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2020年高考生物全国卷试题评析 来源:中国考试 2020年高考生物命题基于高考评价体系,坚持立德树人,注重高考育人功能的发挥;试题以稳为主、稳中有进,充分体现学科特质,体现时代精神,凸显价值导向;情境设计贴近考生实际,注重体育、美育、劳动精神的考查和引导;聚焦学科关键能力考查,引导中学生物教学,推进素质教育发展。   1 坚持立德树人,凸显价值引领   一是融入新冠疫情,体现社会责任。结合学科特点,高考生物试题有机融入新冠疫情素材,从新冠病毒的遗传物质、免疫应答、疫情防控措施中的生物学原理,以及疫情所致的生活方式改变和影响等方面进行考查,体现时代主题,增强学生的社会责任感和使命担当意识。如全国II卷第1题,要求学生对能引发肺炎的病原微生物新冠病毒和肺炎双球菌在遗传物质、遗传信息传递、作为抗原引起机体免疫应答等方面进行比较分析,引导学生以生物学视角加深对新冠病毒致病方式和防治措施的理解。     二是结合生态保护,倡导绿色发展。高考生物试题精选生态修复、环境保护素材,体现生态学原理和生态工程技术对生态系统进行修复的显著优势,引导学生关注生态问题,倡导绿色发展理念,提升生态意识。如全国II卷第38题以植树造林、“无废弃物农业”、污水净化等运用生态工程原理进行生态修复的实际案例,传达生态修复时物种多样性的关键地位,强调修复生态系统的科学性,凸显生物方法处理污染的优势,突出生态文明建设的迫切性和必要性。     三是发挥育人功能,突出价值导向。高考生物试题在评价学生学科文化素质水平的同时,注重传递生物学科的价值追求,引导学生建立积极正确的价值观,促进高考育人功能的发挥。如全国III卷第5题,选取“每天适量饮酒可以预防新冠肺炎”的不当疫情防控措施,要求学生能审慎看待问题,引导学生形成帮助他人科学解读问题的意识,激发乐于助人、不信谣不传谣的责任担当意识。   2  精心创设情境,助力全面发展   一是结合农业生产,弘扬劳动精神。我国劳动人民在长期的农业生产中积累了丰硕的劳动实践经验,是劳动人民智慧的历史积淀和文化结晶。全国I卷第30题选取中耕、施肥、间作等农作物栽培措施为素材,从植物生理调节的角度,考查对这些栽培措施的生物学原理的分析和解释,引导学生深入思考其内在机制,以更好地领略中华农耕文化的博大精深。种子保藏是保障农作物产量的先决条件,全国I卷第2题创设种子贮藏问题情境,考查植物细胞呼吸作用方式,渗透了控制细胞呼吸作用减少有机物消耗可作为种子保藏方式的信息。     二是展现生命之美,提升美育素养。生物学是研究生命活动及其规律的自然科学,研究对象涵盖从宏观到微观的多级尺度,缤纷多彩的生命现象赋予生物学特殊的审美体验。全国III卷第3题展示了携带氨基酸的三叶草型tRNA,mRNA所含密码子与tRNA所含反密码子的精准配对模式,以及稀有碱基次黄嘌呤的特殊配对方式,呈现了微观世界的生命之美。碱基互补配对的方式既保证了生命遗传信息传递的准确性,又丰富了配对方式的多样性,保持了蛋白质翻译在准确性和灵活性之间的平衡。通过图形呈现试题信息,对tRNA的结构和功能进行考查,深化了结构与功能相适应的生物学观念,有助于提升美育素养。     三是思索体育运动,倡导强健体魄。健康的身体是生活、学习、工作的基础,高考生物试题通过对体育运动生物学现象和原理的考查,倡导健康生活理念。全国II卷第31题,以人剧烈奔跑运动时机体生理变化为素材,考查肌肉酸痛感的生理变化,运动过程中胰高血糖素维持血糖平衡的调节方式,以及运动大量出汗后补充电解质以维持内环境稳定的方式,引导学生注重体育锻炼的科学性。   3  立足学科本质,聚焦关键能力   一是凸显学科特质,考查实验探究能力。实验探究能力所涵盖的实验设计能力、动手操作能力是高考评价体系提出的“实践操作能力群”的重点,也是基础教育和高等教育重点关注的核心能力。针对一线教学依然存在的对实验教学重视程度不足现状,高考生物试题继续加强对实验探究能力的考查,意在促进中学实验教学改革。全国I卷第37题考查从淤泥中分离污染物降解菌,全国II卷第37题考查SDS这一核心组分在聚丙烯酰胺凝胶蛋白质电泳实验中的作用,全国I卷第38题考查以小鼠脾脏为实验材料制备单细胞悬液的主要实验步骤。     二是注重语言表达,考查批判性思维能力。3套全国卷的非选择题注重对学生批判性思维能力的考查,意在引导学生注重思维的严谨性、逻辑性。全国II卷第37题要求解释相同pH条件下相对酶活性有差异的原因,并对所得实验结果进行深入分析。全国I卷第5题要求根据果蝇杂交实验结果在性状显隐性、亲代雌蝇是否纯合、基因的染色体位置等维度的推测进行判断。     三是考查获取信息能力,助力增长知识见识。