2021年7套高考生物卷情境化试题设计及启示.docx

1、2021 年 7 套高考生物卷情境化试题设计及启示 普通高中生物学课程标准（2017 年版 2020 年修订） 指出，试题素 材应贴近学生生活实际，以真实问题情境组织命题，注重考查学生综合运用 所学知识和技能解决问题的能力，通过设置不同复杂程度的情境化试题，指 向核心素养不同水平的考查。1中国高考评价体系也指出，“四层”和 “四翼”的考查是以情境为载体实现的，在命制试题时要选择合适的情境， 发挥核心价值的引领作用，让学生运用必备知识和关键能力解决问题，全面 发展学生的学科素养水平。2可见，情境化试题是考查学科核心素养的重要 载体。本研究以 2021 年 7 套高考生物卷为研究对象，分析与归纳情

2、境化试 题的考查情况和命题特点， 以期为新高考生物卷情境化试题命制提供相关建 议。 一、研究设计 1 分析工具 情境化试题是基于评价目标将适宜材料和考查内容相结合创设情境形 成的试题，其以不同情境类型为核心，以试题表现形式表征情境化水平。3 因此，可以从情境类型和试题表现形式两个维度对情境化试题进行研究。 在国际学生评价项目（PISA）中，试题情境主要反映公民在未来生活中 可能会遇到的问题和情况，分为个人情境、教育情境、大众情境和职业情境 4 种类型。4李显军等人指出，生物学试题情境包括生活与健康、自然与生 态、科技与创新、实验与探究。5借鉴 PISA 和李显军等人的分类方法，本 研究将生物学

3、试题情境分为健康生活、生产活动、科学研究、自然生态 4 个 类型。 依据试题中情境与设问的融合程度，情境化试题的表现形式可以分为 3 种类型。6第一种是情境分离型，情境材料与考查内容无直接关系，去掉试 题提供的情境材料，学生仍能作答；第二种是情境组合型，情境材料与考查 内容相组合，学生需要从情境材料中获取有效信息进行作答；第三种是情境 融合型，学生作答需要通过自学迁移方式内化情境材料提供的有效信息，与 所学的知识整合后再进行运用。2021 年 7 套高考生物卷情境化试题分析框 架详见表 1。 表 1 2021 年 7 套高考生物卷情境化试题分析框架 2 研究对象 研究对象为 2021 年 7

4、套高考生物卷，包括未进入新高考改革地区使用 的全国甲卷理科综合生物试题和全国乙卷理科综合生物试题， 第一批新高考 改革试点省份浙江高考生物卷，进入第二批新高考改革的山东省的生物卷， 以及 2021 年进入新高考改革的广东省、河北省、湖南省的生物卷，各套生 物卷的情境化试题考查情况详见表 2。 由表 2 可知，情境化试题在 7 套高考生物卷中占比都很高，各卷中情境 化试题占比差异并不明显。具体来看，广东卷的情境化试题数为 39 道，占 试题总数的 100%，占比最高；其次为山东卷，情境化试题数为 34 道，占 试题总数的 94.4%； 全国乙卷和浙江卷的情境化试题占比也分别达到 81.8% 和

5、80.0%。可见，7 套高考生物卷中试题的情境化水平都较高，落实了中国 高考评价体系的要求，即通过情境化试题考查学生的生物学学科核心素养， 培养学生分析、综合、应用、探究、推理等综合能力。 表 2 2021 年 7 套生物卷情境化试题统计情况 注：为方便计算，非选择题每一小题也计 1 个单位。 二、结果与分析 1 情境类型 对 7 套高考生物卷的试题情境类型进行统计，结果见图 1。在所有的情 境类型中，科学研究情境试题占比最高，达到 36.5%，全国甲卷中的科学研 究情境试题的占比高达 40%，其他生物卷中科学研究情境试题占比为 33%38%。在 4 类情境试题中，自然生态情境试题的占比为 2

