“四翼”视角下的生物学试题核心素养分析——以2022年高考生物全国甲卷为例

王书珍,周诗尧,李 霞,吴红卫

(1.黄冈师范学院 生物与农业资源学院,湖北 黄冈 438000;2.黄冈中学,湖北 黄冈 438000)

《中国高考评价体系》是高考命题、评价和改革的理论基础和实践指南,确立了基础性、综合性、应用性、创新性(即“四翼”)这四个维度的高考考查要求,明确了核心价值、必备知识、关键能力、学科素养(即“四层”)的素质教育考查内容,以此来彰显高考评价体系立德树人、服务选才、引导教学(即“一核”)的核心功能[1]。“四翼”是用来评价学生素质和高考试题质量的一种概念框架。它强调了学生在应用知识时所需具备的多个维度的能力和素养。基础性是指学生对基本知识和概念的掌握程度,是学生学习其他高级知识和解决问题的基础;综合性是指学生将知识进行整合和应用的能力;创新性是指学生在解决问题时能够提出新颖的思路和方法的能力,它要求学生能够独立思考、能够应用创新思维解决实际问题;应用性是指学生将所学知识应用于实际问题解决中的能力。在评价高考试题质量时,考察试题是否涵盖了“四翼”的考查要求,可以判断试题是否具有全面考察学生能力的特点。合理的试题应该能够考察学生对基本知识的掌握,能够要求学生进行综合性思考和分析,能够激发学生的创新思维和应用能力。生命观念、科学思维、科学探究和社会责任是学生通过学科学习而逐步形成的正确的价值观、必备的品格和关键能力,是生物学核心素养的主要内容,也是生物学学科素养的关键成分。2022年高考生物学全国甲卷试题体现了生物学科的独特特色,强调学科素养的考查和引导,注重对学科基础的深度和广度的考察。这一特点对于提升中学教学的质量和改进教学方式具有积极意义。本文以“四翼”要求为视角,以2022年高考生物全国甲卷为例,分析生物学核心素养在“四翼”试题中的考查特点,帮助教师深入了解新高考素养导向,把握生物学教学策略,全面提高学生的生物学核心素养。

1 2022年高考全国甲卷的特点

据对2022年高考生物全国甲卷进行分析(表1),各类型的试题均设置两道或两道以上,基础性试题共5道,占比41%,题目难度整体偏向基础性,加强对基本概念的考查,要求学生准确理解和把握生物学基本概念的内涵;综合性试题3道,占比25%,试题引导学生综合运用生物学基本知识和基本方法,解决与生命科学相关的问题;创新性试题2道,占比17%,创新性试题注重考查学生将图表信息转化为解决问题要素的能力,并在这个信息转化过程中,完成对核心素养的不同水平的考查,体现试题的选拔功能;应用性试题2道,占比17%,这类试题突出了生物学科在农业生产和社会实践中的独特价值,考查学生理论联系实际的能力[2]。

表1 2022年高考生物全国甲卷“四翼”试题汇总

1.1 基础性试题以概念体系夯实核心素养

基础性是最基本的考查要求,包括了情境的典型性、内容的基本性和通用性等要素,围绕着对学科基础知识及相互联系的掌握程度。通过对2022年高考生物全国甲卷基础性试题分析(表2),可以发现基础性试题主要考查学生对发展核心素养必备的基础概念在简单的学习探索问题情境中的理解和运用能力,以此突出生物学基础概念在日常教学和学生学习中的重要地位。学生在这类试题中表现出来的思维能力,体现水平一、二级的核心素养水平。如在第3题中围绕植物激素这一核心概念,要求学生运用结构与功能观解释矮生突变体矮生的原因,这体现出生命观念素养水平一的要求,即考查学生对某一基础概念体系所支撑的生命观念的理解和运用。第29题涉及光合作用过程、光合产物去向、CO2对光合作用的影响等生物学基本规律和植物的一般生理过程,学生须熟悉其内在机制,即“植物叶片的光合产物,除被自身呼吸消耗外,还被用来建造植物自身结构,也被输送到植物体的营养器官中储存起来”,从而对“正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位”进行合理解释,这体现出科学思维素养水平二的要求,即以已有的生物学基本原理和规律为基础,在问题情境中根据给定的生物学现象进行科学推理、科学论证;第1题中以钙离子的生理作用及维生素D促进钙离子的吸收为基础,不仅从学生个人层面说明了晒太阳对青少年骨骼生长的重要性,还鼓励学生关爱老年人并传播晒太阳有利于预防骨质疏松的知识,体现生物学在健康生活中的社会担当,这体现出社会责任素养水平二的要求,即在生物学典型的情境中渗透健康意识、生态意识。

