■ 武漢市教育科學研究院 楊 威 胡學軍
初中生物學業(yè)水平考試以《義務教育生物學課程標準》(2011版)為依據(jù),堅持基礎(chǔ)教育改革的方向,堅持“立德樹人、服務選才、引導教學”的評價理念,充分反映學生在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等方面所達到的水平,引導師生在教學活動中積極培育“生命觀念、科學思維、科學探究、責任意識”等生物學核心素養(yǎng)。
初中學業(yè)水平考試主要衡量學生達到國家規(guī)定學習要求的程度,考試成績是初中學生畢業(yè)、高中階段學校招生的基本依據(jù)。初中生物學業(yè)水平考試主要考查學生對學科基礎(chǔ)知識、基本技能的掌握情況。試卷題量與考試時長相適應,難度與人教版生物學教材的課后練習題相當。試題圍繞生物學課程標準中的50個核心概念進行設(shè)計,杜絕偏題、怪題。
綜合考慮學生發(fā)展的需要、社會需求和生物科學發(fā)展三個方面,建議將教材內(nèi)容劃分為以下7個主題:生物體的結(jié)構(gòu)層次,生物多樣性,生物與環(huán)境,植物生理,動物生理,遺傳與進化,生物綜合實踐。生物學業(yè)水平考試要將本學科相關(guān)知識內(nèi)容進行精煉、整合,打破生物學各個分支學科之間的隱形藩籬,考查學生綜合運用所學知識分析和解決實際問題的能力。
知識是在解決實際問題的過程中形成的,學習知識是為了更好地服務社會生活實踐。生物學與其他學科深度融合,在遺傳育種、治療疾病、生態(tài)修復等方面的應用,創(chuàng)造出巨大社會效益和經(jīng)濟利益。因此,生物學業(yè)水平考試要重視生物實驗操作和科學實踐能力的考查,要加強科學技術(shù)、社會生活之間的聯(lián)系,從社會生活和實踐活動中選取素材,積極創(chuàng)設(shè)真實情境導入試題。
科學不僅是眾多事實和理論的匯總,也是一個不斷探究的過程。生物學科學業(yè)水平考試要注重考查“觀察、比較、分類、推理、對照、抽樣檢測”等科學思維方法,以及“發(fā)現(xiàn)問題、作出解釋、設(shè)計方案、表達交流”等科學探究能力。減少單純記憶、機械訓練性質(zhì)的內(nèi)容,促進學生養(yǎng)成實事求是、開拓創(chuàng)新的科學精神。
義務教育生物學新課標在研制中,將在高中生物學核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)上繼承和創(chuàng)新。生物學科核心素養(yǎng)是生物學課程育人價值的集中體現(xiàn),是學生通過本課程學習而逐步形成的正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。生物學核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學思維、探究實踐、態(tài)度責任。
生物觀念是對生物圈中不同結(jié)構(gòu)層次的生命及其活動規(guī)律的總體認識,是解釋生物學現(xiàn)象、分析和解決生物學問題的基本觀點。生命觀念主要包括結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、進化觀、系統(tǒng)觀、生態(tài)觀等。
科學思維是在分析和解決生物學問題時,秉持的一種以客觀事實為依據(jù),講邏輯、講證據(jù)的思維習慣,是對已有觀點和不同觀點進行批判性繼承的思維能力。包括歸納與概括、模型與建模、演繹與推理等。
探究實踐是在科學思維的引領(lǐng)下,闡明生物現(xiàn)象的實踐活動。一般過程是:通過觀察發(fā)現(xiàn)不同于客觀規(guī)律的問題;提出合理的假說來解釋現(xiàn)象;設(shè)計實驗進行驗證的實踐活動;對結(jié)果進行交流與討論。
