基于生物學學科能力測評框架構建的高中生物學原創試題命制與分析

一、生物學學科能力測評框架與中國高考評價體系、生物學課程標準及三者關系與內涵

依據國務院頒布的《關于深化考試招生制度改革的實施意見》精神，教育部考試中心于2016年提出“一體四層四翼”的高考評價體系。其中“四層”即考查內容，是對“高考考什么”這一問題的回答，包括核心價值、學科素養、關鍵能力、必備知識四部分。《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”）提出了“核心素養”的概念，高考評價體系吸收課程標準中的教育思想和理念，遵循考試測評規律和學生認知規律，與高中課程改革緊密銜接。此外，二者都致力于實現立德樹人的根本任務，強調多元、綜合的評價方法和評價的導向功能。高考評價體系在課程標準的框架下進行設計和構建，同時又對課程標準進行了細化和補充。由此可見，高考評價體系與課程標準之間的關系是相互依存、相互促進的。

2018年版《普通高等學校招生全國統一考試北京卷考試說明》生物學學科部分在能力要求上進行了細化，將其調整為“理解能力、應用能力、思辨能力、創新能力”四層能力框架，每層能力下又細分為2～3項具體要求（見表1）。孫鵬等對生物學學科能力框架進行了實踐檢驗，驗證了基于核心素養測評構建的生物學學科能力框架是科學合理的，可應用于我國高考考試標準制定、命題及評價等工作中。學科能力是學科核心素養的重要組成部分，是核心素養測評的重要維度，是大規模教育考試重要的評價目標之一。

綜上所述，三者之間存在著密切的關系，中國高考評價體系為我國新高考提供了指導和方向，是大框架。課程標準對評價體系中的“四層”在內容上進行了細化與規范。生物學學科能力測評框架是生物學學科核心素養測評的重要工具。因此，探索和挖掘生物學學科能力測評框架應用于試題命制方面的價值有助于科學評價學生核心素養發展，促進高考評價體系落地。

二、原創試題命制

（一）試題情境建構

情境作為高考評價體系中的考查載體，起著至關重要的作用。選取適宜的素材作為情境，有助于高考評價體系中“四層”和“四翼”的實現。本試題在選取時的切入點為人教版生物學選擇性必修2生物與環境第3章第2節生態系統的能量流動中“稻—萍—蛙”立體農業生產方式，其中“萍”為紅萍，又名“滿江紅”，通過查閱文獻，筆者了解到我國勞動人民利用滿江紅促進農業生產可追溯到2000年前，《齊民要術》及明清的一些地方志中均有記載，該項技術是我國古代勞動人民的智慧結晶。本試題以滿江紅在農業生產中的應用為情境，圍繞滿江紅——稻復合生態系統創設科學實驗和探究情境，通過分析稻田單作生態系統和滿江紅——稻復合生態系統的各項指標，引導學生構建滿江紅促進水稻生長的農業價值模型，使學生在解題過程中體會我國勞動人民的農耕智慧，增強文化自信和認同感，進而體現高考的育人價值。

（二）試題展示

在農業生產中，滿江紅則是一種常見于稻田中的小型水生漂浮植物，其在水面成片生長，在烈日下呈現出鮮紅的顏色，因而得名“滿江紅”。

（1）滿江紅的葉腔中存在能進行固氮作用的藍細菌，可提高滿江紅對環境中無機氮的利用效率，氮可用于合成滿江紅及藍細菌細胞中的_________（寫出兩種）等生物大分子，滿江紅對農業的重要性在于它是除豆科植物外唯一被用于農業固氮的生物。

（2）滿江紅——稻復合生態系統是在稻田生態系統中引入滿江紅種群后形成的以滿江紅、稻為主導生物的共生生態系統，為探究該養殖體系的優勢，科研人員選取多個池塘進行實驗。實驗塘于5月放養滿江紅，9月份收獲水稻，調查生態系統中各成分的指標結果如表2，請回答下面問題。

①引入滿江紅后，滿江紅——稻復合生態系統中總生物量_________。

②表2中 可以反映復合生態系統中滿江紅促進水稻生長，若想使該結論更加科學嚴謹，可在水稻生長后期補充檢測_________等相關指標。

③該生態系統中，滿江紅與水中雜草的關系為_________ ，依據是_________。

④依據表2中的數據，8月復合生態系統中滿江紅生物量占比下降的原因是：_________。

⑤下列對表2分析正確的選項是（ ）

A.復合生態系統中，滿江紅與水稻競爭土壤中無機氮，不利于水稻生長。

B.若要進一步研究土壤中氮的去路，需檢測水稻和滿江紅中氮含量。

C.8月復合生態系統中土壤有機氮含量升高的原因為稻田排水后滿江紅大量死亡。

D.復合生態系統可以提高水稻產量，因此可將滿江紅引入任何水稻種植系統中。

（3）請結合表2中的研究成果，完成滿江紅促進水稻生長的農業價值模型。

（4）為了進一步使滿江紅——稻復合生態系統中的能量更多地流向對人類有益的方向，請你提出一條可行性建議：

參考答案：

（1）核酸、蛋白質。

（2）①增加；②總生物量和水稻株高、水稻產量（水稻粒重、水稻結實率）；③競爭關系，6月和8月滿江紅——稻復合生態系統中的水中雜草生物量占比均明顯低于稻田單作生態系統；④8月滿江紅——稻復合生態系統中水稻株高高于水面，水稻阻擋了陽光，導致滿江紅長勢變差，滿江紅大量死亡，因此滿江紅生物量占比下降（或滿江紅為水生植物，8月隨著稻田中水排空后，滿江紅大量死亡，因此滿江紅生物量占比下降）；⑤BC。

（3）①抑制水中雜草生長；②滿江紅光合作用受阻，長勢變差；③土壤有機氮含量升高。

（4）在稻田中適量飼養以滿江紅為食的動物、定期捕撈滿江紅，將其開發成產品。

三、試題多維細目表的構建與試題解讀

試題的命制需要從多角度考量，這包括了對學科知識、生物學核心素養以及學業質量水平劃分等維度的把控，因此試題中的每一小問的設計都需要出題者反復推敲。課程標準在命題建議中提出設計核心素養的測量量表的相關內容。筆者在課標建議的基礎上，將測量量表進行改進，構建包含課標中課程內容標準、核心素養、核心素養水平、生物學學科能力要求及分值在內的多維細目表（見文末表3）。

本試題所涉及的知識包括人教版生物學必修1第二章組成細胞的分子和生物學選擇性必修2第二章第1節群落的結構、第三章第2節生態系統的能量流動、第四章第3節生態工程。落實課標中的概念（見表4）。

本試題基于生物學學科能力測評框架進行命制，框架中“理解和應用”對學生思維的要求相對較低，屬于基礎思維能力；而“思辨和創新”對學生思維的要求較高，思維過程比較復雜、綜合，屬于高階思維能力。通過分析試題多維細目表，反映出試題中考查的學科能力要求和核心素養水平相關聯，隨著設問所體現的學科能力要求逐漸深化，核心素養水平也在加深。這符合試題由易到難排列的特點，也與高考服務選材的基本功能相吻合。

四、基于生物學學科能力命題的思考與建議

生物學學科能力測評框架是對學生生物學核心素養評價的一種手段、方法。在命題中，教師把該框架作為命題工作的“抓手”，科學規范地體現試題所要考查的核心素養。在備考中，教師也可以通過學科能力要求評價學生當前學科核心素養發展的狀況與不足，進而針對性地調整階段性教學目標，提高備考效率。