6、5.3%，全 国乙卷、 湖南卷、 山东卷中的自然生态情境占比高于总体水平， 分别为 27.8%， 26.7%和 26.5%。健康生活和生产活动情境总体占比较低，分别为 19.8%和 18.4%。可以看出，不同情境类型试题在生物卷中所占比例并不均衡，差异 比较明显。下文将结合具体试题，分析 7 套高考生物卷中不同情境类型的试 题考查情况。 图 1 7 套高考生物卷中情境化试题类型的考查情况 （1）科学研究情境是 7 套高考生物卷中占比最高的情境类型，这一类 情境化试题比较关注学生科学探究体验和创新思维发展 科学研究情境是 7 套高考生物卷中的主要情境类型，占比达到 36.5%， 特别是全国甲卷中

7、的科学研究情境试题占比高达 40%，这不仅体现了生物 学学科特色，也很好地考查了科学探究、科学思维等生物学学科核心素养。 科学研究情境试题关注学习方法的形成、 科学探究的体验和创新思维的发展， 在选择题和非选择题中均有考查。 科学研究情境试题在选择题中一般以图表的形式呈现具体的实验探究 结果，要求学生分析图表，通过综合、比较、推理等方式，获得相关信息以 解决问题。如浙江卷第 25 题以探究 BA 对苹果丛状苗生根的影响为背景， 要求学生对相关实验结果进行判断，综合考查学生获取信息能力、科学探究 能力和解决问题能力。 科学研究情境试题在非选择题中多以生命科学实验或探究为背景， 主要 考查实验设计

8、的原理、过程、方法，以及实验探究的设计和改进等，要求学 生采用恰当的文字描述实验步骤、预测实验可能出现的结果，并对所给的实 验结果进行解释。常见的设问方式有“简要写出实验设计思路”“预测实验 结果并给出结论”“推测一下出现该现象的原因”等。 如河北卷第 19 题第 （3）小题要求学生根据光合作用知识，结合实验结果分析施氮时叶肉细胞 CO2 供应量增加的原因，考查了学生的科学思维；山东卷第 22 题第（3） 小题要求学生以植株甲和非转基因植株为实验材料， 设计实验方案以选育出 与植株甲基因型相同的植株，从而对学生的实验探究能力进行考查。 （2）自然生态情境考查比重排名第二，这一类试题注重培养学生

9、的生 命观念和社会责任 在 4 类情境试题中，7 套高考生物卷中的自然生态情境试题占比总体排 名第二，全国乙卷中的自然生态情境试题占比最高（27.8%） ，浙江卷的占 比最低但也达到 22.2%，可见，各套试卷之间的考查比例差异不大。 自然生态情境试题主要考查生物个体代谢、调节与繁育、种群和群落、 生物多样性和进化等内容，旨在帮助学生理解生命的机理及其相互关系，传 递保护自然环境的意识， 促进学生形成人与自然和谐共处的理念和建设生态 文明的责任。如浙江卷第 21 题以昆虫取食落叶松为情境，对种群数量增长 调节因素、环境容纳量影响因素等进行考查，这能扩大学生视野，让他们感 受大自然的神奇；广东卷

10、第 3 题以粤港澳大湾区的水鸟为试题情境，既能考 查物种多样性、生态系统多样性等知识，又能让学生认识人与自然和谐相处 的重要性， 提高学生保护野生动物的意识， 培养学生的生命观念和社会责任， 很好地凸显了高考“立德树人”的核心功能。 （3）健康生活和生产活动情境考查虽比重不高，但也体现了生物学课 程的育人功能 健康生活和生产活动情境在所有情境化试题中占比较低， 分别为 19.8% 和 18.4%，7 套高考生物卷在这两种情境类型上的试题占比较均衡。 健康生活情境试题主要考查人体免疫、 人体营养、 疾病控制、 疾病传播、 传染病扩散等内容，这类试题将生活实际与知识考查相联系，能加强学生对 生命现

