本期荐读丨高考分析：指向科学探究素养的高考生物学试题分析/叶德伟等
文章来源：叶德伟,肖龙海.指向科学探究素养的高考生物学试题分析——以 2018—2022 年全国卷为例. 生物学通报, 2023, 58(6): 62-78.编者按
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本刊2023年第6期刊发的《指向科学探究素养的高考生物学试题分析——以 2018—2022 年全国卷为例》一文，以 2018—2022 年 13 份高考生物学全国卷试题为研究对象，从问题情境、必备知识、科学探究素养要素及水平 4 个方面对指向科学探究素养的试题命题规律与特征进行分析，为开展指向科学探究素养的生物学教学提供参考，是一篇很好的学业水平评价类文章，本期荐读。
指向科学探究素养的高考生物学试题分析
——以 2018—2022 年全国卷为例
叶德伟 肖龙海
（浙江大学教育学院）
摘要
科学探究素养是高中生物学学科核心素养之一。以 2018—2022 年 13 份高考生物学全国卷试题为研究对象，从问题情境、必备知识、科学探究素养要素及水平 4 个方面对指向科学探究素养的试题命题规律与特征进行分析，为师生开展指向科学探究素养的生物学教学提供若干建议。
关键词
科学探究 生物学 高考试题
科学探究是学生未来适应社会和科技发展的关键能力。纵观全球科学教育发展历程，可以发现科学探究已然成为 21 世纪以来科学教育领域的重要组成部分，成为各国生物学课程改革重点关注的问题。《普通高中生物学课程标准（2017 年版）》（以下简称《课程标准（2017 年版）》）提出了科学探究素养，将学生科学探究素养的形成作为高中生物学课程目标之一。因此，如何通过教学和评价落实科学探究素养这一课程目标，成为当前生物学教学研究的热点。
高考是我国最权威的选拔性考试之一，也是师生开展教学与评价的风向标。《课程标准（2017 年版）》自发布后成为高考生物学试题的重要命题依据。分析《课程标准（2017 年版）》发布后高考生物学试卷中指向科学探究素养的试题命题规律与特征，寻找科学探究与生物学课程的融合点，为师生开展指向科学探究素养的生物学教学提供若干建议。
01
科学探究素养的内涵
自课程改革以来，科学探究就已成为高中生物学课程的重要组成部分，《普通高中生物课程标准（实验）》（以下简称《课程标准（实验稿2003）》）在课程总目标中针对科学探究学习提出了“发展科学探究能力”的目标，并提出了科学探究能力形成所应达成的 11 个子目标，可见科学探究在《课程标准（实验稿 2003）》中的重要地位。从教学评一致性的角度看，《课程标准（实验稿 2003）》虽对科学探究能力的总目标作出要求，但并未从整体或各子目标层面对学生科学探究学习的层次水平进行划分，因此，难以对教学评价起到有效的指导作用。
2018年，教育部在《课程标准（实验稿 2003）》 的基础上发布了《课程标准（2017年版）》，其最大特色在于提出了生物学学科核心素养，并围绕生命观念、科学思维、科学探究、社会责任四大学科核心素养确定了高中生物学课程目标。
相较于 《课程标准（实验稿 2003）》，《课程标准（2017 年版）》进一步丰富了科学探究的内涵，首次从素养层面阐明科学探究的内涵，指出科学探究素养是指“能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力”，将 《课程标准（实验稿 2003）》提出的 11 个科学探究子目标凝练为观察提问、实验设计、方案实施和交流讨论等要素，并增加了学业质量水平的内容，将科学探究素养划分为 4 个水平，为教学评价指明了方向。
02
研究设计
2.1研究对象
自 2018 年起，高考生物学试题的命制开始以《课程标准（2017 年版）》为指导， 而高考生物学全国卷作为全国大部分省区统一使用的高考试卷，突出反映了《课程标准（2017 年版）》的目标和理念，因而对其进行研究更具代表性。其中，2018—2020 年全国卷分为全国Ⅰ卷、全国Ⅱ卷、全国Ⅲ卷；2021年后，全国Ⅰ卷和全国 Ⅱ卷合并为全国乙卷，全国Ⅲ卷更名为全国甲卷。因此，本文以 2018—2022 年共 13 份高考生物学全国卷为研究对象，对指向科学探究素养的试题命题规律与特征进行分析。
2.2分析框架
国际学生评估项目（PISA）将问题情境分为个人情境、教育情境、大众情境和职业情境 4 类，反映公民在未来生活中可能会遇到的问题。李霞等在此基础上将生物学试题情境分为健康生活、生产活动、科学研究、自然生态 4 类。结合 PISA 及李霞等的研究，将高考生物学试题的问题情境分为个人生活、生产活动、科学研究、自然环境 4 类情境。
笔者根据必修课程和选择性必修课程中凝练的10 个生物学大概念对指向科学探究素养的试题所要考查的必备知识进行分析，具体如表 1 所示。而选修课程是为学有余力的学生设计的拓展课程及针对本校学生特点和当地资源开设的校本课程，故不在高考考查范围内。
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关于高考生物学试题指向的科学探究素养要素及水平，笔者参照《课程标准（2017年版）》学业质量标准，结合高考生物学试题的具体特征，对科学探究素养要素及水平进行了划分，具体如表2所示。
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2.3研究过程
根据以上分析框架，对 2018— 2022 年高考生物学全国卷中指向科学探究素养的试题进行分析。以 2018 年全国Ⅱ卷第 29 题为例说明对试题进行分析的过程。
第 29 题（8 分）：为研究垂体对机体生长发育的作用，某同学用垂体切除法进行实验。在实验过程中，用幼龄大鼠为材料，以身体质量变化作为生长发育的检测指标回答下列问题。
1）请完善下面的实验步骤。
①将若干只大鼠随机分为A、B2组后进行处理，A 组（对照组）的处理是___，B 组的处理是___。
