科學(xué)思維素養(yǎng)視角下對高考生物試題的評析與思考

新高考背景下，高考命題正式進(jìn)入了“無思維，不命題”的時期。近幾年，高考生物試題對學(xué)生能力的考查重點(diǎn)已由以識記、理解為標(biāo)識的低階思維，上升到以分析、論證、綜合為標(biāo)識的高階思維。高中教師可以通過高考試題感悟科學(xué)思維的內(nèi)涵和教學(xué)策略。高考試題一般對科學(xué)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(zhì)教育的育人方向。在設(shè)置問題情境時，命題者注重選用真實(shí)情境為背景的科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果或生活實(shí)例，參照學(xué)生的認(rèn)知水平，進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕蛱幚?，從而加?qiáng)對學(xué)生的關(guān)鍵能力以及科學(xué)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(xué)具有重要的指導(dǎo)意義，也是復(fù)習(xí)備考的關(guān)鍵步驟。筆者從學(xué)業(yè)質(zhì)量水平中科學(xué)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(xué)業(yè)水平等級考試生物試題進(jìn)行分析，以充分認(rèn)識《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》與新高考在“服務(wù)選才”中的一致性以及二者在“引導(dǎo)教學(xué)”上的功能，提升學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)水平。一、試題主要特點(diǎn)2023年是山東省實(shí)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(xué)》的考生參加高考。近兩年，山東省普通高中學(xué)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(shí)“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(shè)計(jì)以穩(wěn)定為首要原則，在試卷結(jié)構(gòu)形式、內(nèi)容組織等維度保持基本穩(wěn)定，使學(xué)生能夠順利作答，體現(xiàn)高考的人文關(guān)懷精神。與有難度的2021年山東省普通高中學(xué)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(yīng)用性、創(chuàng)新性的同時更加突出生物學(xué)科的基礎(chǔ)性，旨在為學(xué)生的全面發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。試題情境創(chuàng)設(shè)更加科學(xué)、合理，取材越來越多元化，考查內(nèi)容聚焦反映核心價值的生活、學(xué)習(xí)、實(shí)踐情境以及科學(xué)實(shí)驗(yàn)和探究情境，設(shè)問方式更具有實(shí)用性、開放性和探究性，突出高考的選拔功能。這兩年的實(shí)驗(yàn)思路設(shè)計(jì)題都設(shè)置在了遺傳學(xué)大題中，引導(dǎo)學(xué)生注重思維的嚴(yán)密性和邏輯性，助力支撐學(xué)生終身發(fā)展能力的培育。試題立意深遠(yuǎn)，更加突出對高階思維能力和學(xué)科核心素養(yǎng)的考查，真正實(shí)現(xiàn)了“價值引領(lǐng)、素養(yǎng)導(dǎo)向、能力為重、知識為基”。二、課程標(biāo)準(zhǔn)對科學(xué)思維質(zhì)量水平等級的描述及評價要求《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中的高中生物學(xué)學(xué)業(yè)質(zhì)量水平對學(xué)生完成課程學(xué)習(xí)任務(wù)后應(yīng)表現(xiàn)出的科學(xué)思維素養(yǎng)水平等級及評價要求進(jìn)行了界定（見表1）。表1高中生物學(xué)學(xué)業(yè)質(zhì)量水平等級劃分及評價要求（科學(xué)思維部分）■根據(jù)表1可以看出，科學(xué)思維水平的內(nèi)涵要求、目標(biāo)設(shè)定、行為實(shí)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(xué)業(yè)水平等級考試生物試題的難度系數(shù)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(shè)計(jì)和設(shè)問方式引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思考問題的角度，考查學(xué)生的思維靈活度及思考問題的深度。部分試題依據(jù)一、二級水平命制，對概念識記、理解等低階思維進(jìn)行考查，部分試題依據(jù)三、四級水平命制，對推理、分析、綜合等高階思維進(jìn)行考查。也就是說，四個水平等級都可以命題。三、試題在科學(xué)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(xué)業(yè)水平等級考試生物試題都分別由15道單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）、5道不定項(xiàng)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?，F(xiàn)從科學(xué)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(jìn)行分類匯總?cè)绫?所示。表22023年山東省等級考試生物試題在科學(xué)思維素養(yǎng)水平等級上的分布■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(guān)注生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的學(xué)業(yè)質(zhì)量要求和中學(xué)教學(xué)實(shí)際，落實(shí)《深化新時代教育評價改革總體方案》，保障基礎(chǔ)性，增強(qiáng)靈活性，減少死記硬背和“機(jī)械刷題”現(xiàn)象，加強(qiáng)教考銜接，充分發(fā)揮了考試的積極導(dǎo)向作用，助力高考綜合改革和高中課程改革平穩(wěn)推進(jìn)。四、例談科學(xué)思維素養(yǎng)各水平等級的考查（一）科學(xué)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(diào)C.損傷導(dǎo)致上肢不能運(yùn)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(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的次位概念“分析位于脊髓的低級神經(jīng)中樞和腦中相應(yīng)的高級神經(jīng)中樞相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)，共同調(diào)控器官和系統(tǒng)的活動，維持機(jī)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(jīng)活動”。