基于生物學核心素養(yǎng)的高考命題研究

吳成軍

基于生物學核心素養(yǎng)的高考命題研究

吳成軍

生物學核心素養(yǎng)由生命觀念、理性思維、科學探究和社會責任組成，這些要素具有跨學科性質(zhì)，但在生物學科中具有獨到的價值。闡釋這些要素在生物學的定義和價值，為“基于生物學核心素養(yǎng)”而進行的高考命題指明了方向。高考中既要考查四個素養(yǎng)的不同層次，又要著重考查理性思維和科學探究，并且盡量在真實的情境中作答，還要改變考題的呈現(xiàn)形式，以充分利用好“高考指揮棒”的作用，為發(fā)展學生的生物學核心素養(yǎng)這一生物學課程的根本目的服務(wù)。

高考改革；高考命題；生物學核心素養(yǎng)；新課標

2014年4月，教育部頒布的《關(guān)于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務(wù)的意見》（以下簡稱《意見》）明確提出將“發(fā)展學生核心素養(yǎng)體系”的研制與構(gòu)建作為推進課程改革、深化發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]?！兑庖姟返某雠_，為課程改革指明了方向，即落實立德樹人是課程改革的核心和根本任務(wù)，發(fā)展學生的核心素養(yǎng)是育人的重要目標?！兑庖姟愤€指出當前存在的差距，如“重智輕德，單純追求分數(shù)和升學率，學生的社會責任感、創(chuàng)新精神和實踐能力較為薄弱”“與課程改革相適應(yīng)的考試招生、評價制度不配套，制約著教學改革的全面推進”，等等?！兑庖姟肥置鞔_地告訴我們，不僅課程標準需要基于核心素養(yǎng)來設(shè)計和實施，學生的學業(yè)評價標準和高考考試標準同樣需要圍繞著核心素養(yǎng)來進行設(shè)計。

2016年9月公布的“中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)”中提出要發(fā)展學生6大核心素養(yǎng)[2]。基于此，生物學課程標準、生物學學業(yè)評價標準、生物學高考考試標準都需要基于生物學核心素養(yǎng)來設(shè)計和實施。

1 生物學核心素養(yǎng)的界定及解讀

1.1 生物學核心素養(yǎng)的定義

基于核心素養(yǎng)的定義，生物學核心素養(yǎng)是指學生在接受生物學教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學生通過學習生物學內(nèi)化的帶有生物學科特性的品質(zhì)，是學生科學素養(yǎng)的關(guān)鍵成分。

1.2 生物學核心素養(yǎng)的要素分析

生物學核心素養(yǎng)由四個要素組成：生命觀念、理性思維、科學探究、社會責任，這四個要素是一個統(tǒng)一的整體。生命觀念是生物學核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)和支柱；生命觀念的形成過程中離不開理性思維和科學探究，理性思維和科學探究互為倚重，理性思維是科學探究的重要內(nèi)涵，科學探究是理性思維的實證過程；在形成生命觀念、進行理性思維和科學探究的過程中，最終形成一定的社會責任意識和義務(wù)。它們的關(guān)系如圖1所示。

圖1 生物學核心素養(yǎng)四個要素之間的關(guān)系

核心素養(yǎng)是跨學科的，同樣生物學核心素養(yǎng)也具有跨學科的性質(zhì)。生命觀念、理性思維、科學探究和社會責任是科學課程所共有的素養(yǎng)，是跨學科的。例如，生命觀念中的“結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一觀”，不僅在生命個體或系統(tǒng)中表現(xiàn)出來，在其他學科中也能表現(xiàn)出來。有機化學分子中的結(jié)構(gòu)基團與其功能是統(tǒng)一的，物理機械中的結(jié)構(gòu)與其功能也是統(tǒng)一的，生活中各種物理設(shè)施的結(jié)構(gòu)與其功能同樣是相一致的。理性思維、科學探究和社會責任更是如此。因此，生物學核心素養(yǎng)與其他學科的核心素養(yǎng)一樣，具有跨學科性質(zhì)。