11、象和规律的理解。 如湖南卷第 9 题以某国家男性中不同人群肺癌死亡 累计风险率为情境，要求学生运用癌细胞特点、原癌基因作用、致癌因子类 型等相关知识分析吸烟的危害，这能引导学生建立正确的生活理念。 生产活动情境试题主要考查学生运用科学知识指导生产实践的能力， 能 够培养学生劳动生产的科学意识。如广东卷第 11 题以诱导白菜型油菜未受 精的卵细胞发育形成完整植株 Bc 为情境，要求学生通过分析和推理，运用 生物学知识解决问题，从而提高理论指导实践的能力。 2 试题表现形式 试题表现形式有情境分离型、情境组合型和情境融合型 3 种，既代表学 生解决问题能力由简单到复杂的变化过程， 也展示了生物学学

12、科核心素养由 单一到多样的变化过程。对 7 套高考生物卷的试题表现形式进行统计，结果 见图 2。总体上，情境组合型试题所占比例最高（53.83%） ，情境分离型试 题占比次之（31.19%） ，情境融合型试题占比最低（14.98%） 。接下来结合 具体试题，分析 7 套高考生物卷中情境化试题表现形式的考查情况。 图 2 7 套高考生物卷情境化试题表现形式的基本情况 （1）情境组合型试题占比最高，但对学生的高阶思维能力的考查有待 提高 由分析可知，在 3 类试题表现形式中，情境组合型试题占比最高 （53.83%） ，在 7 套高考生物卷中，该类试题共有 119 道，其中选择题有 57 道，占比

13、47.9%，非选择题有 62 道，占比 52.1%，可见该类试题较为 均匀地分布在选择题和非选择题中，考查的内容主要涉及群落与生态、生命 活动调节两个模块的内容。 第一，群落与生态模块，如山东卷第 10 题关于种间关系的考查。 【例 1】 （山东卷第 10 题）某种螺可以捕食多种藻类，但捕食喜好 不同。L、M 两玻璃缸中均加入相等数量的甲、乙、丙三种藻，L 中不 放螺， M 中放入 100 只螺。 一段时间后， 将 M 中的螺全部移入 L 中， 并开始统计 L、M 中的藻类数量，结果如图所示。实验期间螺数量不 变，下列说法正确的是（） A.螺捕食藻类的喜好为甲藻乙藻丙藻 B.三种藻的竞争能力为

14、乙藻甲藻丙藻 C.图示 L 中使乙藻数量在峰值后下降的主要种间关系是竞争 D.甲、乙、丙藻和螺构成一个微型的生态系统 该题以螺捕食藻类前后，藻类的种群数量变化为情境。考生在作答时， 首先需要分析曲线图，从曲线图提取相关信息，结合两图可知，在放入螺之 前，甲藻数量最多，乙藻次之，丙藻数量最少，放入螺之后，甲藻的数量明 显减少，乙藻次之，丙藻数量增加，说明螺捕食藻类的喜好为甲藻乙藻 丙藻，并且三种藻类的竞争能力为甲藻乙藻丙藻；其次，通过分析从题 干中提取“一段时间后，将 M 中的螺全部移入 L 中，并开始统计 L、M 中 的藻类数量”这一信息，可以发现，图示 L 中乙藻数量在峰值后下降是因为 引入

15、了螺，由于螺的捕食使乙藻数量下降；最后，回忆教材中关于生态系统 的概念，生态系统是由该区域所有生物和生物所处的无机环境构成的，甲、 乙、丙藻和螺只是该区域的部分生物，不能构成一个微型的生态系统。 第二，生命活动调节模块，如广东卷第 18 题关于神经调节的考查。 【例 2】 （广东卷第 18 题）太极拳是我国的传统运动项目，其刚柔 并济、行云流水般的动作是通过神经系统对肢体和躯干各肌群的精巧调 控及各肌群间相互协调而完成的。如“白鹤亮翅”招式中的伸肘动作， 伸肌收缩的同时屈肌舒张。 图 7 为伸肘动作在脊髓水平反射弧基本结构 的示意图。 （2） 伸肘时， 图中抑制性中间神经元的作用是_， 使屈肌