態(tài)度責任是生物學核心素養(yǎng)內(nèi)化后的態(tài)度,包括實事求是,批判性思維的科學精神;養(yǎng)成良好的生活習慣,關(guān)注生命安全與健康的意識;主動參與社會事務的討論,作出理性解釋和判斷,辨別迷信與偽科學的責任與擔當。
1.“十二生肖”依次是:鼠、牛、虎、兔、龍、蛇、馬、羊、猴、雞、狗、豬。下列關(guān)于“十二生肖”的說法正確的是( )
A.龍是已滅絕的動物
B.蛇屬于兩棲類動物
C.十二生肖中哺乳類動物數(shù)量最多
D.可以根據(jù)生肖屬相來推測某人的性格
2.本題命題思路:該試題以學生喜聞樂見的十二生肖作為素材,考查生命觀念中的生物多樣性與統(tǒng)一性、科學思維中的理性推測等。使學生體驗中華民族歷史悠久的民俗文化符號,培養(yǎng)學生的愛國情懷和民族自豪感。
3.考查的核心素養(yǎng):
A項:十二生肖除了龍之外都是地球上現(xiàn)存的動物,在一定程度上體現(xiàn)了我國動物類群的多樣性。龍是我國傳統(tǒng)文化的重要代表之一,是中國古代勞動人民發(fā)揮其豐富的想象力,以蛇、鷹、鹿等九種動物為原型創(chuàng)造出來的神話形象,創(chuàng)造“龍”的過程運用了科學思維活動中的合理假設(shè)、靈感或頓悟,人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的化石證據(jù)并不支持地球上曾經(jīng)存在過“龍”這種生物。
B項、C項:分類一般根據(jù)生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理過程、遺傳物質(zhì)等特征,分類的基本單位是種,自然狀況下,不同物種之間一般不會產(chǎn)生可育后代。十二生肖所涉及的動物,龍不是分類學上的概念,蛇屬于脊索動物門爬行綱,雞屬于脊索動物門鳥綱,其他屬于脊索動物門哺乳綱。
D項:科學推測要講證據(jù)和邏輯,常常是依據(jù)已有經(jīng)驗和科學事實進行合理推測,生肖屬相僅僅取決于出生年份,而人的性格取決于遺傳因素和生活環(huán)境,還與社會生活經(jīng)歷等多種復雜因素有關(guān),因此兩者之間沒有必然的邏輯聯(lián)系,通過D選項的證偽,培養(yǎng)學生辨別迷信與偽科學的社會責任意識。
1.生物3D打印技術(shù)是以電子版三維模型為藍圖,定位裝配生物材料或活細胞,制造出組織、器官等生物醫(yī)學產(chǎn)品。下列關(guān)于生物3D打印技術(shù)的說法不正確的是( )
A.生物3D打印使用的原材料是各種細胞和生物活性物質(zhì)
B.生物3D打印制造的組織、器官可以脫離環(huán)境獨立存活
C.生物3D打印技術(shù)有望解決器官移植中的供體短缺問題
D.為提高產(chǎn)品的存活率,生物3D打印機應置于無菌環(huán)境
2.本題命題思路:生物3D打印機是融合科學、工程、技術(shù)的新興科技成果,它能根據(jù)人類需要設(shè)計并規(guī)?;a(chǎn)器官、組織等生物產(chǎn)品,在器官移植領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應用前景,體現(xiàn)了STEAM理念下不同學科融合創(chuàng)新的趨勢。
3.考查的核心素養(yǎng):
A項:生物具有一定的結(jié)構(gòu)層次,細胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位,既然生物3D打印的產(chǎn)品是生物器官或組織,那么它使用的原料必然是活細胞和內(nèi)環(huán)境中的生物活性物質(zhì)。
B項:細胞、組織、器官需要從環(huán)境中源源不斷地獲取物質(zhì)和能量,生物不能脫離其生活的環(huán)境,體現(xiàn)了生物與環(huán)境相適應的生命觀念。
