基于高考評價體系的高中生物學原創(chuàng)試題命制實踐

摘要：命制原創(chuàng)試題能夠有效提高教師的教學教研能力。命制一道具有信度和效度的原創(chuàng)生物學試題的一般步驟，即在《中國高考評價體系》與《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》的指導下規(guī)劃命題藍圖，通過搜索文獻確定題目的情境素材，形成初稿后廣泛收集命題組教師的意見和建議，優(yōu)化完善試題，基于學業(yè)質(zhì)量水平發(fā)展要求擬定參考答案與評分細則。關(guān)鍵詞：高考評價體系；高中生物學；原創(chuàng)命題；《基因的表達》評價是教學活動中必不可少的環(huán)節(jié)，恰當?shù)脑u價方式能及時、準確地反饋教學質(zhì)量，教師可根據(jù)評價結(jié)果及時地調(diào)整教學活動，讓教與學更加契合。隨著高中新課程、新教材和新高考的全面實施，如何設(shè)計出能檢測學生核心素養(yǎng)發(fā)展水平的評價任務(wù)成了廣大教師面臨的新問題?，F(xiàn)以命制一道高中生物學原創(chuàng)非選擇題為例，分析如何基于高考評價體系科學有效地設(shè)計紙筆測驗類評價任務(wù)。一、認真研讀指導文件，明確命題趨勢和要求2019年教育部考試中心（現(xiàn)為教育部教育考試院）制定了《中國高考評價體系》，此文件已經(jīng)成為各學科高考命題理論指導和實踐指南。《中國高考評價體系》的內(nèi)容可歸納為“一核”“四層”“四翼”［1］，而后新高考各學科考試內(nèi)容改革實施路徑發(fā)布，例如在高考評價體系中，關(guān)鍵能力包括知識獲取能力群、實踐操作能力群和思維認知能力群，而生物學科考試內(nèi)容改革實施路徑則將這些關(guān)鍵能力細化為理解能力、實驗探究能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力［2］53?！镀胀ǜ咧猩飳W課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）是另一個重要的指導文件，它指導著高中生物學教學和評價的各個方面?！墩n程標準》中說明了學業(yè)水平考試的命題原則——以課程標準中的內(nèi)容要求、學業(yè)質(zhì)量標準為依據(jù)，指向核心素養(yǎng)的發(fā)展水平；《課程標準》也明確了命題程序可分為四個關(guān)鍵步驟：明確測試類別、確定難度—規(guī)劃測試藍圖—創(chuàng)設(shè)情境、合理設(shè)問—審核修改定題，這為命題指明了具體的實施路徑［3］。二、依據(jù)指導文件規(guī)劃命題藍圖根據(jù)《課程標準》提出的命題程序，命題應(yīng)首先明確測試類別、確定難度并規(guī)劃核心素養(yǎng)的測試藍圖。由于此次命制的題目是用于模擬等級性水平考試，因此筆者將其難度定為0.6左右。筆者結(jié)合《課程標準》和高考評價體系的“四層”要求，制定出多維細目表（如下頁表1所示）。而表2所示的多維細目表則突出高考評價體系的“四翼”目標，由此可以明確基礎(chǔ)性對應(yīng)的是基本層面的問題情境，應(yīng)用性對應(yīng)的是生活實踐問題情境等。將制定細目表放在正式命題前，筆者運用了逆向設(shè)計的方式，同時體現(xiàn)了“教—學—評”一體化的理念，這樣能夠把評價內(nèi)容和課程標準規(guī)定的教學內(nèi)容相統(tǒng)一，確保教、學、評具有一致的目標。表2突出“四翼”要求的多維細目表題序思維特征（“四翼”目標）考查載體情境類型情境難度（1）基礎(chǔ)性科研情境簡單（2）綜合性文字情境較難（3）應(yīng)用性科研情境復(fù)雜（4）創(chuàng)新性科研情境復(fù)雜]三、原創(chuàng)題的科學命制過程（一）搜索分析文獻，創(chuàng)設(shè)題目情境在制定多維細目表、明確測評的目標后，命題者便可以開始針對考查內(nèi)容搜索文獻資料，在閱讀和比較多篇科研論文后，最終確定題目的情境素材。例如此次原創(chuàng)題的情境素材來自南京農(nóng)業(yè)大學楊東雷研究團隊發(fā)表在《植物生理學》雜志2022年第188卷上的論文。該研究團隊利用EMS（甲基磺酸乙酯）處理水稻，獲得了一株雄性不育突變體。之后經(jīng)過圖位克隆技術(shù)確定此不育突變體的fem1基因發(fā)生了突變。為了明確fem1基因的作用機理，他們通過生物信息學技術(shù)檢索到水稻fem1基因與數(shù)據(jù)庫中擬南芥的OsRDR2基因同源，并由此推測fem1基因也具有和OsRDR2基因相似的功能。最終通過一系列的實驗證明了水稻fem1基因通過促進花序細胞中若干基因的DNA甲基化，從而促進水稻的生殖發(fā)育［4］。此篇論文中包含了研究團隊的大量實驗結(jié)果，但將論文素材轉(zhuǎn)變?yōu)榍榫硶r要綜合考慮命題目標和高中生的知識儲備。最終命題者從上述論文的眾多實驗中挑選出檢測花藥發(fā)育相關(guān)基因mil1和msp1的mRNA相對含量的實驗作為題目情境。這個實驗既有一般的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，又與基因的表觀遺傳現(xiàn)象有關(guān)，能夠完整覆蓋《基因的表達》單元的重要概念。（二）精心加工素材，編寫題目初稿根據(jù)挑選的實驗結(jié)果，命題人編寫出題目的初稿如下。水稻是我國重要的糧食作物，南京農(nóng)業(yè)大學楊東雷研究團隊利用EMS（甲基磺酸乙酯）處理水稻獲得了fem1基因突變體。他們發(fā)現(xiàn)該突變體的雄配子不育。為了探究其機理，研究員通過檢索核酸序列數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)fem1基因編碼RNA依賴性的RNA聚合酶2（RDR2）。請回答下列問題：（1）fem1基因在水稻細胞中的表達需要經(jīng)過

