因定位，在試題考查范圍內利用遺傳學觀點進行發(fā)散性思考，進而整理實驗思路、預期結果并得出結論，且作答要有理有據。這是對學生高階思維（水平四）的考查。這類題目往往具有很高的綜合性，對學生的邏輯推理、實驗探究等關鍵能力的要求較高，要求學生運用生物學基本概念和各種技能，創(chuàng)造性地解決問題。

五、全面提升學生科學思維素養(yǎng)體系的重要性及措施

（一）在建構概念中發(fā)展科學思維

生物學概念包括各種生物學原理、定律和規(guī)律。建構概念即建構生物學的知識結構體系是高中生物學教學的中心環(huán)節(jié)。建構概念的過程要用到各種科學思維方法，從而抽取生命現(xiàn)象的本質并形成認識。在教學過程中，教師應引導學生根據事實或證據建構概念，進而使學生在建構概念的過程中深入地理解次位概念、重要概念及大概念，并從中提升思維能力。

（二）在情境教學過程中訓練科學思維

在高中生物學教學過程中，教師應恰當地提供試題情境，例如人類健康與疾病、生命科學史、疫苗等，這不僅能促進學生更加熱愛生活、熱愛生命，還能引發(fā)有意義的思考，從而增強學生學習的動力并提升學生解決生產生活實際問題的能力。

（三）在實驗教學過程中提升科學思維水平

在教學過程中，教師要抓好實驗教學，引導學生在動手操作實驗的過程中觀察思考、開動腦筋、合作探究、分組討論，在眼、耳、口、手、腦共用的同時全方位理解實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，發(fā)展解決問題的能力，引導科學思維由基礎水平提升到高階水平。

（作者單位：淄博實驗中學）

編輯：曾彥慧