與其他學科一樣，每個學科的核心素養(yǎng)也有其獨特性，各個學科強調(diào)或側(cè)重于本學科中一些重要的特性，是核心素養(yǎng)分級組分中最具特色的部分。例如，“結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一觀”在生物學科中就體現(xiàn)出了生物學科的獨特價值：從宏觀來看，個體和生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能是統(tǒng)一的；從中觀來看，細胞（包括細胞的各個結(jié)構(gòu)）、器官、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能是統(tǒng)一的；從微觀來看，構(gòu)成細胞的大分子（蛋白質(zhì)和核酸）的結(jié)構(gòu)與其功能也是統(tǒng)一的。如果我們用這些生物學中的鮮活事例來引導學生認識“結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一觀”這一生命觀念，便有了獨特的價值：生命的各個層次因為其結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一性，讓我們認識到生命是精致的，有什么樣的結(jié)構(gòu)就會表現(xiàn)出相應(yīng)的功能。由此，我們可以形成這樣的生命認知：從結(jié)構(gòu)上可以推測其生理功能，從生理功能上可以推測其結(jié)構(gòu)特點，生物體的結(jié)構(gòu)與其功能的統(tǒng)一性體現(xiàn)了生物適應(yīng)環(huán)境的特點。

1.2.1 生命觀念

生命觀念是指對生命現(xiàn)象的相互關(guān)系或特性進行分析后所進行的抽象，是經(jīng)過實證后的想法或觀點，它有助于理解或解釋較大范圍的相關(guān)事件和現(xiàn)象。

生命觀念不等同于生物學重要概念，具有跨概念性和上位性，是眾多概念的歸納、總結(jié)和提煉。生物學中最重要的一些生命觀念及其闡釋見表1。

1.2.2 理性思維

理性思維是一種建立在證據(jù)和邏輯推理基礎(chǔ)的思維，它是一種有明確的思維方向，有充分的思維依據(jù)，能對事物或問題進行觀察、比較、分析、綜合、抽象與概括的一種思維。理性思維的類型有：比較與分類、分析與綜合、歸納與演繹、抽象與概括、建立模型、批判性思維[3]，等等。

比較與分類：比較是人們根據(jù)一定的認識和實踐目的，把一事物與其他事物的屬性和特征加以比較，以確定事物之間的共同點和差異點的思維方法；分類是根據(jù)對象的共同點和差異性，把對象分為不同種類的邏輯思維方法。比較是分類的基礎(chǔ)，只有比較對象的共同點和差異性，才能進行科學的分類。分類分為“分”和“類”，“分”的依據(jù)是對象的不同點，“類”的依據(jù)是對象的相同點，分類體現(xiàn)了客觀事物的共性與個性的差異，有助于人們更好地認識客觀事物的本質(zhì)特點。

分析與綜合：分析是把研究對象的整體分解為部分或局部，對部分或局部分別進行研究的思維方法；綜合與分析相反，是從整體上去認識和把握研究對象的思維方法。分析是綜合的基礎(chǔ)，綜合是分析的發(fā)展，分析之后要進行綜合，綜合之后要進行分析，二者相互依存、相互滲透甚至相互轉(zhuǎn)化。自然科學中的任何活動都離不開分析，無論是觀察與實驗、比較與分類，還是歸納與演繹都離不開分析，分析是最基本的科學方法。在分析的基礎(chǔ)上進一步綜合，是思維的延續(xù)和發(fā)展。概念的形成就是分析與綜合的結(jié)果。

歸納與演繹：歸納就是在個別中發(fā)現(xiàn)一般的推理形式和思維方式；演繹就是在一般中發(fā)現(xiàn)個別的推理形式和思維方式。歸納與演繹的實質(zhì)表明，它們是兩個對立的方面，是兩個方向相反的認識方法，它們既是對立的又是統(tǒng)一的。人們對事物的認識往往從個別開始，然后擴展到一般，再從一般進一步認識個別。一些概念的形成就是歸納的結(jié)果，對這些概念進行檢驗和運用體現(xiàn)了演繹的思維方法。

表1 生物學中生命觀念的闡釋及概念支撐

抽象與概括：抽象是指抽取客觀事物的一般的、本質(zhì)屬性的思維方法；概括是指把抽象出來的個別事物的本質(zhì)屬性連接起來，推及到其他同類事物上去，從而歸結(jié)全類事物的共性的思維方法。抽象與概括是形成概念的重要思維方法。大多數(shù)生物學概念的形成都是抽象與概括的結(jié)果，抽象與概括是生物分類中常用的思維方法。