和

兩個過程。（2）與普通的RNA聚合酶相比，RDR2的獨特之處在于識別的模板是RNA，而相同點有。（答出2點即可）（3）課題組利用RT-PCR技術(shù)分別檢測了野生型和該突變體雄蕊細胞中與花藥發(fā)育相關(guān)基因mil1和msp1的mRNA相對含量，結(jié)果如圖1。有人推測這種變化是由于這些基因發(fā)生甲基化造成的。請你設(shè)計實驗驗證這一假說，要求簡要寫出實驗思路和預(yù)期結(jié)果。（可以選擇的實驗材料：野生型水稻、fem1基因突變體水稻、DNA甲基化抑制劑、檢測基因甲基化程度的儀器、檢測mRNA含量的儀器等）（柱狀圖中左邊柱子代表野生型，右邊柱子代表突變體）圖1野生型和突變體中mil1和msp1的mRNA相對含量檢測結(jié)果（4）若你是實驗團隊的一員，在目前研究成果的基礎(chǔ)上，你計劃進一步探究的課題名稱是。（三）聚焦評價體系，優(yōu)化邏輯語言試題初稿交給命題小組的教師進行審閱與試做。教師對照多維細目表對題目進行逐項分析，評價每道小題與細目表是否契合，逐字逐句進行優(yōu)化，得到的修改意見如下。一是題目情境不能充分體現(xiàn)“四層”中的核心價值，尚未很好呈現(xiàn)“一核”的功能，與社會責任的聯(lián)系不夠緊密。題目僅提出“水稻是我國重要的糧食作物”，但是沒有交代實驗團隊獲取雄性不育水稻和糧食種植有什么關(guān)系。因此，為了突出題目的育人功能，需要說明所做實驗最終達成的目標是什么，想解決哪些社會實際問題。二是題目呈現(xiàn)的信息較多較難。例如，題目出現(xiàn)了RNA依賴性的RNA聚合酶2、RT-PCR技術(shù)等學生非常陌生的名詞，且沒有對這些名詞進行解釋說明。第（3）小題檢測的基因名稱mil1和msp1太相似，建議用代號A和B代稱，fem1基因也可簡稱為f基因，從而減輕學生的思維負擔。與此同時，實驗結(jié)果圖需要簡化處理。由于掌握的統(tǒng)計學知識有限，學生并不明白命題者直接從論文中截取的圖中誤差線代表的含義，也不知道圖中右邊柱子上的兩個星號的含義，因此必須根據(jù)高中生的數(shù)學水平對論文實驗結(jié)果原圖進行簡化處理，去掉干擾學生的要素。三是題目的邏輯不夠嚴密。例如，題干提出已確定fem1基因編碼RDR2，但是RDR2與第（3）小題檢測mil1和msp1的mRNA相對含量之間有何關(guān)系？題目沒有說明實驗團隊為什么需要檢測這兩種基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA含量。學生在不明晰整個實驗的邏輯鏈條時，就難以回答第（4）小題這樣的創(chuàng)新性題目。因此命題者要梳理研究邏輯，做好鋪墊層層設(shè)問，防止造成思維的斷層。四是題目整體難度不符合細目表要求。