16、舒张。 该题以太极拳为背景，对伸肘时抑制性中间神经元的作用进行考查。解 答该题，学生需要理解图 7 中存在的两条反射弧，一条是肌梭（感受器） 传入神经脊髓伸肌运动神经元伸肌，另一条是肌梭（感受器）传入 神经脊髓抑制性中间神经元屈肌运动神经元屈肌。看懂图后，学生 只要稍加分析就可知在伸肘时，伸肌要收缩，屈肌要舒张，此时抑制性中间 神经元的作用是释放起抑制作用的神经递质，抑制屈肌运动神经元，使得屈 肌舒张。该题主要考查学生的理解能力和信息获取能力。 由典型例题分析可知， 情境组合型试题所提供的情境与设问之间存在一 定的关联，该类试题要求学生分析所给情境，从情境中获得有用信息进行解 答，主要考查学生

17、的理解能力，但对创新能力的考查相对薄弱。 中国高考 评价体系指出，简单的情境活动主要对应“四翼”中的基础性要求2，情 境组合型试题占比虽然很高，满足了基础性和综合性的考查要求，但对应用 性和创新性的考查仍显不足，今后高考生物试题应适当增加对学生应用、创 新能力的考查。 （2）情境分离型试题总体上占比排名第二，未关注情境与学生的交互 关系 在 3 套试题表现形式中，情境分离型试题占比不高，总共 67 道，其中 选择题 12 道，占比 17.9%，非选择 55 道，占比 82.1%。可以看出，情境 分离型试题主要分布在非选择题中， 考查的内容主要涉及生物技术实践和现 代生物科技专题这两个模块。 第

18、一，生物技术实践模块，如全国乙卷第 37 题关于酱油制作的考查。 【例 3】 （全国乙卷第 37 题）工业上所说的发酵是指微生物在有氧 或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的 过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发 酵制作酱油的流程示意图如下。 （2）米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量 分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的_、_能分别将 发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白 质分解为小分子的肽和_。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通 入空气并搅拌，由此可以判断米曲霉属于_（填 “自养厌 氧”“异养厌氧”

19、或“异养好氧”）微生物。 试题中的米曲酶虽然来自情境材料，但对于学生作答并没有有效帮助， 学生只需要根据课本中酶、蛋白质和同化作用类型等相关知识即可作答。 第二，现代生物科技专题模块，如全国甲卷第 38 题关于 PCR 技术用于 病原菌检测的考查。 【例 4】 （全国甲卷第 38 题）PCR 技术可用于临床的病原菌检测。 为检测病人是否感染了某种病原菌，医生进行了相关操作：分析 PCR 扩增结果；从病人组织样本中提取 DNA；利用 PCR 扩增 DNA 片 段；采集病人组织样本。 请回答下列问题： （3） 为了做出正确的诊断， PCR 反应所用的引物应该能与_ 特异性结合。 （4）PCR（多聚

20、酶链式反应）技术是指_。该技术目前被广 泛地应用于疾病诊断等方面。 该题以 PCR 技术检测临床上的病原菌为情境，对 RCR 反应所用的引物 特点、PCR 的概念等进行考查，情境与试题设问的关联性弱，学生不需要阅 读情境材料，只需要回忆所学相关生物学知识即可答题，因此，试题情境并 没有发挥其应有的作用。 虽然情境分离型试题表面上的设问来源于情境， 但实际上情境材料与考 查内容互相分离、关联性弱，学生作答根本不用从情境中获取条件和信息。 7 套高考生物卷中的分离型情境试题缺少对情境与学生交互关系的关注，去 掉情境材料不影响学生作答。 （3）情境融合型试题占比最低，不过突出了情境的交互性和认知的实

21、 践性 在 3 类试题表现形式中，情境融合型试题占比最低，仅为 14.98%，其 中非选择题的考查比例高于选择题， 考查内容主要涉及光合作用和生命活动 调节两个模块。 第一，光合作用模块，如全国乙卷第 29 题关于水稻光合作用的考查。 【例 5】 （全国乙卷第 29 题）生活在干旱地区的一些植物（如植物 甲）具有特殊的 CO2 固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收 CO2， 吸收的 CO2 通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储 存的苹果酸脱羧释放的 CO2 可用于光合作用。回答下列问题： （3）若以 pH 作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环 境中存在这种特殊的 CO2 固