建立模型：又稱建模，就是為了理解事物而對事物作出的一種抽象。生物學中的模型類型有物理模型、數(shù)學模型和概念模型。從廣義來看，概念的建構(gòu)過程就是建立模型的過程，概念的形成就是模型的形成過程；從狹義來看，建模是研究系統(tǒng)的重要方式，凡是用模型描述系統(tǒng)的因果關(guān)系或相互關(guān)系的過程都屬于建模。

批判性思維：是指具有目的性和反思性的判斷。批判性思維既包括闡釋、分析、推理、評估、解釋和自我調(diào)整等認知技能，也包括好奇、敏銳、求真等思維習性[4]。批判性思維是探究的重要工具，求證、理性、開放、靈活、正確評價、審慎作出判斷、愿意重新考慮并作出調(diào)整，是批判斷性思維的特點，也是核心素養(yǎng)的重要特點。

1.2.3 科學探究

科學探究強調(diào)的是學習方式和研究方式，同時也是學習科學知識、發(fā)展理性思維、形成科學態(tài)度和精神的一種過程?？茖W探究是一種綜合的能力，其本質(zhì)是提出問題和解決問題，其核心內(nèi)涵包括探究的問題、方法、過程、結(jié)果和交流，科學探究還包括科學態(tài)度和精神。學科教學中的科學探究一般包括提出問題、作出假設(shè)、制訂計劃、實施計劃、得出結(jié)論、表達和交流幾個環(huán)節(jié)。

科學探究的最高素養(yǎng)水平為一系列的能力所組成：（1）觀察能力：能夠恰當選用并熟練運用工具展開觀察；（2）提出問題的能力：針對日常生活的真實情境提出清晰的、有價值的、可探究的生命科學問題；（3）制訂并實施方案的能力：基于對相關(guān)資料的查閱，設(shè)計并實施恰當可行的方案；（4）獲取證據(jù)或數(shù)據(jù)的能力：運用多種方法如實記錄，并創(chuàng)造性地運用數(shù)學方法分析實驗結(jié)果；（5）表達和交流的能力：能夠在團隊中起組織和引領(lǐng)作用，并運用科學術(shù)語闡明實驗結(jié)果，展開交流。

1.2.4 社會責任

隨著生物科學的迅猛發(fā)展，生物科學技術(shù)正在越來越多地走入社會，進入人們的生活。如轉(zhuǎn)基因、克隆、基因測序、檢測和治療、胚胎分割和移植等技術(shù)一方面服務(wù)于大眾，另一方面又在某些層面和程度上引起人們的擔心和質(zhì)疑。因此，學習生物學，就應(yīng)該具有生物學科的社會責任意識和擔當能力，應(yīng)該基于生物學的認知積極主動地參與與個人和社會事務(wù)相關(guān)的討論，作出理性的解釋和判斷，并嘗試解決生產(chǎn)生活中的生物學問題。

與生物學有關(guān)的社會責任主要涉及三個方面：第一，關(guān)注生物學中的社會議題，參與討論并作出理性解釋，辨別迷信和偽科學；第二，主動向他人宣傳健康生活、關(guān)愛生命和保護環(huán)境等相關(guān)知識；第三，結(jié)合本地資源開展科學實踐，嘗試解決現(xiàn)實生活中與生物學相關(guān)的問題。

2 如何在高考中體現(xiàn)核心素養(yǎng)的考查

新一輪課程改革強調(diào)發(fā)展學生的核心素養(yǎng)，因此，未來的高考和學業(yè)水平考試應(yīng)該與課程改革的目標統(tǒng)一起來。這有利于將教學和測評統(tǒng)一起來，學有所考，用考來促進學，以達到共同發(fā)展學生核心素養(yǎng)的目的。

生物學高考同樣要體現(xiàn)生物學核心素養(yǎng)的考查目標。目前的生物學科在高考中主要考查理解能力、獲取信息的能力、實驗與探究的能力、綜合運用知識的能力。這四項能力并不能完全涵蓋生物學核心素養(yǎng)的四項要素。因此，新的高考生物學考試大綱需要進行調(diào)整，應(yīng)該與新的課程標準的學科核心素養(yǎng)保持一致，同時生物學高考命題也需要圍繞生物學核心素養(yǎng)來實施。

