鄭 丹 林穎韜 俞如旺*

(1 福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 福州 350108； 2 福建教育學(xué)院 福州 350025)

培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗與探究能力、倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)是高中生物學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，也是高考能力考查的重要組成部分。2015年全國高考福建生物學(xué)卷第26題(以下簡稱“第26題”)是一道設(shè)計新穎的實(shí)驗探究題，本文從情境創(chuàng)設(shè)、問題設(shè)計和命題表達(dá)三個維度，對試題的命制策略展開分析，以期為高考生物學(xué)實(shí)驗探究題的命制提供借鑒。

1 試題考查基本情況

第26題以篩選植物源除草劑為背景，結(jié)合有絲分裂的相關(guān)知識，要求考生通過知識的理解、遷移和運(yùn)用，對一些生物學(xué)問題進(jìn)行判斷、解釋和初步探究，考查考生對實(shí)驗結(jié)果的分析和實(shí)驗設(shè)計能力。實(shí)測數(shù)據(jù)顯示，該題難度適中，區(qū)分度較高(表1)。

表1 第26題實(shí)測數(shù)據(jù)

2 試題命制策略分析

2.1 素材選取 試題以植物源除草劑的篩選為背景，探究可可堿對鬼針草種子萌發(fā)及根尖細(xì)胞有絲分裂的影響。雖然化學(xué)除草劑能達(dá)到除草的效果，但對環(huán)境產(chǎn)生較大的負(fù)面影響，為了減少化學(xué)除草劑的使用，從植物的化感物質(zhì)中篩選有效又環(huán)保的除草劑成為研究熱點(diǎn)。試題選材新穎，關(guān)注環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，與生產(chǎn)生活緊密相連，考查考生解決實(shí)際問題的能力，有利于提高考生的生物科學(xué)素養(yǎng)。

試題素材來源于2014年發(fā)表的科學(xué)論文，原論文主要研究不同濃度化感物質(zhì)(即阿魏酸、香草酸、槲皮黃素、木樨草素、茶堿和可可堿)對鬼針草種子萌發(fā)、幼苗生長及根尖細(xì)胞有絲分裂的影響，以期篩選出經(jīng)濟(jì)、有效、安全的植物源除草劑[1]。選用近年發(fā)表的較高水平的科技論文作為高考命題素材，可以確保試題的科學(xué)性、權(quán)威性和創(chuàng)新性?？萍颊撐谋硎鰢?yán)密、數(shù)據(jù)翔實(shí)、論據(jù)充分，提供了命題的一般思路，有助于提高命題的效率和質(zhì)量。

2.2 情境創(chuàng)設(shè) 以科技論文為命題素材必須建立情境素材與試題測量目標(biāo)之間的聯(lián)系，在借鑒原科技論文的基礎(chǔ)上，貼近考生的思維方法或生活經(jīng)驗，剔除冗余信息、簡化實(shí)驗表達(dá)，保證試題考查源于教材，又高于教材。

(1)簡化實(shí)驗方法 植物或微生物釋放的化感物質(zhì)可以影響其他植物或微生物的生長，將植物的化感作用運(yùn)用于農(nóng)田作業(yè)可以有效控制雜草。原論文研究阿魏酸、香草酸、槲皮黃素、木樨草素、茶堿和可可堿等化感物質(zhì)對鬼針草的影響，以期篩選最適植物源除草劑。對考生而言，“化感物質(zhì)”“化感作用”等概念陌生且不易理解，同時對鬼針草也知之甚少，因此試題簡化了這一復(fù)雜晦澀的專業(yè)知識，剔除冗余信息，表述成“為了研究從植物中提取的可可堿是否可以作為除草劑”，便于考生理解陌生概念，順利進(jìn)入試題情境。

原論文從三個方面探究可可堿對鬼針草的影響：種子萌發(fā)、幼苗生長和根尖細(xì)胞有絲分裂，由于高考作答時間有限，同時結(jié)合高中生物學(xué)知識內(nèi)容，試題只對種子萌發(fā)和根尖細(xì)胞的有絲分裂進(jìn)行探究。同時，原論文的實(shí)驗過程涉及復(fù)雜繁瑣的操作方法，比如材料選擇、試劑配制、培養(yǎng)條件控制等，考慮到這些實(shí)驗方法與試題考查內(nèi)容無關(guān)，因此命制時直接剔除了這部分內(nèi)容。規(guī)避無關(guān)信息，使題干簡潔明了，有助于考生快速獲取有效信息，提高試題的測量效度。

