基于三位一体评价模式命制高中生物学试题

《中国高考评价体系》指出，试题应以情境为考查载体，承载“四层"考查内容，实现“四翼"考查要求，从而形成“考查内容、考查要求、考查载体”三位一体的立体多维评价模式[2]。《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称"课程标准"在“命题建议”中指出，“命题应以课程标准中的内容要求、学业质量标准为依据，指向生物学学科核心素养的发展水平。试题素材应贴近学生生活实际，以真实问题情境组织命题，应注重考查学生综合运用所学的知识和技能解决问题的能力。"[3]笔者以为，高中生物学试题命制应基于三位一体评价模式，对接课程标准中的内容要求和学业质量水平，精选适切的素材，创设真实的情境，设置不同层级的情境活动和不同思维水平的问题，通过准确的语言表述，实现对具有不同素养水平学生的精准考查。下面以一道原创试题为例，分享具体命制思路。

一、原创试题呈现

雄性不育系在水稻杂交育种中具有重要作用。tms5基因是控制水稻育性的关键基因。研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对某品种水稻的tms5基因进行定点突变，获得了两种不同突变位点的雄性不育隐性纯合突变体甲、乙。请回答下列问题：

（1）下页图1为CRISPR/Cas9基因编辑复合体的作用机理

① 育种过程中先依据tms5基因的特定核苷酸序列设计_________用以精准识别目的基因，然后构建 C R I S P R/ C a s9 - t m s 5 基因编辑载体，并通过农杆菌介导的方法转化水稻的愈伤组织，经培养、筛选出转基因植株后自交获得隐性纯合雄性不育突变体。

② 与传统的诱变育种相比，运用该技术进行育种最明显的优势是_________

（2）研究发现，此雄性不育性状为温敏型。为探究tms5基因的不同突变位点是否对该品种水稻雄性不育起点温度有影响，现将野生型（WT）、突变体甲和突变体乙的幼苗分别置于日平均气温为  和  的环境中进行培养（其他条件相同且适宜）。一段时间后检测各植株花粉的育性，统计结果如图2所示。（注：花粉黑染率代表花粉的育性，数值越大，表明可育的花粉越多）

① 本实验的自变量是_________；设置WT组的目的是_________

② 根据结果推知：tms5基因突变位点的不同_________ （填"会"或"不会"导致该品种水稻雄性不育起点温度不同，判断的依据是__________________

③ 据图2分析，在制备高产水稻杂交种子时，由于大田中环境温度会有波动，应选择突变体_________（填“甲"或“乙"做母本，以培育杂种优势。

④ 已知花粉的育性与Ub蛋白的含量有关。为进一步探究tms5基因控制花粉育性及对雄性不育起点温度影响的作用机制，研究人员分别测定了WT、突变体甲和乙的花粉母细胞中Ub基因mRNA的相对含量，结果如图3所示。

据图推测，tms5基因的作用机制可能是：tms5基因通过_________Ub 基因的表达，从而_______________Ub蛋白的含量，使花粉可育；温度升高，________ ，进而使突变体甲、乙雄性不育起点温度不同。

参考答案及分值如下：

（1） ① 向导RNA的识别序列（2分）。② 该技术可人为地选择DNA上的目标位点进行切割，目的性更强（2分）。（2） ① 温度和实验材料的类型（tms5基因是否突变及突变的位点）（2分）；作为空白对照，排除无关变量对实验结果的干扰（1分）。

② 会（1分）；突变体甲在  时花粉绝大多数可育，  时完全不育，判断甲不育起点温度高于  ，而突变体乙在  和  时均完全不育，在  仅有很少一部分可育，可判断乙的不育起点温度约在  分）。

③ 乙（2分）。

④ 抑制（1分）；降低（1分）； U b 基因的表达量增多，由于突变体甲、乙的tms5基因突变的位点不同，对Ub基因表达的抑制作用不同，使得Ub蛋白的含量不同（2分）。

二、试题命制过程

（一）遴选适切素材，契合考查内容

试题素材可选自教材资源、生活实践、科研文献以及科学史等。但不论选择哪种素材，都应依据课程标准中的内容要求，聚焦学科概念，考查学生在不同复杂程度的情境中运用学科概念和思想方法解决问题的能力，指向学科核心素养的不同水平。

本试题的素材来源于科研文献《不同水稻tms5突变位点对雄性不育起点温度的影响》[4]。该文献发表于2023年《福建农业学报》第7期，被收录在中国科学引文数据库（CSCD），科研水平较高，具有权威性和时效性，可以保证试题的新颖性、公平性和科学性。该文研究的主要内容高度契合课程标准中必修模块2《遗传与进化》的内容要求“概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成生物的性状主要通过蛋白质表现"[5]和“阐明基因中碱基序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化"6]以及选择性必修模块3《生物技术与工程》的内容要求“基因工程的基本操作程序"[7]

