以科研论文为情境素材的生物试题命制路径

［摘 要］基于《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》中的命题建议，以科研论文《调环酸钙对盐胁迫下水稻幼苗生长及抗性生理的影响》为情境素材，命制两道原创试题，并探究生物试题的命制路径。

［关键词］科研论文；生物试题；命制

［中图分类号］    G633.91        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2024）20-0078-04

纵观历年高考生物试题，以科研论文为素材创设情境的题目频繁出现。这高度契合《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》中命题建议的要求：试题情境应围绕现实问题（包括热点问题）展开，尽量做到新颖、真实、科学、恰当，有一定的信息量和适当的复杂度，能够为学生运用学科知识分析和解决实际问题的载体[1]。科研论文具有严谨性、科学性、前沿性，为生物试题提供了丰富的素材。研究以科研论文为情境素材命制生物试题，对教师的专业发展、课堂教学都有促进作用。下面笔者基于实际教学探索以科研论文为情境素材的生物试题命制路径。

一、原创试题

【试题1】水稻是世界重要的粮食作物之一，提高水稻的抗逆性是当今热点研究方向。科研人员用调环酸钙（Pro-Ca）处理盐胁迫下水稻幼苗，观察其生长情况，得到如下数据。根据图中数据，下列说法不合理的是（ ）。

A.在称量地上干质量时，细胞中含量最多的化合物是蛋白质

B.由图1可知，Pro-Ca和盐都可以抑制水稻的株高

C.由图2可推测出用Pro-Ca处理可以抑制水稻的耐盐性

D.在50 mg/L Pro-Ca+盐胁迫时，水稻的净光合速率最大

【试题2】调环酸钙（Pro-Ca）是一种环己烷羧酸类的新型植物生长延缓剂，因其对环境无污染且对作物无残留毒性，在水稻、果树等植物中被广泛应用。近期科研人员在研究水稻的抗逆性时发现，调环酸钙可以增强水稻幼苗的耐盐能力，表1为研究时所得的部分数据。请根据表中信息回答问题。

（1）本实验测定与光合作用相关的物质含量，其中叶绿素主要位于水稻细胞中的_________（填结构名称），而胞间CO2的浓度主要影响水稻光合作用中的                （填生理过程）。

（2）据表中数据可得，在_________条件下水稻有机物积累最多，请根据表中信息，分析其原因____________________________________。

（3）其他研究者发现调环酸钙可以降低盐碱胁迫下大豆胞间的CO2浓度，而本研究表明在一定浓度范围内调环酸钙可以提高盐胁迫下水稻胞间的CO2浓度，请你分析不同结果的原因可能是_________。（答一点即可）

二、试题命制路径

（一）依据课标确定考查内容

试题的命制要将学科核心素养作为考查目标，依据课标中的大概念、重要概念和次要概念，确定考查内容，使得试题可以检测学生的核心素养发展水平。

试题1和试题2考查的是高中化学教材《分子与细胞》模块的内容，该模块是以细胞生物学基础知识为主体，是整个高中生物知识体系的基础。本模块的大概念有2个，重要概念有6个，是高考的高频考点。完成本模块的学习，学生可以从分子水平理解生命的本质。这两道题涉及的重要概念有“细胞由多种多样的分子组成，包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸等，其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子”。细胞是由物质构成的，每一种物质在细胞中的含量和作用各不相同，共同参与细胞的生命活动。而蛋白质是细胞生命活动的主要承担者，在细胞干重中含量最高。次位概念有“说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能”。叶绿体是细胞中的能量转换器，含有与光合作用相关的色素和酶，可以将光能转化为化学能并储存在有机物中。植物叶绿素含量高，捕获的光能就多，有机物积累就多，反之，有机物积累就少。故试题1和试题2可以检测生命观念和科学思维的素养水平，二者所依据的概念体系如图3所示。

（二）依据考查目标选择情境素材

情境素材是学生形成和发展学科核心素养的重要载体。依据设定的考查目标，选择合适的科研论文作为情境素材，既保证了情境素材的真实性、科学性，又使得试题情境具有前沿性、新颖性，拓宽了学生的知识视野。科研论文素材可以从中国知网上按需进行搜索，从中筛选出符合需求的文章；也可订购专业学术期刊，从中寻找合适的素材。笔者订阅《植物生理学报》学术期刊，试题1和试题2中的情境素材均来自《植物生理学报》2021年第57卷第10期的论文《调环酸钙对盐胁迫下水稻幼苗生长及抗性生理的影响》，该文研究表明：调环酸钙通过提高植物抗氧化酶活性、叶绿素含量及渗透调节物质含量，降低幼苗[O-2]的产生速率及电解质渗透来保护细胞结构的完成，促进幼苗生长及光合速率的上升，从而增强水稻幼苗的耐盐能力[2]。

（三）基于学生理解障碍处理素材

科研论文由于具有专业性强、信息量大、特定的学术呈现模式的特点，高中生对其内容存在理解障碍，故教师不能直接引用。教师在引用科研论文进行情境创设时，需要对素材进行处理，将复杂的学术情境简单化、烦琐的图表信息简洁化。试题1和试题2的题干信息截取了该论文中的两个实验。其中，试题1截取的信息是探究“调环酸钙对盐胁迫下水稻幼苗生长的影响”，其检测指标包括株高、茎基宽、叶面积和地上干质量，结论为盐胁迫可以抑制水稻地上部生长，调环酸钙可以弱化盐胁迫的影响。试题2截取的信息是探究“调环酸钙对盐胁迫下水稻叶片SPAD和气体交换参数的影响”[3]。该实验专业术语多，信息量大，不利于学生理解，故两道试题的命制均对其中的表述和数据进行了删除和转化，使其更切合学生的认知水平和思维习惯，让学生可以在情境中解决实际问题，避免学生停留在浅层学习上，阻碍学生学科核心素养的发展。例如，试题1的题干信息中只展示了调环酸钙对盐胁迫下水稻幼苗的株高和地上干质量的影响，而在原文中除这两个指标外还包括茎基宽、叶面积，数据繁杂，影响学生获取信息。笔者在不影响文章的科学性的基础上，删除了部分数据，同时将数据以柱状图的形式表现出来，使得信息更加形象直观，降低试题难度。