22、定方式。（简要写出实验思路和预期结果） 实验思路：_。 预期结果：_。 该题以植株甲具有特殊的 CO2 固定方式为情境，充分考查了学生的实 验探究能力、信息加工能力和逻辑推理能力等，学生需要具备一定的探究思 维，有机地运用生物学知识和技能解决实际情境中的问题。在问题解决中， 学生要充分理解情境，选择合适的科学研究方法来设计实验，并对实验中的 自变量、因变量和无关变量等进行确定和控制，拟定规范的实验步骤，同时 对相关的实验结果进行预测，最终验证相应的结论。 第二，生命活动调节模块，如山东卷第 23 题关于遗传规律的考查。 【例 6】 （山东卷第 23 题）过度紧张、焦虑等刺激不仅会导致毛囊 细胞

23、数量减少引起脱发，也会导致黑色素细胞减少引起头发变白。利用 黑色小鼠进行研究得出的相关调节机制如图所示。 （3）已知长期束缚会引起小鼠过度紧张、焦虑。请设计实验验证 上述调节机制中长期束缚及肾上腺对黑毛小鼠体毛的影响。 实验思路：_。 实验现象：_。 该题将情境与设问巧妙融合起来，要求学生以小鼠为实验材料，设计验 证实验证明题干所述调节机制中长期束缚和肾上腺对黑毛小鼠体毛的影响。 解答该题，学生需要充分理解情境，灵活运用题干信息来设计实验。试题以 实验设计为载体， 对学生的理解能力、 科学探究能力和科学思维进行了考查。 在情境融合型试题中，情境的价值和功能得到了充分体现，学生作答与 试题情境构

24、成了双向的互动关系，在理解情境的基础上，学生的作答也反映 了自身的认知实践过程。 这就是说情境融合型试题能突出情境的交互性和学 生认知的实践性。然而，这类试题在 2021 年全国甲卷和山东卷中情境化试 题的占比低于 12%，其他 5 套生物卷的占比也仅为 16%20%，比例并不 高。不仅如此，由典型例题分析可以发现，试题中情境材料与设问之间的嵌 合度也有待提升。为了突出体现应用性与创新性的考查要求，高考生物可适 当增加情境融合型试题的考查比例，设置真实的情境，实现对创新能力等关 键能力的考查。 三、启示 1 注重试题情境的交互属性，加强学生创新能力的考查 分析 7 套高考生物卷可知，情境化试题

25、以组合型试题为主，组合型试题 主要考查学生对情境的理解，但学生作答与情境之间缺乏互动关系，这使得 情境在某种程度上呈现孤立的属性。 情境分离型试题考查比重总体排名第二， 在这类试题中， 情境与设问分离， 限制了学科核心素养多样化的呈现。 因此， 命题者要注重情境的交互属性，强化情境材料与学生作答间的交互关系。比 如，在考查问题解决能力和实践能力时，可以增加图形，要求学生根据题干 信息绘制模型图、 设计思维导图等， 使测评指向的任务与情境材料紧密结合， 让学生在与情境材料的交互中发展学科核心素养， 提高动手能力和解决问题 能力。 中国高考评价体系指出，素质教育的突出特征之一是对创新能力的 培养，

26、德智体美劳全面培养的教育体系十分突出对创新思维的培养，国家科 教兴国和人才强国战略也将创新型人才培养作为重要方向2， 加强对学生创 新能力的考查已经成为高考的重要目标。 情境融合型试题能突出情境的交互 性和认知的实践性，很好地考查了学生的创新能力，但这类试题在 7 套高考 生物卷中的占比最低，仅为 14.98%。 为了落实高考试题“创新性”的考查要求，命题人员在命制试题时可以 适当增加情境融合型试题的比例， 提升学生统筹把握情境信息和问题之间逻 辑关系的能力，同时从试题呈现方式、设问形式、评分方式等方面加强对创 新能力的考查。比如，在试题呈现方式上，可设置结构化的情境，考查学生 分析、概括、推