表2 2022年高考生物全国甲卷基础性试题及核心素养

1.2 综合性试题以能力表现体现核心素养

综合性试题考查学生综合运用已有的生物学知识、并调动不同学科的相关知识与能力,用科学的思维方法解决复杂情境中的问题[1]。通过对2022年高考生物全国甲卷综合性试题分析(表3),可以发现,复杂的问题情境是综合性试题的主要载体,这类情境对学生的核心素养要求较高,要求学生达到素养水平三、水平四的要求。同时,这类试题注重考查学生在情境中表现出的学科能力,要求他们深度把握学科知识的内在和外延。如在第6题学生先综合运用基因分离定律与自由组合定律得出亲本自交后代的基因型,再结合题目条件“含A的花粉可育,含a的花粉50%可育,50%不育”,运用信息观念分析得出雄配子中配子的比例应是AB∶Ab∶aB∶ab=2∶2∶1∶1,从而推断B选项错误,这体现出生命观念素养水平四的要求,即将零散的生物学概念建构成知识网络体系,在复杂的任务情境中应用生命观念解决问题。第2题学生应提取题目中有关“细胞变化”的信息,并将其加工为“细胞水分交换的情况”的信息,推理出三种细胞与外界溶液浓度的大小关系后,归纳出水分交换平衡时不同细胞之间的浓度关系,这体现出科学思维素养水平三的要求,即在新的问题情境中,获取关键信息并用适当的思维方法揭示生物学规律和机制。第38题第3问考查学生能基于给定条件设计实验操作步骤,是对学生实验探究和科学表达能力的综合性考查,这体现出科学探究素养水平四的要求,即学生应具备良好的实验设计能力和科学解释结果的能力。

表3 2022年高考生物全国甲卷综合性试题及核心素养

1.3 创新性试题以信息转化呈现核心素养

创新性要求合理设置试题情境,试题呈现方式新颖和学生能形成创造性的结果或结论。通过对2022年高考生物全国甲卷创新性试题分析(表4),开放性的生活实践问题情境是创造性试题的主要载体,这类试题并没有太多文字信息,而是将信息隐藏在图表的变化趋势中,学生对图表信息的获取程度与转化程度,以及将转化的信息与已有知识联系的程度体现出不同的素养水平。如在第5题和第30题中所给出的图片都要求学生能以系统的观念作为解题的起点,运用稳态与平衡观分析系统中各个部分的变化对其产生的影响,这是多个生命观念素养在图表信息中的渗透,体现出素养水平四的考查要求。第30题第4问要求学生能结合图片中抗体浓度变化规律,推理出病毒再次感染后记忆B细胞迅速增殖分化产生大量浆细胞,进而分泌产生更多抗体,从而提出多次接种疫苗的建议,这体现出科学思维素养水平四要求,即能把握图片变化趋势与生物学指标特征之间的关系,并创造性地给出实际生活中的建议。第30题第3问体现出科学探究素养水平三的考查要求,即对实验现象进行分析、科学的表达分析结果考查。第30题选取当前防疫话题,能使学生感受到所学知识与健康生活的密切联系,体现高考的价值引领,在新颖的话题中引导学生关注社会现实,是社会责任素养水平三的考查体现。

表4 2022年高考生物全国甲卷创新性试题及核心素养

1.4 应用性试题以实际应用彰显核心素养

应用性强调生物学与社会生产生活之间的紧密联系,要求学生能积极主动地应用所学知识解决社会生产生活中的问题,并能高度关注国家科技进步、社会发展、经济发展等内容与话题。通过对2022年高考生物全国甲卷应用性试题分析(表5),应用性试题的一大特点是以与社会生产生活有关的话题为问题情境,面对新的任务情境,能运用学科知识,合理提出解决问题的方法、思路和方案是应用性试题的内涵。学生在回答这类试题表现出的解决实际问题的能力,体现出核心素养水平三、水平四的要求。如第32题遗传信息观念与遗传规律是考查的重点,学生应基于已有的遗传信息观念,结合根据题目信息合理地分析、预测培育玉米新品种实践中不同性状的子代所占的比例、子代基因组成等问题,这体现出生命观念与科学思维素养水平四的要求,即能在新的问题情境中基于生命观念运用科学思维方法解决实际问题。第37题中对人工传粉的具体做法的考查、设计解决现实生活中问题的实践方案的考查,体现出科学探究素养水平三对生物学方法的要求,这也是学以致用的核心内涵;社会责任素养水平四要求学生能具有通过科学实践解决生活中问题的意识和想法,而应用性试题选取的话题旨在引导学生关注国家发展和社会民生,培养社会责任意识,体现社会责任担当。