获取信息的能力要求能够从文本、图表等信息载体中获取生物学信息,结合所学知识解决相关问题。全国I卷第30题给出4种农作物的株高和光饱和点,要求学生根据对间作措施的介绍,从提高光能利用率的角度,根据株高和光饱和点选择适宜间作的2种作物并说明理由。全国III卷第2题给出蔗糖协同IAA促进胚芽鞘伸长生长作用机理的实验结果,要求学生结合实验流程的描述对蔗糖及IAA的作用方式进行判断。这类试题提供的信息量相对丰富,不仅有学生作答所必须的全部信息,还有学生学习内容之外的知识拓展和延伸,对于学生开阔学科视野、增长知识见识非常有帮助。   4  丰富信息载体,保持稳中有进   一是丰富信息载体,优化作答任务。试题呈现方式的转变有利于改善学生作答感受,激发学生思考。2020年高考生物试题以图表形式呈现试题,要求学生根据所给信息完成表格或画出示意图。全国III卷第5题围绕真核细胞ATP的合成过程为主线设计表格,要求学生在反应部位、反应底物、能量来源、终产物等方面进行比较。全国III卷第31题要求画出湖泊生态系统能量流动示意图,相比于文字描述能够显著减少作答时间,提高作答效率,优化应答表现。     二是关注学情变化,保持稳步前行。受新冠肺炎疫情影响,学生复习备考较往年有较大变化,2020年高考生物试题力求体现人文关怀,充分考虑学生作答感受,在保持试题风格和难度稳定的基础上,注重搭桥铺路,引导学生思考方向,同时合理控制试题信息量,优化作答书写量。  
 0   0  70天前
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新时期生物学科高考评价体系的构建 依 兰 摘  要 参考2018年1月教育部颁布的《普通高中生物学课程标准(2017年版)》,依据教育部考试中心提出的高考评价体系对当下生物学科高考的功能、考查内容、考查方式等进行思考。在构建的生物学高考评价体系中,将高考评价体系中提到的“立德树人”“服务选才”“引导教学”3个方面的功能进行生物学科化;将认知能力、学习能力、实验能力和问题解决能力概括为生物学科的关键能力;将高考评价体系中提到的基础性、应用性、综合性和创新性4种考查方式从生物学科的角度进行阐释。 关键词 生物学科 高考评价体系 构建   2014年9月,国务院颁布了《关于深化考试招生制度改革的实施意见》(以下简称《实施意见》),为落实《实施意见》,教育部考试中心提出了“一核四层四翼”的高考评价体系,该体系通过确立“立德树人、服务选才、引导教学”这一高考核心立场,回答了“为什么考”的问题,通过明确“必备知识、关键能力、学科素养、核心价值”4层考查目标,以及“基础性、综合性、应用性、创新性”4个方面的考查要求,回答了高考“考什么”和“怎么考”的问题。按照这一理论体系,参考2018年1月教育部颁布的《普通高中生物学课程标准(2017年版)》,生物学科尝试着对新时期生物学科高考“为什么考、考什么、怎么考”这3个问题进行回答,初步完成了生物学科高考评价体系的构建。   1 生物学科高考的功能 高考的作用和功能概括起来包括“立德树人”“服务选才”“引导教学”3个方面。如果将高考的这些功能进行学科化,则每一方面在生物学科高考中的具体含义如下。 1.1 立德树人  生物科学是自然科学中的一门基础学科,是研究生命现象和生命活动规律的科学。根据2018年版普通高考考试大纲的说明,生物学科高考的内容主要包括分子与细胞、遗传与进化、稳态与环境、生物技术实践和现代生物科技专题。生物学科这些领域研究成果的应用可帮助人们认识和处理所面临的一些问题,生物学理论对学生科学素养的形成,尤其是知识、能力、情感态度与价值观的形成会产生重要的影响。生物学科作为高考中的一个学科,在落实立德树人高考核心功能方面将发挥重要作用。考生通过复习和备考不但可以加深对学科知识的理解、能力的培养,而且也有助于形成正确的价值观,以及养成健康的生活习惯和生活方式。从以往的高考试题看,在价值观等方面,试题常以显性或隐性(也可称作渗透)的形式向考生和社会传达环境保护的思想、可持续发展的观念、生物进化的观点,或宣传近亲结婚、吸毒、艾滋病的害处。因此,立德树人在生物学科高考中的指向,既包括正确的价值观,健康的生活习惯和生活方式,也包括深厚的学术底蕴和专业特长,更包含理想、毅力、创新精神,以及对生物学浓厚的兴趣和强烈的爱,这也是学生进入高校进一步学习必备的本领。 1.2 服务选才  衡量试题区分作用的指标是题目的区分度,区分度也是定量评价试题质量的一个指标。对于一个试题来说,如果水平高的考生会做并得到高分,水平低的考生不会做并得低分,则该试题的区分度就好,区分不同水平考生的能力就强。