C項:器官移植面臨最大的難題是免疫排斥反應和供體短缺,生物3D打印技術(shù)有望將受體自身的細胞培養(yǎng)擴增后,誘導分化產(chǎn)出供體器官,從而避免免疫排斥反應,體現(xiàn)了關(guān)注生物學熱點議題的社會責任意識。
D項:生物3D打印機制造的組織、器官不能完整行使免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)、監(jiān)控、清除功能,體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與功能相適應的生命觀念。環(huán)境中的微生物會感染并破壞生物產(chǎn)品,所以應置于無菌環(huán)境中避免微生物污染,體現(xiàn)了預防疾病、關(guān)愛生命的健康意識。
1.瘧疾患者的典型癥狀是間歇性寒熱發(fā)作,其生物學原理是瘧原蟲破壞宿主紅細胞后,釋放出來的化學物質(zhì)導致體溫平衡調(diào)節(jié)紊亂。1969年,屠呦呦開始研究治療瘧疾的藥物,從中藥尋求突破是整個工作的主流。她從整理歷代中醫(yī)經(jīng)典書籍著手,發(fā)現(xiàn)東晉葛洪的《肘后備急方》記載:“青蒿一握,以水二升漬,絞取汁,盡服之”可治瘧疾。屠喲喲對此產(chǎn)生了疑問:為什么不是采取傳統(tǒng)的煎煮方法,而是直接絞取青蒿的汁液呢?于是她改用低沸點的溶劑乙醚提取青蒿各種組分,并發(fā)現(xiàn)青蒿素具有顯著的抗瘧效果。
(1)瘧疾的防治,一方面用抗瘧藥殺滅人體內(nèi)發(fā)育各階段的瘧原蟲;一方面積極開展防治媒介蚊蟲,從預防傳染病的角度,這兩種方法分別是通過___________和___________來防治瘧疾。
(2)寒冷環(huán)境下,健康人的體溫調(diào)節(jié)過程是,皮膚的冷覺___________興奮,通過傳入神經(jīng)到下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞,引起立毛肌收縮,起雞皮疙瘩,這屬于___________調(diào)節(jié)。還會引起甲狀腺激素分泌增加,進而促進細胞新陳代謝,提高產(chǎn)熱量,這屬于___________調(diào)節(jié)。
(3)中醫(yī)典籍《肘后備急方》記載有“青蒿一握,以水二升漬,絞取汁,盡服之,可治久瘧”,這句話對青蒿素發(fā)現(xiàn)提供了哪些信息?屠呦呦團隊需要怎樣進一步探究?
(4)通過文章所述的青蒿素發(fā)現(xiàn)歷程,你認為屠喲喲取得成功的原因有哪些?
2.本題命題思路:屠喲喲是我國榮獲諾貝爾生理學或醫(yī)學獎的第一人,主要貢獻是發(fā)現(xiàn)青蒿素具有治療瘧疾的功效,挽救了大量瘧疾患者的生命。以青蒿素的科學史為命題素材,讓學生體驗科學家工作的思路和方法,加深對科學本質(zhì)的理解。屠喲喲獲得諾貝爾獎的光榮事例,提升學生從事生命科學工作的使命感。引導學生關(guān)注疾病和治療方法背后的基本生物學原理,提高生命安全與健康意識,為學生的職業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供有益的參考。
3.考查的核心素養(yǎng):
(1)隨著生活水平和醫(yī)療衛(wèi)生水平的提高,傳染性疾病得到了有效預防和嚴密監(jiān)控,但由于傳染病極易在社會人群中造成恐慌,影響社會經(jīng)濟生活的穩(wěn)定,艾滋病、新冠肺炎等傳染病尚無有效治療手段,因此我們不能放松對傳染病的關(guān)注度??汞懰幬餁⑺纻魅驹大w內(nèi)的瘧原蟲,屬于控制傳染源;蚊蟲是瘧原蟲的中間寄主,殺滅蚊蟲屬于切斷傳播途徑。