表5 2022年高考生物全国甲卷应用性试题及核心素养

2 教学建议

2.1 依据课程标准,把握生物学概念

生物学不同于其他自然科学的一大特点是生物学中概念繁多而定律极少,生物学中的大多数概念是在观察的基础上形成的,也就是对基本的生物学事实进行归纳与概括的产物[4],而概念的理解又是生命观念的形成必不可少的基础。通过上述分析,高考试题主要集中于对生物学中多个基础概念的综合性考查,及在不同的问题情境中综合利用所学知识处理新的任务的能力。生物学概念是以生物学事实和现象为基础建构的,生命观念则是对生物学概念的抽象与概括,因此提供丰富的生物学事实为学生概念的形成提供支撑是日常教学的重点。但教学不宜只停留在简单地记住这些事实的层面上,更重要的是丰富概念的内涵和外延并将其应用于新的生物学事实的解释中。例如,讨论某种遗传疾病的发生机制,让学生运用基因和染色体等知识来解释疾病的遗传方式和表现形式。在复习时,以概念为中心进行大单元教学设计,合理组织概念间的内在联系,发散学生思维,训练学生在新的任务情境中从多个信息联系知识点的能力,培养学生运用概念完成综合性问题情境中任务的能力。

2.2 建构知识框架,培养综合能力

高考试题往往会综合考查核心素养的多个要素,2022年高考生物全国甲卷第6题就是对信息观、科学思维、科学探究的综合考查,这样的试题也往往是拉开考生差距的重要途径之一。学生能力的培养要求他们在学习过程中建构知识框架,找到知识之间的联系,从而在面对新问题和情境时能够快速获取有效信息。教师在教学过程中可以采用概念图、思维导图等教学策略,帮助学生把握知识的本质及知识间的内在联系,引导学生主动建构学科理论体系。例如,在教授细胞结构和功能时,学生可采用概念图的方式,以图形和关键词的形式呈现细胞的不同组成部分,并用箭头表示它们之间的关系;对于以生产、生活、实践内容及科学实验和探究内容为载体的题目,在复习过程中应归纳总结形成规律,并进行针对性训练。在2022年高考生物全国甲卷中,探究实践也是综合能力的重要考查载体,因此教学中应重视实验,鼓励学生探究,规范语言表达,并通过设置探究性学习活动或完成工程学任务,将所学知识应用在实际问题解决中,以此发展解决问题的综合能力。

2.3 丰富评价形式,激发创新思维

创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达不竭的动力。在《普通高中生物学课程标准(2017年版2022年修订)》中,学业评价促发展是高中生物学课程的基本理念之一[5],对学生的评价并不是简单地考察学生背了多少书,记住了多少知识,而应该促进、激发学生的思维潜质。在高考生物试题中,信息获取与加工的能力一直都是考查重点。生物学高考试题的呈现方式并不是单一的文字形式,还出现了图表题,并结合了开放性的情境进行呈现。这样的试题命制方式对学生来说是具有一定挑战性的。因此,在平时对学生进行教学评价时,也应该注意评价方法中能激发学生创新潜质的因素,如设置开放性问题要求学生进行独立思考,如针对某个生物现象进行分析和解释;设置讨论试题,要求学生进行小组或全班讨论,从不同角度思考问题,并达成共识,激发学生的合作精神和创新思维。除了纸上考察,还可以通过实验、观察等实践活动来评价学生的创新思维。例如,可以要求学生设计一个实验来验证某个生物现象,并提出自己的独特想法,从过程性评价中促进思维的发展,以此鼓励学生独立思考,提出创新见解等,从而为终身发展打下基础。

2.4 创设真实情境,引导理论联系实际

知识只有在实际应用中才能活起来,只有在实际应用中才能让学生感受到知识的价值。高中生物学课程一个很重要的目标是学生认识到生物学在坚持人与自然和谐共处、促进科技发展、社会进步和提高人类生活质量等方面做出的重要贡献[5]。高考试题往往会结合与生物学相关的农业生产、环境保护等话题,要求学生参与到与生产实践中来,运用所学知识积极解决问题。在教学实践中,在解决生活生产实践问题的情境设计中要注意层次性,鼓励学生提出问题,在学生解决问题的过程中拉近知识与学生的距离,这样学生才能有效地学会知识并灵活运用[6]。例如,可以组织学生进行生态调查,让他们选择一个生态环境进行观察和数据收集,并通过调查数据和已有生物学知识来分析和解释该生态环境的特点和变化。教师也需要引导学生积极关注生物学社会议题,并将其作为学习、讨论的素材。例如,可组织学生就某个有争议的社会性科学议题进行辩论,并运用所学知识进行论证和辩解,在这个过程中鼓励学生关注生物学社会议题,培养批判性思维和创新思维。

依据高考评价体系中的考查要求分析,“四翼”应是沿着“基础性-综合性-应用性-创新性”的层次逐步递进的[7],不同类型的试题占比不同,核心素养的考查也呈现出不同的水平特点。高考评价体系强调学生能力培养,而非仅仅追求知识灌输。因此,核心素养的培养成为关键。培养学生扎实的基础知识、综合能力、应用能力和创新能力,使他们具备解决实际问题的能力,以适应未来社会的发展需求。教学应注重培养学生的学习策略和思维能力,灵活运用不同的教学方法和评价方式,创设真实情境,引导学生将学科理论与实际问题相结合。这样的教学方式能够更好地满足高考评价体系的要求,为学生终生学习打下坚实基础。