第（1）小題雖然關(guān)注了基礎(chǔ)性，但是難度過低，無須結(jié)合題目信息條件就可以作答，這樣會導致題目的區(qū)分度不高。第（3）小題難度過高，譬如常見的實驗設(shè)計題只需要寫出一個因變量，而此實驗同時存在兩個因變量，即需要學生寫出同時檢測兩種基因的甲基化程度；實驗材料中還提供了多余的實驗材料——野生型水稻，無疑也會對學生答題造成困擾。由此看來，命題者要有豐富的命題經(jīng)驗，平時收集好測試反饋的數(shù)據(jù)，才能盡可能準確地估計出題目的難度。在收集意見后，命題組又反復(fù)研讀初稿，多次討論，最終將其修改打磨為更成熟的題目。（四）基于學業(yè)質(zhì)量水平，確定參考答案和評分細則在確定題目后，命題組還要寫出相應(yīng)的參考答案，力求做到答案的文字精練且準確。最后要根據(jù)學生的素養(yǎng)發(fā)展水平或SOLO分類理論制定評分細則，便于教師客觀準確地評分和學生自評。例如第（3）小題為寫出預(yù)期實驗結(jié)果，達到學業(yè)質(zhì)量水平4-3的學生應(yīng)能運用科學術(shù)語精確闡明實驗結(jié)果，可判2分；而學業(yè)質(zhì)量水平3-3的學生能運用科學術(shù)語報告實驗結(jié)果，由于不夠精確，可判1分；回答完全和答案相反的學生判為0分。四、呈現(xiàn)成果（一）題目中國人的飯碗任何時候都要牢牢端在自己手上?？茖W家常常利用水稻雄性不育系研發(fā)高產(chǎn)水稻，水稻雄性不育系可減少母本去雄的繁瑣操作。近期，南京農(nóng)業(yè)大學研究團隊獲得了由f基因突變引起的一種新型水稻不育系。已知影響水稻花藥正常發(fā)育的基因是基因A和基因B，利用技術(shù)檢測出基因A、B在野生型和f基因突變型水稻的花藥中所對應(yīng)的mRNA相對含量如下表所示。請回答下列問題：表3不同水稻的花藥中mRNA的相對含量[水稻類型基因mRNA相對含量野生型基因A0.006基因B0.450突變型基因A0.001基因B0.020]（1）據(jù)表可知，f基因突變體中基因A和基因B的mRNA相對含量比野生型

，說明A和B基因表達過程受到影響的階段是

。（2）有人推測上述實驗中基因A和基因B的mRNA相對含量變化是由于甲基化修飾造成的?；虻募谆揎椬羁赡馨l(fā)生的部位是

。A.啟動子

B.終止子C.編碼蛋白質(zhì)的區(qū)域

D.起始密碼子（3）現(xiàn)有f基因突變型水稻，以及DNA甲基化抑制劑（DNA甲基化抑制劑可以使DNA去甲基化）和相關(guān)檢測儀器。請你設(shè)計實驗驗證基因A和基因B的mRNA相對含量變化是由于甲基化修飾造成的。要求簡要寫出實驗思路和預(yù)期結(jié)果。（4）若上述實驗達成預(yù)期結(jié)果，則可推測出f基因的作用是