关于服务选才,生物学科高考的做法之一是,在整个试卷中有的试题只是从一般层面考查学生对生物学基本知识的理解与运用能力,这样的试题设计目标是希望水平高和低的考生都能得分;有的试题可能考查学生对生命过程进行深度和全面思考的能力,这类试题的设计目标是希望高水平的考生能得分。对于一道试题的设计也是如此,试题中的某些设问是希望大多数考生都能得分,某些设问希望少数学生得分。以实验题为例可以发现,有的试题要求考生熟悉所学所做的实验,有的试题则考查学生能将所学实验的原理、方法和技能进行迁移,对一些生物学问题进行探究。良好的区分度是高考实现服务选才功能的一个重要条件,也是实现高考公平、公正的基础。区分度是与难度密切相关的一个要素,例如,若一个试题的难度太大,水平高、低的考生都不得分,题目的区分度则不好;同理,若一个题目太容易,所有考生都得分,题目的区分度也不好。因此,落实高考服务选才的功能离不开试题和试卷的难度,对于一个试题来说,其常以难、中、易不同的形式呈现;对于一份试卷来说,除了整个试卷的难度外,还要考虑试卷的结构难度,即难、中、易题所占的比例。处理好与难度相关的这些问题有利于高考选才功能的实现。事实上,高考服务选才可做的工作很多,例如考试内容选取的习惯,试题的科学性和导向性,教育测量学理论的运用等。这里仅谈及测量学中区分度和难度这2个因素的运用。 1.3 引导教学  生物学科高考引导教学主要表现在高考对关键能力、学科素养、核心价值和必备知识的考查取向。从整体看,我国学生能认识到生物学在提高人类生活质量和促进社会进步等方面的作用,学习生物学的兴趣和生物学科素养普遍较高。虽然这些成就的取得是多方面努力的结果,具有综合性,但生物学科高考的作用是不可忽视的。例如,生物学科高考一直坚持“不超纲”的命题指导思想,这一理念不但有利于教师的教学,学生的备考,为他们进一步深造打下坚实的基础,而且也有利于正常教学秩序的维持和考试公平的实现。再如,从目前我国广大地区的中学生物学科教学来看,相比较而言实验教学是一个薄弱环节,个别学校的教师在黑板上讲实验、学生背实验的现象是存在的,这些做法不利于学生实验素养的养成。针对这一现实,生物学科高考希望能在引导中学实验教学方面发挥一定的作用,例如生物学科高考通常要求考生熟悉做过的实验,也要求考生能够运用学过的实验原理等对一些生物学问题进行探究。从考试结果看,生物学科高考的实验题对于亲手做过实验并对相关内容有所思考的考生是有利的,这些考生往往能获得较高的分数。试卷中设置这类试题从某种程度上推动了中学生物学科实验的开展,对中学生物学科实验教学也起到了很好的导向作用。事实上,生物学科高考引导教学的要点既包括考查内容选择取向的问题,例如考查学科的关键能力,努力避免“偏、怪”的内容,也包括所编制的试题没有科学性方面的错误,若能纠正某些地方出现的科学性错误则会更好。关于试题的科学性问题,特别需要提出的是,命题者不希望社会从个案或特例或极端情况出发否定试题。有人举过一个例子,若要问,人的一只手有几个手指,答案应该是5个,若用个别人有6个手指的特例否定这一答案的科学性,则认为是不可取的。其他的例子还有,对待高考试题,个别任课教师常因自己平时讲课的观点或测试所给答案与高考试题或答案不一致,从而否定高考试题的科学性,以推卸责任,这种行为是不可取的,也是不可接受的,甚至是不可理解的。   2 生物学科高考的内容 生物学科高考的内容主要包括关键能力、学科素养、核心价值和必备知识等方面,每一方面的具体内涵如下。 2.1 关键能力  生物学科对考生的能力要求主要包括认知能力、学习能力、实验能力、问题解决能力,这4个方面的能力也被概括为生物学科的关键能力。其他方面的能力,例如在理解基础上的记忆能力、观察能力、数学计算能力、推理能力、语言表达能力等也是生物学科高考所需要的。 1)     认知能力。①能理解所学知识的内涵,把握知识间的内在联系。②能用文字等方式描述生物学方面的内容。 2)     学习能力。①能敏锐地发现试题所给的新信息,领会其用意和掌握其内涵。②能运用试题所给出的新信息解决一些相关的生物学问题。 3)     实验能力。①熟悉所学实验,并能运用这些实验所涉及的原理、方法和技能解决一些相关的问题。②具有对一些生物学问题进行探究的能力,如设计实验、分析结果、得出结论、表达。 4)     问题解决能力。学以致用、理论联系实际,能综合运用所学知识解释和解决自然界、人类生产和生活中的一些生物学问题。 2.2 学科素养  生物学学科素养是指人们在解决与生物学有关的生活和生产等方面问题的过程中,以及进行个人决策时所表现的知识和能力水平,以及相关的情感态度与价值取向。学科素养是知识、能力、情感态度与价值观的综合表现,能反映个体在知识、能力、情感态度与价值观方面所达到的水平和潜力。通常问题解决时所采用的路径合理、方法适宜、效果好,则认为素养高。一般来说,在考试中一个试题如果对考生的知识、能力、价值观等进行了考查和区分,则可看做是对考生素养的考查。 