（四）依据学业水平质量标准设置问题

问题设置要指向生物学学科核心素养，要依据学业水平质量标准，避免出现偏离课标要求，增加学生学习负担的情况。同时，针对学生能力的差异性，问题设置要逻辑清晰、难度递进，给予不同层次的学生展示机会，可适当增加个别问题的难度，兼顾考试的筛选功能，使得所命制的试题真正起到检测作用。

生物学学科核心素养是生物学学科育人价值的集中体现。生命观念是一种意识、观念和思想方法，它能帮助学生理解和解释生活中出现的生物学现象。对生命观念的检测，应避免直接提问、浅层化的设问以及机械化的背诵。试题1的A选项“在称量地上干质量时，细胞中含量最多的化合物是蛋白质”，需要学生运用结构与功能相适应的观点构建出“地上干质量等同看待细胞干重”“细胞干重中含量最多的化合物是蛋白质”，从而完成选项的辨析。试题2的第（1）问，需要学生运用结构与功能观答出光合作用场所。科学思维是一种思维习惯和能力，它能使学生基于事实证据，运用科学的思维方法论证或解决生活问题。试题1的B、C、D选项均需要学生通过图中数据，运用归纳与概括的方法得出结论。“科学探究”是指发现问题、探究问题以及交流结果的能力。“社会责任”是指基于生物学的认识，参与个人与社会事务的讨论，作出理性解释和判断，解决生产生活问题的担当和能力。试题2的第（3）问，通过对题干的分析，学生可以得出调环酸钙与盐胁迫下水稻的关系，但与其他研究者的实验结论存在差异。学生可以再现研究者的探究实验，找出两个实验组之间的差异，讨论为什么会出现差异，这样既体现了科学探究，又渗透了社会责任。两道试题的问题设置由易到难，体现了基础性、应用性和创新性的考查要求。

（五）制作参考答案

试题的参考答案的用语要做到言简意赅、层次分明，客观试题的答案应具有唯一性，开放性试题的答案应具有关联性。

参考答案：

试题1：C

试题2：（1）类囊体薄膜 暗反应 （2）100 mg/L Pro-Ca+盐胁迫 该条件下叶绿素相对含量最大，有利于光合作用的进行 （3）两个研究分别用不同研究材料，Pro-Ca对大豆和水稻的生理影响存在差异

三、试题评价

为检验试题质量，对高三理科班207名学生进行测试，结果如表2所示。

对于试题1，学生的错误选项主要是D选项，显示学生对必备知识“净光合速率”理解不深刻，不能建构起“地上干质量等同看待有机物的积累”，完成知识转化，表明学生在这个重要概念的学习中科学思维素养未达到三级水平。试题2第（1）问的难度值为0.7，多数学生对光合作用的场所较为熟悉，个别学生存在错别字现象，需加以纠正。试题2第（2）问第一空的答题情况显示多数学生可以从表格中获取信息。试题2第（2）问第二空和第（3）问的错误率较高，主要表现在：不答、错答、语言描述不规范。从总体数据来看，试题难度适中，具有区分度，层次分明，符合课标中的命题要求，能较好地考查不同层次的生物学学科核心素养。

四、命题反思

当今教育背景下，“无情境不命题”已成为必然，而生物试题的任务情境主要有生活、学习和实践情境，科学实验和探究情境，生命科学史情境[4]。科研论文是重要的获取任务情境的渠道之一，以科研论文为素材创设试题情境，既可以保证情境的真实性、严谨性，又可以让学生了解生物科学的研究前沿，拓宽学生的视野，这符合当今的命题趋势。科研论文的选择是试题命制的关键步骤，教师要重点把握论文中所涉及的生物学知识，对素材进行整理，与高中生物教材的考点建立联系。试题首先要体现考查的基础性，然后层层递进至应用性、综合性。

本文以《调环酸钙对盐胁迫下水稻幼苗生长及抗性生理的影响》科研论文为素材，对其中的学术情境进行简化整理并编制两道原创试题，考查细胞结构和功能的相关知识，聚焦高考高频考点，考查学生的核心素养发展水平。试题的检测结果表明，这两道试题具有区分度，符合学生知识水平和认知规律。本文阐述了如何以科研论文为情境素材命制生物试题的路径，希望能帮助一线教师提高命题能力和教学能力。

［   参   考   文   献   ］

[1]  中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准：2017年版2020年修订[M].北京：人民教育出版社，2020：2-4.

[2]［3］  李瑶，郑殿峰，冯乃杰，等.调环酸钙对盐胁迫下水稻幼苗生长及抗性生理的影响[J].植物生理学报，2021，57（10）：1897-1906.

[4]  杨帆，郭学恒.基于高考评价体系的生物科考试内容改革实施路径[J].中国考试，2019（12）：53-58.

（责任编辑 罗 艳）