。（二）參考答案與評分細則表4前文所述原創(chuàng)題評分細則[題號參考答案評分說明（1）第1空：低（1分）可給分：少第2空：轉(zhuǎn)錄（2分）唯一答案（2）A（1分）唯一答案（3）實驗思路：將f基因突變型水稻雄蕊分為甲、乙兩組，甲組用DNA甲基化抑制劑處理，乙組用等量蒸餾水處理（2分）；一段時間后分別檢測兩組雄蕊細胞內(nèi)的基因A和基因B的甲基化程度和轉(zhuǎn)錄出的mRNA相對含量（2分）①自變量2分：說明一組是DNA甲基化抑制劑處理，另一組用蒸餾水/清水處理0分：只說明一組是DNA甲基化抑制劑處理，沒有對照組②因變量2分：要檢測基因A和基因B甲基化程度和mRNA含量，且正確說明待測對象1分：要檢測基因A和基因B甲基化程度和mRNA含量，但未說明待測材料是雄蕊細胞0分：未說要檢測基因A、基因B甲基化程度和mRNA含量預(yù)期結(jié)果：與乙組相比，甲組細胞內(nèi)基因A和基因B的甲基化程度更低，mRNA相對含量更高（2分）2分：與甲組相比，乙組細胞內(nèi)基因A和基因B的甲基化程度更高，mRNA相對含量更低1分：一個結(jié)果正確、另一個結(jié)果錯誤，如與乙組相比，甲組細胞內(nèi)基因A和基因B的甲基化程度更高，mRNA相對含量更高0分：結(jié)果完全相反，如與乙組相比，甲組細胞內(nèi)基因A和基因B的甲基化程度更高，mRNA相對含量更低（4）降低水稻雄蕊細胞基因A和基因B的甲基化程度，從而促進這些基因的轉(zhuǎn)錄，進而使雄蕊正常發(fā)育（2分）第1分：降低甲基化程度第2分：促進基因轉(zhuǎn)錄]五、反思總結(jié)（一）命題應(yīng)突出育人導向立德樹人是教育的根本任務(wù)。在“四層”考查內(nèi)容中，核心價值處于首位。因此，命題時應(yīng)充分挖掘試題的核心價值，突出育人導向，如選取我國科學家自主研究的成果，提升學生的文化自信；把為人民服務(wù)的思想、勞動教育等融入試題，起到潤物細無聲的教育效果。本題的科研情境中，研究雄性不育水稻可以為雜交水稻研究提供新的技術(shù)支持，這讓學生體會到科學家的研究工作也屬于勞動，認識到科學和技術(shù)是服務(wù)于人民群眾日常生活的，是能夠切實提高人民生活水平的，理解提高農(nóng)業(yè)科技水平是實現(xiàn)“中國人的飯碗任何時候都要牢牢端在自己手上”的重要保障。（二）命題需要創(chuàng)設(shè)真實的情境學生的核心素養(yǎng)水平是在解決新情境中的新問題時體現(xiàn)出來的，教學中要創(chuàng)設(shè)情境促進學生形成概念和生命觀念，命題時則要創(chuàng)設(shè)情境檢驗學生運用概念和觀念的水平。常用的命題情境包括日常生活情境、科學實驗和探究情境、生命科學史情境等，命題時可以靈活選擇使用［2］57。本次命題選用國際學術(shù)期刊發(fā)表的科學實驗情境具有詳實、嚴謹?shù)奶攸c，是檢驗學生水平的良好素材。但是需要注意，使用這類情境時需要恰當?shù)剡x擇切入點。因為國際期刊的論文中往往有多個實驗，而在考試中學生讀題的時間是有限的，所以命題時選取論文中最關(guān)鍵的實驗或某一兩個實驗作為命題情境即可，切勿貪多。（三）“四層”中的核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力是主要考查目標從此次原創(chuàng)命題過程來看，在規(guī)劃藍圖階段就已經(jīng)聚焦核心素養(yǎng)水平的考查。最終呈現(xiàn)的題目始終圍繞對核心素養(yǎng)水平的考查，內(nèi)容聚焦重要概念，每道小題都需要學生運用科學思維才能回答，而不是靠單純地記憶，這樣能引導學生在備考時減少死記硬背和機械刷題。本題看似考查基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯及調(diào)控過程，實際上把生命觀念——生命系統(tǒng)的信息觀、科學思維、科學探究和社會責任都有機地融合在一起，并且