上文提到的与生物学科有关的生活问题的例子有普洱茶的制作、泡菜的制作;生产问题的例子有杂交育种,转基因大豆的培育。进行个人决策的例子有是否吃转基因食品,疫苗是接种国产的还是进口的。情感态度与价值取向方面的例子有坚持达尔文的进化论,摒弃神创论和物种不变论。 2.3 核心价值  理解在地球上人与自然环境、人与人、人与生物,以及生物之间的联系是非常密切的。保护自然环境,保护其他生物就是保护人类自己。为实现人类的可持续发展,人与自然要和谐相处。树立和接受自然界中的生物是不断进化的,而不是神创和不变的观点。从生物学科考试命题的角度看,核心价值主要以渗透的方式进行测量,见例1(2017年高考理综全国I卷第5题)。 例1,假设某草原上散养的某种家畜种群呈S型增长,该种群的增长率随种群数量的变化趋势如图所示。若要持续尽可能多地收获该种家畜,则应在种群数量合适时开始捕获,下列4个种群数量中合适的是(     )。 A.  甲点对应的种群数量 B.  乙点对应的种群数量 C.  丙点对应的种群数量 D.  丁点对应的种群数量   说明:以草原上散养的某种呈S型增长家畜种群的增长率随种群数量的变化趋势为素材。让学生判断“若要持续尽可能多地收获该种家畜,开始捕获家畜的合适时机是什么”。这一试题向学生传达的生态学观点是,无论是草原上家畜的捕获,还是渔业资源的捕捞,要持续地获得最大捕获量,根据种群增长的S型曲线,都应使种群的数量保持在K/2的水平,这是因为在这个水平上种群增长率最大。试题也向考生和社会传达了这样的思想,即在对待地球资源问题上,若要实现人类自身利益的最大化,就要科学地索取和利用,而不是盲目地索取,只索取和不索取也是不对的。实际上,无原则地索取最终受到损失的还是人类自身。因此为了全人类的自身利益要树立可持续发展的思想,要具有合理利用地球资源的使命感和责任感。 2.4 必备知识  必备知识是指生物学科高考要求考生掌握的知识。这些知识是考生已经学习过的生物学知识,其范围与要求常以当年颁布的《考试说明》为准。例如《2018年普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明(理科)》规定了2018年高考理科综合考试中生物学科所考查的知识。其考查的内容主要分布在分子与细胞、遗传与进化、稳态与环境、生物技术实践与现代生物科技专题5个模块中。这5个模块的内容可概括为生物学科的必备知识。   3 生物学科高考的考查方式 生物学科高考的考查方式主要回答生物学科高考怎么考的问题。对于怎么考的问题,可从不同的层面进行思考,例如试题设计的指导思想,试题设计的思路(体现原创性、科学性、匹配性、简约性)等。本文则从“一核四层四翼”高考评价体系中提到的基础性、应用性、综合性和创新性的角度对其进行思考。 3.1 基础性  试题的基础性主要指试题考查的是学科的基础知识、基本技能、基本能力。即为生物学领域中的基本内容,是考生继续学习和走向社会都应该具备的本领,从能力的角度看关注更多的是理解能力和简单的应用能力。体现基础性的试题在考查学科基本要素时大多比较直接、直白,见例2(2017年生物学科高考海南卷第7题),学科基本要素举例如下: 1)生物学基本事实(如植物的向光性,根的向地性);概念(如群落演替、生态系统的稳定性);原理(如细胞呼吸的原理、光合作用的原理);规律(如基因的分离和自由组合规律);模型(如种群数量增长的J型和S型曲线);生物学史上的重要事件(如艾弗里证明DNA是遗传物质的实验)。 2)基本技能(如制作洋葱根尖细胞装片;用显微镜观察洋葱根尖细胞有丝分裂的过程,并用简图表示不同分裂时期的细胞)。 3)基本能力主要指对生物学科知识的理解和简单的应用能力,以及按照实验方案进行实验的能力。 例2,下列有关植物细胞呼吸作用的叙述,正确的是(     )。 A.  分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小 B.  若细胞既不吸收O2也不放出CO2,说明细胞已停止无氧呼吸 C.  适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗 D.  利用葡萄糖进行有氧呼吸时,吸收O2与释放CO2的摩尔数不同 答案:C。 说明:该题考查的内容一目了然,即植物细胞呼吸。整个试题对细胞呼吸进行了比较全面的考查,但每个选项针对的则是细胞呼吸的不同方面,且选项呈现的方式可理解为细胞呼吸这一内容中每个要点的变形或变通。例如有机物和O2是有氧呼吸的底物这一表述是有氧呼吸的一个要点。通常作为一个化学反应,当一个底物减少时,另一个底物的消耗量也会相应地降低,所以选项C正确。 