(2)簡化實(shí)驗分組 原論文多變量的正交試驗，試題則選用其中的一種化感物質(zhì)——可可堿為研究對象，以可可堿的濃度作為單一變量，并將實(shí)驗組減少到4組，在保證實(shí)驗結(jié)果呈現(xiàn)規(guī)律變化的同時，減少實(shí)驗分組，有利于控制并簡化題干有效信息。

(3)簡化實(shí)驗數(shù)據(jù) 原論文圖表多，數(shù)據(jù)龐大。在保證實(shí)驗數(shù)據(jù)真實(shí)性、科學(xué)性的基礎(chǔ)上，試題對圖表數(shù)據(jù)進(jìn)行了簡化處理：以可可堿為研究對象，將“根尖細(xì)胞有絲分裂”和“種子發(fā)芽率”作為研究項目，選取4組數(shù)據(jù)，并將種子發(fā)芽率的圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為表格數(shù)據(jù)，減少判斷誤差，同時對圖表進(jìn)行合并、簡化，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)更加簡潔，方便考生入題作答。

2.3 問題設(shè)計 問題設(shè)計是試題命制的核心環(huán)節(jié)，為了保證考生能夠作出符合試題期望的反應(yīng)，設(shè)問需要緊密聯(lián)系情境素材，同時應(yīng)該與考查的學(xué)科知識、認(rèn)知水平和能力目標(biāo)相一致，通過串聯(lián)問題鏈，完整地呈現(xiàn)試題結(jié)構(gòu)。該題由3個小題組成，其知識內(nèi)容、認(rèn)知水平和能力要求(表2)。

表2 第26題的考查的“知識內(nèi)容-認(rèn)知水平-能力要求”情況

2.3.1 設(shè)置結(jié)構(gòu)化的知識內(nèi)容，注重思維的連貫性 試題圍繞“可可堿對鬼針草的影響”這一核心問題，延伸拓展了多個知識點(diǎn)。(1)題以根尖細(xì)胞有絲分裂實(shí)驗為背景，考查解離過程中試劑的選擇以及分裂期圖像的識別；(2)題將實(shí)驗數(shù)據(jù)作為切入點(diǎn)，考生通過表格信息可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)可可堿濃度為1mmol·L-1時，處于后期和末期的細(xì)胞相對減少；同時要求考生對“低溫誘導(dǎo)染色體加倍”實(shí)驗的實(shí)驗原理進(jìn)行遷移、運(yùn)用，分析得出可可堿抑制根尖細(xì)胞有絲分裂的機(jī)理。(3)題同樣從實(shí)驗結(jié)果入手，從表格數(shù)據(jù)中分析可可堿濃度對鬼針草種子發(fā)芽率的影響。在此基礎(chǔ)上，提出假設(shè)：可可堿可通過降低種子中赤霉素的水平進(jìn)而影響發(fā)芽率，請考生驗證假設(shè)寫出實(shí)驗設(shè)計的基本思路。其題間的邏輯關(guān)系清楚明了，設(shè)問環(huán)環(huán)相扣，呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)化的知識內(nèi)容。

在確保知識內(nèi)容連貫性的同時，應(yīng)注重命題思維的連貫性。(3)題根據(jù)已有知識：赤霉素能促進(jìn)種子萌發(fā)，而可可堿會抑制種子萌發(fā)，請考生設(shè)計實(shí)驗證明赤霉素和可可堿的關(guān)系。檢測種子中赤霉素含量可以采用高效液相色譜法，由于考生并不具備相關(guān)的知識儲備，試題中也沒有相應(yīng)說明，而該題又是圍繞“種子發(fā)芽率”展開，因此考生在作答時會自然聯(lián)想到從“種子發(fā)芽率”這一可觀測指標(biāo)方面設(shè)計實(shí)驗。然而，可可堿作是外源物質(zhì)，僅僅通過觀察種子發(fā)芽率無法確定可可堿抑制種子萌發(fā)的機(jī)制。通過閱卷，事實(shí)上得到了印證，不少考生從“發(fā)芽率”入手設(shè)計探究實(shí)驗導(dǎo)致誤答。因此，命題時應(yīng)注意保證命題思維的連貫性，不可“拐彎”過大，避免降低考試的效度。