2.1 重視理性思維和探究能力的考查

如何在高考試題中考查生命觀念、理性思維、科學探究、社會責任？關(guān)于生命觀念的考查，如果以直接提問的形式考查“結(jié)構(gòu)與功能觀”“物質(zhì)與能量觀”“進化與適應(yīng)觀”“穩(wěn)態(tài)與平衡觀”，顯然是將素養(yǎng)的考查機械化和簡單化了，同時也給命題帶來很大的難度。可以采取的形式有：（1）讓學生從所給材料中總結(jié)或提煉出生命觀念；（2）生命觀念是由眾多重要的生物學重要概念支撐的，可以考查學生對這些概念的理解、遷移和運用的能力，即以重要概念為載體，重點考查學生的理解和運用概念的能力。

理性思維和探究能力應(yīng)該是高考考查的重點。生物學作為一門科學課程，具有科學課程的共同特點，即注重證據(jù)和邏輯。對證據(jù)的選擇、分析和判斷是理性思維的結(jié)果，邏輯推理既是理性思維的過程，也是理性思維的要求。探究過程和方法，以及探究過程中表現(xiàn)出來的邏輯推理能力，超越了學生所需要獲得的重要知識，是核心素養(yǎng)中關(guān)鍵能力的直接表現(xiàn)，必須在新的生物學高考中予以重視。

2.2 設(shè)置核心素養(yǎng)的考查級別

高考的主要功能是選拔，但是，如果過分強調(diào)高考的選拔功能，就會對日常教學造成負面影響。目前高考錄取率已經(jīng)超過70%，上大學是大多數(shù)高中學生的必由之路，因此，僅為選拔而進行的高考顯然違背了當前的社會環(huán)境。此外，為降低學生的學業(yè)負擔和高考壓力，應(yīng)該準確地對核心素養(yǎng)進行分級，并確定每項素養(yǎng)的不同級別水平。在一份試卷中對各項素養(yǎng)的不同級別分別進行考查，使不同級別的核心素養(yǎng)都有體現(xiàn)，防止只測試最高水平的核心素養(yǎng)，這樣有利于不同水平的學生對不同級別的核心素養(yǎng)的發(fā)揮。

2.3 設(shè)置真實的作答情境

什么情況下才能真實地表現(xiàn)出學生的關(guān)鍵能力和必備品格？當然是在真實的情境下。因此，高考試題需要創(chuàng)設(shè)一定的情境，讓學生在情境中表現(xiàn)自己的真實水平。一般簡單的情境達不到檢測目的，因此，需要設(shè)置相對真實的情境。情境越真實越能反映學生的核心素養(yǎng)水平，情境可來源于科學技術(shù)與社會的聯(lián)系，可來源于科學研究的過程和成果，可來源于真實的現(xiàn)實生活。在真實情境中考核學生的生物學核心素養(yǎng)，應(yīng)該成為高考命題的重要方向。

2.4 通過設(shè)計新題型考查邏輯思維和語言表達能力

目前的生物學高考試題有單選題和非選擇題兩種題型，其中非選擇題的形式是填空題。這種碎片化的知識與能力考核形式極大地限制了學生的思維水平的發(fā)揮，也無法真實準確地考查學生的能力狀況。

生物學核心素養(yǎng)要求用正確的生命觀念和理性思維來看待與分析社會、生產(chǎn)和生活中所遇到的生物學問題和其他問題，用理性思維和科學探究的精神來解決這些問題，正確分析自己所需要承擔的社會責任并勇于實踐。碎片化的知識與能力考核無法推動生物學教學與教育的發(fā)展，無法滿足落實發(fā)展學生的核心素養(yǎng)這一根本目標。因此，應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的問題情境，將填空式作答改為問答式作答，讓學生充分地表達自己的思維狀況和邏輯推理水平，同時可以檢測學生的語言表達能力，為學生進一步學習和走入社會奠定基礎(chǔ)。

3 基于核心素養(yǎng)的生物學高考試題編制例析

例1：

某海島生活一種黑尾鷗的海鳥，因為人為環(huán)境的破壞，導致黑尾鷗的數(shù)量急劇下降。為了保護黑尾鷗，人們將該島設(shè)為自然保護區(qū)并進行了科研調(diào)查，表2為黑尾鷗14年間的種群增長速率。

表2

回答下列問題：

（1）除了建立自然保護區(qū)保護黑尾鷗這一措施外，有人認為還可以采取遷地保護，你認為可行嗎？說明你的理由。

（2）為了調(diào)查黑尾鷗的種群數(shù)量變化，采取最合理的調(diào)查方法是什么？原因是什么？

（3）14年間，黑尾鷗的種群數(shù)量的增長呈現(xiàn)曲線型，黑尾鷗在____年的數(shù)量達到了最大值，這是海島所能維持的種群最大的數(shù)量，稱為____量。