3.2 应用性  运用所学知识解释和解决生活、生产以及自然界中一些生物学问题的能力,从能力的角度思考,其考查的是理论联系实际、学以致用的能力,见例3(2018年高考理综全国Ⅲ卷第32题)。 例3,下图是某农业生态系统模式图。   图2某农业生态系统模式图 据图回答下列问题: 1)蚯蚓生命活动所需的能量来自于生活垃圾中的___________(填“有机物”“或无机物”)。生活垃圾中的细菌和真菌属于分解者,在生态系统中分解者的作用是____________。 2)根据生态系统中分解者的作用,若要采用生物方法处理生活垃圾,在确定处理生活垃圾的方案时,通常需要考虑的因素可概括为3个方面,即________________。 3)有机肥在土壤中经分解、转化可产生NO3-,通常植物根系对NO3-的吸收是通过________________运输完成的。 答案:1)有机物将动、植物遗体和动物的排遗物分解成无机物; 2)待分解垃圾的性质,引进的分解者生物的种类,处理环境的理化条件; 3)主动。 说明:本题的第2小题是一个比较典型的体现应用性的试题。其主旨是考查学生应用已学过的生态系统中分解者作用的理论(分解者能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物),思考设计垃圾处理方案要考虑的因素。将有机物分解成无机物属于化学反应,其是完成垃圾处理的核心环节。从化学反应的角度看,反应物的性质(如垃圾的性质),反应条件(如温度),以及参与反应的生物是与反应完成密切相关的因素。从这一分析可以比较容易地得到试题的答案,题目对逻辑推理能力要求较高。 3.3 综合性  综合性主要体现在试题要求考生能够运用不同的知识(或同一知识不同深度的内容)对问题进行分析和解决。要求考生具有将种类不同而有关联的事物组合在一起对某些问题进行分析和处理,例如对于植物体内有机物积累的问题,除了从光合作用的角度思考物质的合成外,还要考虑呼吸作用引起的物质分解过程。再如植物体内ATP的形成,既要考虑到有氧呼吸和无氧呼吸过程,又要考虑到光合作用光反应过程。除运用不同的知识(如光合作用和呼吸作用)分析和解决问题外,还要考虑到运用同一知识不同深度的内容分析和解决问题,见例4(2017年高考理综全国Ⅰ卷的第30题)。 例4,植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制,光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题: 1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低,原因是_______________。甲种植物净光合速率为0时,乙种植物净光合速率  (填“大于0”“等于0”或“小于0”)。 2)若将甲种植物密闭在无O2但其他条件适宜的小室中,照光培养一段时间后,发现植物的有氧呼吸增加,原因是__________________。 答案: 1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量,使密闭小室中CO2浓度降低,光合速率也随之降低       大于0; 2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加,而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节,所以当O2增多时,有氧呼吸会增加。 说明:本题第1小题第1个空格与“密闭小室中植物在光下光合速率降低原因”有关,这一设问体现了“综合性”的一个方面,即运用不同的知识分析和解决问题。回答这一问题,考生需要考虑“植物在光下通过光合作用对CO2的吸收、呼吸作用对CO2的释放,以及吸收量大于释放量等因素。 本题第2小题体现了“综合性”的另一个方面,即运用同一知识不同深度的内容分析和解决问题。回答这一问题,考生既需要考虑光合作用能释放O2又要考虑有机物分解产生的NADH与O2结合形成水是完成呼吸作用的重要环节。若只回答光合作用能释放O2,O2是呼吸作用的底物,而不回答NADH与O2结合形成水是完成呼吸作用的重要环节,则认为不够全面和深入,也就是说综合性在生物学科高考中也有对知识掌握程度深浅的考虑。 3.4 创新性  通常,创新性思维是指打破固有的思维模式,从新的角度、新的方式进行思考,得出不一样的且具有创造性结论的思维模式。生物学科高考中提到的创新大致有2个方面的含义,一是考查学生的创新能力,二是试题在设计上有所创新。目前生物学科高考中对学生创新能力的考查主要体现在对创新思维中某些要点或要素的考查。例如试题考查的核心是依据新事实或新证据进行判断,提出新观点,得出新结论,而且这个“新”主要是指考生在中学阶段没有遇到或学到的观点或结论。