2.3.2 設(shè)計由低到高的認(rèn)知水平和能力要求 根據(jù)布魯姆的教育目標(biāo)分類理論，可以將認(rèn)知水平分為以下六類：記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造。命題時必須結(jié)合考生的認(rèn)知發(fā)展水平，設(shè)置由淺入深、由易到難的問題，步步深入，構(gòu)建多樣化、層次化的考查目標(biāo)[2]。(1)題涉及記憶、理解的認(rèn)知；(2)題涉及分析、應(yīng)用的認(rèn)知水平；第(3)小題涉及分析、評價的認(rèn)知水平?？傮w看來，試題設(shè)問方式由低層次認(rèn)知水平向高層次認(rèn)知水平過渡，貼近考生思維，確?？忌鞔馃o礙。

《普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱》將生物學(xué)科的能力目標(biāo)劃分為理解能力、實(shí)驗與探究能力、獲取信息能力和綜合運(yùn)用能力。第26題主要考查考生的理解能力、獲取信息能力和實(shí)驗與探究能力，其中理解能力又可分為識記理解、重述理解和運(yùn)用理解三個要素，而實(shí)驗與探究能力則由基本實(shí)驗方法與技能、驗證實(shí)驗?zāi)芰?、探究?shí)驗?zāi)芰驮u價實(shí)驗?zāi)芰λ膫€要素組成[3]。其中，(1)題考查有絲分裂的相關(guān)知識，涉及識記理解、重述理解和基本實(shí)驗方法與技能的考查；(2)題要求考生對實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行分析和解釋，通過知識的遷移、運(yùn)用正確作答，主要考查考生的獲取信息能力和驗證實(shí)驗?zāi)芰Γ?3)題要求考生對實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行分析并設(shè)計實(shí)驗驗證假設(shè)，突出考查考生的獲取信息能力和探究實(shí)驗?zāi)芰ΑＴ囶}考查了多種能力，低層次能力前置，高層次能力后置，呈現(xiàn)出梯度式的能力布局，避免了考生對知識的死讀硬背，突出能力立意，符合知識、能力和素質(zhì)“三位一體”的命題思想。

2.4 命題表達(dá) 以科技論文為素材進(jìn)行命題時，如何控制試題信息量和表達(dá)方式，保證試題的科學(xué)性和簡約性是命題工作中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。好的試題首先應(yīng)確保信息量適中，設(shè)置與答案信息相當(dāng)?shù)男畔⒘?，提高測題與測量目標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)程度，過多或過少的信息量都可能對考生造成閱讀負(fù)擔(dān)。第26題對科技論文中復(fù)雜繁瑣的實(shí)驗原理、實(shí)驗方法進(jìn)行了高度概括，題干簡潔明了，避免冗余信息對考生產(chǎn)生干擾。同時，科技論文往往采用圖示或圖表的方式對實(shí)驗結(jié)果加以概括簡化，命題時也應(yīng)盡量采用圖文結(jié)合的方式直觀地呈現(xiàn)信息，一方面大大減少了試題的信息量，貼近考生的閱讀習(xí)慣，更好地考查考生的獲取信息能力；另一方面通過呈現(xiàn)實(shí)驗設(shè)計的一般思路，對考生進(jìn)行科學(xué)思維和方法的訓(xùn)練，培養(yǎng)考生對科學(xué)研究的興趣，提高考生的生物科學(xué)素養(yǎng)。

其次，必須保證所有信息真實(shí)、有效，并用準(zhǔn)確的語言對設(shè)問加以限定，模棱兩可、具有歧義的表達(dá)方式無法準(zhǔn)確反映考生的真實(shí)能力，而且使答案多樣化，加大閱卷難度。就措辭方式而言，第26題存在值得商榷的地方。例如，(2)題“產(chǎn)生這種結(jié)果的原因可能是________，導(dǎo)致染色體無法移向細(xì)胞兩極”，“可能”在一定程度上會讓考生以為該題答案開放，從而不從根本原因“紡錘體的作用”方面思考問題。部分考生認(rèn)為著絲點(diǎn)無法分裂導(dǎo)致染色體無法移向兩極，由于紡錘體上分布著動粒微管，在動粒微管的收縮作用下著絲點(diǎn)一定會分裂，然而考生沒有相關(guān)的知識背景，造成誤答。由此可見，試題設(shè)問表達(dá)非常重要。