涉及的知識點(diǎn)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(diào)整作用。要求學(xué)生認(rèn)識、理解生物學(xué)概念并利用其內(nèi)涵解釋簡單的生命現(xiàn)象，進(jìn)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(dá)思想，但與講話有關(guān)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(xué)思維水平一。這類考查層次的試題常以生物學(xué)基本知識為前提，通常體現(xiàn)的是問題的表象，要求學(xué)生根據(jù)試題情境結(jié)合所學(xué)知識概括出一般原理。（二）科學(xué)思維素養(yǎng)水平二的考查例2（2022年第21題第2問）：強(qiáng)光照射后短時間內(nèi)，蘋果幼苗光合作用暗反應(yīng)達(dá)到一定速率后不再增加，但氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加。蘋果幼苗光合作用暗反應(yīng)速率不再增加，可能的原因有______、______（答出2種原因即可）；氧氣的產(chǎn)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(yīng)生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的次位概念“說明植物細(xì)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(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學(xué)能”。要求學(xué)生用相關(guān)生物學(xué)概念及其內(nèi)涵解釋強(qiáng)光照射后短時間內(nèi)蘋果幼苗光合作用暗反應(yīng)速率不再增加的原因及氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加的原因。學(xué)生只有深入理解核心概念，才能在面對新情境試題時準(zhǔn)確把握試題展現(xiàn)的生物學(xué)問題，迅速實(shí)現(xiàn)知識遷移并快速解決問題。這是對科學(xué)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(xué)生通過推導(dǎo)得出結(jié)論，考生可以依照演繹與推理的思維方法作答。（三）科學(xué)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(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)分組及結(jié)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(jù)圖分析，若丙組的A處理僅在腸巨噬細(xì)胞內(nèi)起作用，推測A處理的3種可能的作用機(jī)制：______；______；______。分析：此題以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為情境，考查學(xué)生利用所學(xué)的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)知識、方法和掌握的實(shí)驗(yàn)技能，基于事實(shí)和證據(jù)，運(yùn)用演繹和推理、歸納和總結(jié)等方法分析A處理的3種可能的作用機(jī)制以及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)情境來自真實(shí)的生物學(xué)研究，涵蓋研究材料、方法、步驟、結(jié)果等，以這些內(nèi)容設(shè)置情境命題，有助于學(xué)生在真實(shí)的情境中分析問題、推理分析、得出結(jié)論，能測評學(xué)生的科學(xué)思維是否達(dá)到水平三。這類考查水平的題目旨在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、實(shí)事求是、勇于探索的科學(xué)精神，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會批判與質(zhì)疑，樹立科學(xué)意識，以實(shí)現(xiàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)情境的育人價值。（四）科學(xué)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(jù)表推斷，該志愿者的基因e位于______染色體上?，F(xiàn)有男、女志愿者的精子和卵細(xì)胞各一個可供選用，請用本研究的實(shí)驗(yàn)方法及基因E和e的引物，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究你的推斷。①應(yīng)選用的配子為：______；②實(shí)驗(yàn)過程：略；③預(yù)期結(jié)果及結(jié)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(yùn)用能力，綜合考查學(xué)生的遺傳學(xué)素養(yǎng)。學(xué)生需要透徹理解基因定位，在試題考查范圍內(nèi)利用遺傳學(xué)觀點(diǎn)進(jìn)行發(fā)散性思考，進(jìn)而整理實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)期結(jié)果并得出結(jié)論，且作答要有理有據(jù)。這是對學(xué)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(xué)生的邏輯推理、實(shí)驗(yàn)探究等關(guān)鍵能力的要求較高，要求學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)基本概念和各種技能，創(chuàng)造性地解決問題。五、全面提升學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)體系的重要性及措施（一）在建構(gòu)概念中發(fā)展科學(xué)思維生物學(xué)概念包括各種生物學(xué)原理、定律和規(guī)律。建構(gòu)概念即建構(gòu)生物學(xué)的知識結(jié)構(gòu)體系是高中生物學(xué)教學(xué)的中心環(huán)節(jié)。建構(gòu)概念的過程要用到各種科學(xué)思維方法，從而抽取生命現(xiàn)象的本質(zhì)并形成認(rèn)識。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)事實(shí)或證據(jù)建構(gòu)概念，進(jìn)而使學(xué)生在建構(gòu)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(xué)過程中訓(xùn)練科學(xué)思維在高中生物學(xué)教學(xué)過程中，教師應(yīng)恰當(dāng)?shù)靥峁┰囶}情境，例如人類健康與疾病、生命科學(xué)