（4）島上有一種專吃黑尾鷗的蝮蛇，為了更好地保護海島的生態(tài)系統(tǒng)，有人認為應(yīng)該在14年以后開始捕殺蝮蛇，你的觀點和理由是什么？

本題題干基本來自一個真實的情境，試題設(shè)問既有填空式，也有問答式，設(shè)問相對具有開放性。

本題所涉及的生物學核心素養(yǎng)的表現(xiàn)及其級別見表3。

例2：

Ⅱ型糖尿病患者多以胰島素抵抗為主，即靶器官對胰島素反應(yīng)性降低，并與肥胖高度相關(guān)。研究小組進行了如下實驗：對照組大鼠一直飼喂普通飼料，實驗組以高糖高脂飼料飼喂大鼠，制造胰島素抵抗糖尿病模型，然后再將其分為模型組與模型運動組（即加強運動），經(jīng)過6周訓練后，各組體重、血糖指標和脂肪細胞瘦素受體蛋白表達情況見表4。

表3 例題1核心素養(yǎng)的表現(xiàn)及其級別

表4

回答下列問題：

（1）表4中的血糖濃度和胰島素水平是一種什么關(guān)系？

（2）瘦素是脂肪細胞分泌的一種激素，可以調(diào)節(jié)攝食中樞的活動，促進脂肪分解成葡萄糖。在模型組中可以明顯看出，大鼠的瘦素水平高于對照組，但大鼠體重并沒有降低。從表4中數(shù)據(jù)分析，這主要是什么原因影響了脂肪的分解？

（3）從表4中的數(shù)據(jù)分析，運動是從哪兩個方面來達到緩解糖尿病的目的？

（4）設(shè)置對照組的目的是什么？模型組和模型運動組是什么關(guān)系？

（5）從上述實驗的結(jié)論中，你針對糖尿病病人能提出哪些好的保健意見？

本題題干來自科學實驗的方法和數(shù)據(jù)，需要學生依據(jù)實驗的具體情況作答。題目設(shè)問為問答式，部分設(shè)問具有一定的開放性。

本題涉及的生物學核心素養(yǎng)的表現(xiàn)及其級別見表5。

表5 例題2的核心素養(yǎng)的表現(xiàn)及其級別

基于核心素養(yǎng)進行高考命題，是未來高考命題和各類考試命題的指導方向和原則，是教育教學活動中的必答題。這對于課程改革的順利推進、引領(lǐng)課堂教學改革和高校選拔合格人才都具有十分重要的戰(zhàn)略及現(xiàn)實意義。但這又是一項高難度的創(chuàng)新工作，需要更多人貢獻智慧，更多的研究者和一線教師進行深入地研究和實踐。

[1]教育部.關(guān)于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務(wù)的意見[EB/OL].（2014-03-30）[2016-06-26].http://www.moe.edu.cn/pub?licfiles/business/htmlfiles/moe/s7054/201404/167226.html.

[2]柴葳，劉博智.中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)研究成果正式發(fā)布[N].中國教育報，2016-09-14（1）.

[3]吳成軍.初中生物學科學方法體系的建構(gòu)及其教學建議[J].中學生物教學，2014（10）:4．

[4]彼得·范西昂.都建穎，李瓊，譯.批判性思維：它是什么，為何重要[J].工業(yè)和信息化教育，2015（7）:10.

Research on Item Development for the College Admission Test of Biology Based on Core Competence

WU Chengjun

The components of core competence in biology，namely perception of life，rational thinking，scientific inquiry and social responsibility，which are interdisciplinary in nature，have a unique value in the subject.A delineation of the definition and value of the components paves the way for developing items for the college admission test of the subject based on core competence.The test will not only tap different levels of the four components but also make a special effort to tap rational thinking and scientific inquiry，hopefully in authentic contexts.And presentation styles of test items should be adapted as well，so as to give full play to the test as a“baton”for biology instruction and help to cultivate students’core competence，the ultimate goal of instruction of the school subject.

College Entrance Examination Reform;College Admission Test Development;Core Competence in Biology;New Curriculum Standards

G405

A

1005-8427（2016）10-0025-7

（責任編輯：陳睿）

吳成軍，男，人民教育出版社/課程教材研究所，編審（北京 100081）