Como construir dinamicamente a consulta mongodb

Você pode usar $in quando a matriz não está vazia e $nin quando o array estiver vazio, desta forma o campo de correspondência não será levado em consideração ($nin : [] ):

function buildMatch(arr) {
    var matcher = {};
    if (arr.length == 0)
        matcher["$nin"] = arr;
    else
        matcher["$in"] = arr;
    return matcher;
}

var grades = ["09", "10", "11", "12"];
var areas = [ "English 2" ];

var gradeMatch = buildMatch(grades);
var areaMatch = buildMatch(areas);

db.students.aggregate([{
    $match: {
        "school._id": "7011",
        "studentGradeLevels": gradeMatch,
        "contentArea": areaMatch
    }
}])