27、理等思维能力；在试题的设问方式上，可采用开放性的设问 方式，尊重不同学生的思维习惯和水平，让学生综合运用所学知识从多个角 度进行解答；在评分标准的制定上，可以根据 SOLO 分类理论研制等级性评 分方案，更好地展示学生的素养发展水平。 2 重视情境类型的综合设计，提高情境化试题命制水平 传统试题的编制往往注重问题的设计，忽视情境的设计。由分析结果可 知，2021 年 7 套高考生物卷情境化试题重视情境类型的多样化设计，克服 了传统命题模式的弊端。健康生活、生产活动和自然生态情境可以体现生物 学知识和科学思维在实践中的应用价值， 科学研究情境虽能体现实验探究能 力和科学思维，但实践应用价值有所欠

28、缺，因此，命题人员在设计试题时， 除了关注情境类型的多样化，还要注重情境类型的综合性，协调不同情境类 型的考查比例。具体来说，科学研究、自然生态、生产活动、健康生活这 4 种情境类型的比重分别控制在 37%，26%，19%，18%左右比较适宜，在 此基础上可有 5%10%的波动， 命题人员需要根据实际情况进行适当调整， 保证科学研究情境试题有较高的考查比例以体现生物学科特色， 同时加强生 产活动情境试题和健康生活情境试题的比例，以凸显生物学科的实践价值。 另外，命题人员在命制情境化试题时，首先应注重所选情境的科学性和 真实性。如果试题创设的情境缺乏事实依据，不仅影响试题质量，还可能向 学生传播

29、错误知识，因此，命题人员要充分理解和把握相关背景素材，多角 度、多层面地核实试题素材内容的正确性，不要为了求新而选择未得到实践 检验和生物界普遍认可的内容。其次，情境化试题的命制要符合学生的认知 水平，避免知识超纲、过难，导致学生凭空猜测，从而降低试题信度和效度。 这需要命题人员对情境材料进行适当处理， 剔除情境中的冗杂信息以减少考 生无关的思考量，同时选择通俗易通的表达方式以便于学生理解。最后，情 境化试题一般文字量比较多，学生在审题时会有一定的心理压力，这时信息 呈现方式的多样化就非常重要了，可多用表格、图片等呈现信息，引导学生 对信息进行筛选、提炼和表达，强化他们的信息处理能力。 3 发

30、挥情境化试题的反拨作用，更好地引导课堂教学 7 套高考生物卷中的情境化试题平均占比为 88.7%，广东卷更是高达 100%，可见情境化命题已经成为当前生物学测试的趋势，教师可以充分发 挥情境化试题的反拨作用，更好地引导教学。 首先，教师可以创设多样化的真实情境，强化知识和情境之间的联系， 引导学生将情境与知识进行关联转换， 提高学生运用生物学知识解决问题的 能力。在创设教学情境时应注意如下三点：一是情境创设应具有时代性，要 关注碳中和、生态建设等社会热点问题，反映生物学科在解决社会问题上特 有的价值；二是情境创设应体现应用性，要充分反映生物学科在解决生产生 活实践问题中的重要作用； 三是情境创

31、设应具有教育性， 可以从生物科学史、 科研人员艰苦奋斗史等多种素材中挖掘教学内容， 提高学生的民族自豪感和 对生物学科的热爱。 其次，教师可以巧妙运用教学策略设计问题情境化教学，引导学生主动 获取知识。比如在课堂中采用 PBL 教学法进行教学，结合教学内容、教学 目标设置一系列由浅入深的问题， 并在真实的问题情境中设置一些探究性或 开放性的学习任务，让学生通过自主探究和小组合作来解决问题，引导学生 发散性地思考，主动开展分析、综合、评价等高阶思维活动。 最后，教师可以借助实验开展情境化教学，培养学生实验探究、动手操 作等能力，提高学生的生物学学科核心素养。生物学是一门以实验为基础的 学科，以探究实验开展情境化教学，可以让学生亲身经历“提出问题做出 假设设计实验实施实验总结交流”的探究过程，学会分析问题、归纳 总结和合作交流，从而积极主动地学习生物学知识。