试题在设计上有所创新可以理解为试题的新颖性,从具体的实例来说,假设过去的实验题,是让考生设计实验,写出简单的实验思路,现在的则是向考生提供有缺陷的实验方案,让考生评价实验方案,指出不足、写出理由并改正。假如过去的遗传试题,让考生根据杂交实验结果推测株高受几对等位基因控制,依据是什么?在F2中矮茎紫花植株的基因型有几种?矮茎白花植株的基因型有几种?现在的遗传题则是让考生回答根据某同学的实验,能否证明控制黄体的基因位于X染色体上,并表现为隐性?这种改变关注的是新颖性,是试题新颖性的增加,可以认为试题的设计思路有所创新,不可以认为其能考查学生的创新能力。此外,平时提到的试题有新意,不模式化、常规化和套路化,主要指的也是新颖性,有新意的设计理念在某种程度上,也可以避免押题和猜题,有利于试题的保密。本文提到的创新性包括考查学生的创新能力,也包括试题设计思路的创新即新颖性增加。比较考查创新能力和提高试题新颖性这2个要求,可以发现,后者似乎容易做到。从过去的生物学科高考试题看,比较典型的考查创新能力的试题其测量考生的主要是批判性思维能力,并将论据、论点等作为切入点对试题进行设计,见例5(1999年高考生物学第50题)。 例5,“关于生命起源的问题至今仍是科学家们不断探索的问题。1953年,美国学者米勒(S.L.Miller)进行了模拟实验,开辟了通过实验研究生命起源的新途径。60年代以来,相继发现了一些新的科学事实。1969年‘阿波罗11号’登月成功,经研究揭示,月球表面的许多环形山是陨石坑。它们是在月球刚形成时被大量天体撞击造成的。这表明太阳系初期,天体碰撞频繁,地球也不会例外。可以推测,那时地壳比较脆弱,到处火山爆发,地球表面温度极高,即使有少量的CH4和NH3放出,也会立刻被高温和极强的紫外辐射裂解为CO2、H2和N2。本世纪七八十年代,科学家发现了35亿年前的、由多细胞组成的、结构较复杂的丝状微化石。由此可推断,生命起源可能在40多亿年前就已经发生,那时地球刚形成不久。天文学家已发现了数十种星际分子(是指存在于星际空间的分子),它们大多是有机化合物。1969年坠落在澳大利亚麦启逊镇的陨石中含有氨基酸……” “请结合米勒的实验,指出以上资料哪些不支持米勒实验的结论,并简要说明。” 答案:“米勒模拟原始地球的条件,用CH4、NH3等合成了氨基酸等小分子有机物,证实在生命起源的过程中,在原始地球的条件下,由原始大气中的无机小分子生成有机小分子物质是可能的。 资料表明,早期地球表面温度极高,原始大气中不可能存在CH4、NH3等物质,因此,这一资料不支持米勒实验的结论。资料还显示,星际分子大多数是有机物,所以,地球上最早出现的有机物可能来自星际分子,而不是来自地球,这对米勒实验证实的结论也提出挑战。” 说明:试题以科学家对生命起源问题研究的新成果作为论据,将学生在高中阶段已经学过的“米勒实验”的结论作为论点,让考生指出科学研究的新成果中哪些不支持米勒实验的结论。似乎有传统观点被新论据否定之意。 总之,生物学科高考评价体系的构建是一个动态的过程,是一个不断完善的过程,也是一个需要体现实事求是精神的过程。本文希望抛砖引玉,为新时期生物学科高考评价体系的构建提供参考。来源:《生物学通报》2019年第1期       
 0   0  187天前
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指向科学探究素养测评的高考生物学试题探析 郭学恒(教育部考试中心)  李东海(国家开放大学)   摘  要 彰显生物学科特质的科学探究素养是中学生物学教学培育、高校区分选才、高考生物学考查的目标。本文深度剖解高考试题典例,解析科学探究素养考查的命题意涵,明确高考考查科学探究素养的维度。 关键词 科学探究素养测评高考生物学   科学探究是生物学学科核心素养重要元素,体现了生物学科实验科学的鲜明底色,是高考考查的重要目标,也是科学工作的核心和基本范式、学习科学的有效途径。科学探究的亲历体验过程有助于学生深入理解核心概念,有助于提高创新意识。对科学探究素养表现的测评可作为高校人才选拔的重要依据,也是高考考查实验探究关键能力的切入点。高考全国卷生物学试题凸显素养导向,彰显学科特色,发挥育人功能,强化能力考查。对科学探究素养的考查有助于学生科学探究素养的发展,助力学生适应时代变革和支撑其长远关键能力发展的培育。 1 由果溯因,支撑结论的依据充分性 例1(2019年高考理科综合全国I卷第29题)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理,该植物根细胞中溶质浓度增大,叶片中的脱落酸(ABA)含量增高,叶片气孔开度减小。回答下列问题。 (1)经干旱处理后,该植物根细胞的吸水能力 与干旱处理前相比,干旱处理后该植物的光合速率会____________,出现这种变化的主要原因是____________。       有研究表明:干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料,设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。 评析:本题要求考生设计实验验证植物在干旱逆境条件下导致气孔关闭的直接因素是ABA而非缺水。考虑考生当前的认知水平,为避免因考生不熟悉突变体的应用而未能顺利作答,试题给出ABA缺失突变体作为实验材料。试题多处表述为考生顺利作答设置提醒,如“叶片气孔开度减小”即暗含实验方案中的检测指标可为气孔开度。根据题目要求确认干旱条件下ABA是引起气孔开度减小的直接因素,即在干旱条件下植物中的ABA直接引起气孔开度减小;无ABA时气孔开度不会减小,若补充ABA可使气孔开度减小。ABA是此问题的单一变量,对照组和实验组的差别在于是否有ABA。简言之,分别在有无ABA的干旱条件下测定气孔开度变化即可,即表1中①和②。题目要求使用ABA缺失突变体(无ABA)为实验材料,对ABA缺失突变体喷施ABA之后(相当于正常植株)即可得实验所需两组材料,即②和③。厘清这一验证思路可设计出实验方案,即对ABA缺失突变体喷施ABA之后气孔开度减小,对照组因缺乏ABA而其气孔开度不变。对缺失突变体补充相应缺失因子后可使突变体恢复相关机能,此类回复实验是验证基因功能的重要思路。该试题对缺失突变体的应用有助于激发考生思考,从多个角度制定解决问题的方案,对科学探究素养进行有效测量。 2 控制变量,检测方法的简约可行性 例2(2019年高考理科综合全国Ⅲ卷第29题)氮元素是植物生长的必需元素,合理施用氮肥可提高农作物的产量。回答下列问题。 (1) 植物细胞内,在核糖体上合成的含氮有机物是__________,在细胞核中合成的含氮有机物是__________,叶绿体中含氮的光合色素是__________。 (2)农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮(NH4+)和硝态氮(NO;))已知作物甲对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源)中NH4+和NO;的吸收具有偏好性(NH4+和NO;同时存在时,对一种离子的吸收量大于另一种)。请设计实验对这种偏好性进行验证,要求简要写出实验思路、预期结果和结论。 评析:氮元素是植物生长所必需的矿物元素,是施用化肥常含有的元素,合理施肥可提高产量、降低成本、保持水土。本题探究农作物偏好吸收的氮元素主要形式。根据题目所述偏好性的含义,两种含氮离子NH4+和NO3-同时存在时该种农作物对其中一种离子的吸收量大于另一种。为了比较这两种离子的吸收量,应保持两种离子的初始浓度一致。为了降低作答难度,避免因初始浓度有差异而造成后续结果分析的困难,试题给出以NH4NO3作为唯一氮源进行实验,保证培养液中NH4+和NO3-初始浓度一致。据此可将该种农作物置于NH4NO3作为唯一氮源的培养液中进行培养,一段时间后检测该种农作物对两种离子的吸收量。植物吸收NH4+、NO3-后会转化为其他分子,且植物体内有多种含氮分子;若要对吸收的NH4+、NO3-和植物体内原有的氮元素加以区分会较为复杂和困难,由此引导考生思考简单可行的实验方案。例如,可检测培养液中两种离子的剩余量,余量低的离子即为该种农作物偏好吸收的形式(表2)。此种方案显著易于前者,且操作简便。 另外,对离子吸收偏好性还可检测培养液pH变化以达成验证目的。由于植物细胞内总电荷数需维持相对平衡,当植物细胞吸收某种离子时伴随着带同种电荷及相同电荷数离子的排出,或伴随着带相反电荷及相同电荷数离子的吸收。植物选择性吸收NH4+时,伴随着H+的排出或C1-等阴离子的吸收,土壤溶液(或培养液)H+浓度升高、pH下降;植物选择性吸收NH4+时,伴随着H+的吸收或HCO3-等阴离子的排出,土壤溶液(或培养液)H+浓度下降、pH升高。用NH4NO3作为唯一氮源的培养液培养该种农作物,一段时间后检测溶液pH变化,即可确定其偏好性。若溶液pH下降,则植物排出较多H+偏好吸收铵态氮(NH4+);若溶液pH升高,则植物吸收较多H+植物偏好吸收硝态氮(NO3-)(表2)。相对于检测溶液中NH4+和NO3-溶液pH检测更简便易行。 3 思索周全,事象归因的多重可能性 例3(2019年高考理科综合全国Ⅳ卷第27题)在适宜条件下,测得的某植物根细胞对a、b两种物质的吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图所示(a、b两条曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率)。