（二）优化试题情境，构筑考查载体

通常，科研文献中实验原理严密、步骤烦琐、技术复杂，表达上采用较多的专业术语，超出高中生的认知水平和思维习惯，不利于学生在短时间内找准试题的切入点，会影响试题的信度和效度。因此，教师在命制试题时，应通过提炼有效信息、梳理逻辑关系、转换图文表征形式等方式，恰当呈现情境内容，减轻学生阅读负担和认知负担，直指考查要点。

本题以运用基因编辑技术培育tms5基因突变体为背景，以生物技术在作物育种上的创新应用为价值引领，构建相对复杂的科学研究探索情境，删除冗余信息，用简明扼要的语言表述信息要点。

1．删减实验材料，简化实验步骤

原文献选择两个不同品种的水稻：粘稻明恢86和粳稻日本晴。每个品种共构建11个移码突变体，分别置于田间自然高温和人工气候箱  和  ）的条件下，培养、检测、统计分析花粉黑染率和自交结实率，并详细描述了具体的实验过程。原文献的组别、数据多且复杂，不仅增加了学生的阅读负担，而且还包含很多无用信息干扰对考查目标的甄别。本试题只保留一个品种，且忽略水稻品种的具体名称，用“某品种”代替；11个突变体中只选取2个，用甲、乙代替；删去自交结实率的分析结果，用精简的语言表明实验材料、实验目的、实验过程，增加试题的亲和力，保证学生在考场上快速获取关键信息。如此，得到题干和任务情境（1）（2）的信息表述。

2．数据表征转换，贴合学生认知水平

原论文的数据以表格形式呈现，数据用总体平均值  来表示，且每组突变体均设置了重复实验。本试题将数据进行处理，一方面，用样本平均值  代替总体平均值；另一方面，对重复实验的数据求平均值，并转化为柱状图（图2），将植株编号改为“WT、甲、乙”，形象直观，更加贴合高中生的认知水平，提高试题的信度和效度。

（三）合理设置问题，明确考查要求

1.明确试题类型，确定试题难度

课程标准指出，学业水平合格性考试的内容“以必修课程要求为准，难度不超过学业质量二级水平的要求"[8]，而学业水平等级性考试的内容范围“以必修课程和选择性必修课程要求为准，难度不超过学业质量四级水平的要求；在强化基础的前提下，凸显学生的学科特长，体现甄别与选拔的功能”[9]。高考试题难度以适中为宜（试题以0.30—0.70，全卷以0.50—0.60为佳）[10]本试题定位为高考模拟题，对标学业水平等级性考试，故将整题的难度系数控制在0.50左右。

2．落实“四层"“四翼”，确定命题思路

高考评价体系将“四层”考查内容凝练为“核心价值、学科核心素养、关键能力、必备知识”，内容丰富，内在逻辑清晰。同时，又从“基础性、综合性、应用性、创新性”四个维度对其提出要求。这四个维度既相互关联，又有交叉和递进。11]试题可通过设置不同层级的情境活动落实“四层”，通过科学合理地分配各问题间的难度实现“四翼"的有序进阶；问题要包含一定比例的基础性试题，引导学生筑牢基础知识，并注重知识点之间的联系，综合考查学生素质。此外，还可基于现实存在的问题进行设问，引导学生主动思考、解决问题。12]

本试题通过深度整合素材内容和学科知识，还原探究实验的一般过程，呈现不同的任务情境，设置梯度问题，考查学生对基因编辑技术的作用机理、基因突变的特点、诱变育种的局限性、基因表达与性状的关系等重要概念的掌握情况，以及综合运用这些概念解决实际问题的能力，确保实现对学科核心素养三级、四级水平的考查。命题思路如图4所示。

3．设置进阶问题，落实素养考查

本题的任务情境（1）为图文信息转化情境，立足于必备知识“基因工程的基本操作程序”，考查学生的识图析图能力、信息获取能力和语言表达能力。问题 ① 旨在考查基因编辑技术的作用机理，即利用向导RNA的识别序列与靶基因的部分序列发生碱基互补配对，引导Cas9蛋白在特定位点切割，进而引导学生认识到基因编辑技术之所以能够实现对同一基因的不同位点进行定点修饰，关键在于CRISPR/Cas9系统中向导RNA的识别序列不同，加深理解基因突变的本质实为基因内部结构的改变，突变体甲、乙的tms5基因互为等位基因，为解决任务情境（2）中的问题做铺垫。基于此，问题 ② 进一步引导学生将基因编辑育种与传统的诱变育种进行比较，总结概括出基因编辑育种的优点，体会生物技术在农业生产中的创新应用，增强学生的使命感和责任担当意识。问题 ① 侧重考查学生对基因编辑技术作用机理的理解掌握，