②将上述2组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。
③ _________。
④对所得数据进行统计处理与分析。
2）实验结果与分析 B 组大鼠生长发育的状况不如 A 组，出现这种差异的原因是 B 组的处理使大鼠缺失了来源于垂体的___激素和___激素。
评析：本题以某学生探究垂体对机体生长发育的作用为背景，以垂体所分泌的激素对生命活动的调节作用为抓手，要求学生补全实验方案，并根据所学知识对题中给出的实验结果作出解释。根据以上分析，对该试题的问题情境、必备知识、科学探究素养要素及水平进行编码，具体如表3所示。
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03
研究结果
对 2018—2022 年高考生物学全国卷进行分析，统计每份试卷指向科学探究素养的试题分值 （注：高考生物学全国卷的试题分值为 105 分，含一道选考题，实际分值为 90 分，本文以每份试卷的试题分值为标准开展研究），结果如图1所示。由图1可知，2018—2022 年高考生物学全国卷指向科学探究素养的试题分值为 41~83 分，这表明科学探究素养已经成为高考生物学的考查重点。在此基础上，进一步对各份试卷指向科学探究素养的试题问题情境、必备知识及科学探究素养要素及水平分布进行分析。
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3.1问题情境
由图2可知，除 2022 年全国乙卷外，其余试卷指向科学探究素养的试题问题情境均以科学研究情境为主，注重考查学生对已经学过的科学探究过程、科学家的科学探究过程的理解；以生产生活情境、自然环境情境为辅，关注生物学对提高社会生产效率、改善自然环境的重要作用。但除 2021 年全国甲卷第 37 题以“比较洗衣粉的去渍效果”为背景带领学生开展生活中的科学探究外，极少有试题以个人生活情境为背景，这表明高考试题对学生生活中的生物学问题关注不足。
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3.2必备知识
由表4可知，指向科学探究素养的试题对必备知识的考查并未覆盖所有生物学大概念，以考查大概念 2、大概念 3 和大概念 7 为主，大概念 5、大概念 6、大概念 8 和大概念 9 为辅，极少涉及对大概念 1 的考查，并未涉及对大概念 4 和大概念 10 的考查，但这并不意味着高 考试题忽略了对这 3 个大概念的考查，例如，大概念 1“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”是生物学课程的基础性大概念，学生必须熟记细胞结构与功能，才能进一步开展生物学课程学习，因此，高考生物学试题主要考查学生对细胞结构与功能的记忆，并未在科学探究试题中考查该大概念。
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3.3科学探究素养要素
由图3可知，指向科学探究素养的试题对不同科学探究要素的考查各有侧重，但主要还是以实验设计、方案实施、交流讨论要素的考查为主，较少对观察提问要素进行考查。究其原因，可能是受纸笔测试的时间和空间限制，试题无法为学生提供大量的、多种形式的信息，也难以创设与现实生活完全相同的问题情境，因此不易对观察提问要素进行考查。
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3.4科学探究素养水平
由图4可知，指向科学探究素养的试题覆盖了全部 4 个科学探究素养水平，但主要以水平 2 和水平 3 为主，以水平 4 为辅，这与《课程标准（2017 年版）》要求学生在高中毕业后至少达到水平 2 的要求基本一致。其 中，大部分试题给定特定的条件，要求学生对科学探究过程进行分析、论证，少部分试题要求学生根据给定条件解决复杂的、新的科学探究问题，试题的设计更具层次性，这样的设计在保障科学探究试题思维含量的同时，也能够体现高考的甄别与选拔功能。
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04
建议
基于对 2018—2022 年高考生物学全国卷中指向科学探究素养的试题的分析，为师生开展科学探究教学提供以下建议。
4.1合理开发教学资源，创设真实教学探究情境
教师积极开发在线教学平台、有声教学演示文稿（PPT）、辅助教学视频、虚拟现实技术等线上教学资源及医院、高等院校、生物技术公司等线下教学资源，将这些教学资源与科学探究教学过程结合起来，让学生在真实动脑动手的过程中经历科学探究全过程，从而对这些典型的科学探究实验产生全面而深刻的理解。
4.2围绕大概念开展教学，提供科学探究知识基础
教师应围绕指向科学探究素养的试题中重点考查的生物学大概念设计、实施、评价学生的科学探究学习，使学生在科学探究学习过程中获得对生物学大概念既广又深的理解，从而在将来遇到相似的科学探究问题时能够依靠大概念的广泛迁移性解决问题。
4.3把握学业质量要求，促进各探究要素协同发展
教师应在带领学生经历科学探究全过程的前提下，根据指向科学探究素养的试题命题特征，结合学业质量标准的要求，寻找每个科学探究课题所应重点发展的科学探究素养要素及水平，围绕高中阶段侧重不同要素的科学探究课题开展教学，实现对所有科学探究要素的全覆盖培养，从而实现学生科学探究素养的协同发展。
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END
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本期排版：郭羽凡
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