(2)神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式是反射,反射活動的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是反射弧,包括五個基本組成部分“感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)、效應器”。激素通過體液運輸后,與靶細胞受體結(jié)合,導致靶細胞的生理狀態(tài)變化,從而發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。調(diào)節(jié)是為了維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài),體溫平衡調(diào)節(jié)屬于神經(jīng)-體液調(diào)節(jié),該小題考查了生命觀念中的結(jié)構(gòu)與功能觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀。
(3)在信息大爆炸的時代,收集信息、處理信息的能力尤為重要,從事科研工作的第一步就是查閱文獻,在前人的研究成果基礎(chǔ)上發(fā)展創(chuàng)新。屠喲喲在中醫(yī)傳統(tǒng)典籍中發(fā)現(xiàn)絞取黃花蒿汁液可治療瘧疾的驗方,她從中得到兩個重要信息,一是青蒿汁液中可能含有某種治療瘧疾的有效成分;二是高溫可能會破壞這種有效成分的結(jié)構(gòu)。為了證明自己的猜想,屠喲喲設(shè)計實驗驗證方案,她將青蒿提取物分離提純,設(shè)置不同濃度的體外、體內(nèi)抗瘧實驗,符合生物對照實驗中的控制單一變量原則。
(4)青蒿素的發(fā)現(xiàn)史值得被深入挖掘,提煉出實事求是、勇于創(chuàng)造的科學精神。屠喲喲創(chuàng)造性地采用低沸點乙醚有機溶劑提取青蒿有效成分,是發(fā)現(xiàn)青蒿素的關(guān)鍵一步,該項目研究過程也得到了中科院上?;瘜W研究所等許多單位的大力協(xié)助,體現(xiàn)了在科學研究過程中,需要與同行積極合作、相互交流、共贏共享。
學生能否從真實情景中發(fā)現(xiàn)生物學問題,運用所學的生物學知識和科學探究方法分析、解決問題,并積極參與有關(guān)生物學的社會事務討論,是評價學生生物學核心素養(yǎng)發(fā)展水平的關(guān)鍵指標。為了達到評價目的,可以從以下三個方面著手設(shè)計評價試題:
生物學學科核心素養(yǎng)是學生在生物學課程學習過程中逐漸發(fā)展起來的,在解決真實情境中的實際問題時所表現(xiàn)出來的價值觀念、必備品格與關(guān)鍵能力,是學生知識、能力、情感態(tài)度與價值觀的綜合體現(xiàn)。因此評價試題應圍繞現(xiàn)實問題、熱點問題展開,如歷年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎成果、新冠肺炎的預防與治療等。情境化試題要簡潔明了,指向性明確,能夠成為學生運用學科知識分析和解決問題的載體。
學習生物科學史能使學生沿著科學家探索生物世界的道路,理解科學的本質(zhì)和科學研究的思路和方法,學習科學家投身科學的精神??茖W史試題評價的重點不在于現(xiàn)有的科學結(jié)論,而在于讓學生感受科學探索的艱辛,領(lǐng)悟科學研究方法,以及科學家創(chuàng)造結(jié)論的偉大智慧??茖W家是怎樣思考的?是怎樣提出問題的?曾遇到過什么困難和障礙?運用了什么方法來克服這些困難、逾越這些障礙?結(jié)論是在什么基礎(chǔ)上形成的?當時及后人對結(jié)論提出過什么異議?思考并回答這些問題對發(fā)展學生核心素養(yǎng)大有裨益。
在標準化測試中,我們總希望一個問題只有唯一正確的答案,以確保評價的公平公正,在題目的設(shè)置上,我們總是剔除各種干擾因素,使題目變得單純、理想、沒有爭議。但在現(xiàn)實生活中,我們遇到的問題往往并不單純,復雜的、非結(jié)構(gòu)性的問題,其答案通常也是開放的,需要被測者運用各方面的知識和能力進行綜合分析和判斷。開放性的試題更能夠反映被測者的綜合素養(yǎng),能有效區(qū)分學生生物學科核心素養(yǎng)發(fā)展水平。