回答下列问题。 (1)根据实验结果发现a是通过自由扩散方式跨膜运输的。自由扩散的含义是_______________。 (2)实验结果表明:当外界溶液中b的浓度达到一定数值时,再增加b的浓度,根细胞对b的吸收速率不再增加。可能的原因是____________。 (3)王同学据图认为b的跨膜运输方式是主动运输,李同学则认为是协助扩散。请设计实验确定王同学的判断是否正确。要求简要写出实验思路、预期结果和结论。 评析:植物细胞物质跨膜运输方式根据是否消耗能量分为不消耗能量的被动运输和能量偶联的主动运输两类。自由扩散(简单扩散)是一些非极性小分子(如O2、CO2)顺着跨膜电化学势梯度直接穿过细胞膜,运输方向是由电化学势梯度决定的,不需要载体协助,不消耗能量。协助扩散是离子或分子通过跨膜运输蛋白的协助进行跨膜转运,不直接消耗能量。主动运输是离子或分子与消耗水解ATP的能量相偶联,需要运输蛋白进行转运,逆电化学势梯度。 根据跨膜运输方式的特点可知,植物细胞经自由扩散方式吸收物质的吸收速率主要影响因素是物质浓度,外界物质浓度越高,吸收速率越大,两者呈线性正相关关系,如图中曲线a。协助扩散和主动运输的共同之处在于均需要运输蛋白。经运输蛋白转运的离子或分子需要与运输蛋白结合后进行,因而运输速率受运输蛋白量的影响。当物质浓度较低时,运输蛋白未被饱和,吸收速率的限制因子是物质浓度,运输速率随物质浓度的增加而增大;当物质浓度较高使所有运输蛋白达到饱和状态时,吸收速率的限制因子是运输蛋白数量,即使物质浓度增加,吸收速率不再增加,达到吸收速率饱和状态,如图中曲线b。即运输蛋白介导的物质吸收具有饱和效应的特征。 由此可知,曲线b表示运输蛋白介导的物质运输,可能是协助扩散、可能是主动运输。进一步确定曲线b所代表的物质运输方式,即区分协助扩散和主动运输。两者的主要区别在于是否需要能量。限制能量供应时,若物质吸收速率受影响而下降,说明曲线b表示主动运输;若物质吸收速率不受影响,说明曲线b表示协助扩散。 此处解决问题的关键在于识别曲线b所代表运输方式的多重可能性及其主要区别。题目通过两位同学的假设告之两种可能的运输方式,仅要求设计实验加以区分。实验设计的关键在于找准限制因子、选取可行的检测方法。选择是否需要能量而未选择电化学势浓度梯度方向,是由于后者不便于检测。 4 重构思绪,巧用图表的直观自明性 例4(2019年高考理科综合全国Ⅱ卷第31题)回答下列与生态系统相关的问题。 (1)在森林生态系统中,生产者的能量来自于______________,生产者的能量可以直接流向______________(答出2点即可)。 (2)通常,对于一个水生生态系统来说,可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量,可在该水生生态系统中的某一水深处取水样,将水样分成三等份,一份直接测定O2含量(A);另两份分别装入不透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中,密闭后放回取样处,若干小时后测定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。据此回答下列问题。 在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下,本实验中C与A的差值表示这段时间内________________;C与B的差值表示这段时间内________________;A与B的差值表示这段时间内________________。 评析:能量流动是生态系统的基本功能,是驱动物质循环和信息传递的动力。生态系统的能量源于生产者固定的能量,主要是通过光合作用将太阳能转化而贮存的化学能。能量流动的主要特征是单向流动、逐级递减,始于生产者固定的能量可因植食性动物取食而流向初级消费者,可供生产者自身生命活动的运行,可被分解者分散,还可耗散于环境中。 与生产者相关的能量流动途径有5个,1个流入源,4个流出向。 总初级生产量(GP)是指生产者所固定的所有能量总和,包括可用于生产者生长和生殖的净初级生产量(NP)和生产者呼吸所消耗的能量(R),其关系是: GP=NP+R 初级生产量的测定方法较多,其中氧气测定法(黑白瓶法)多用于水生生态系统。植物进行光合作用光解H2O产生O2进行呼吸作用消耗O2,可通过测定O2的量以衡量该生态系统的初级生产量。题目所述实验操作即采用黑白瓶法测定水生生态系统的初级生产量(图1))A为初始水样中的O2含量,是基准。不透光瓶因缺乏光照不能进行光合作用,没有生产者产生O2而只有呼吸作用消耗O2,因此B为这段时间内呼吸量消耗O2后的剩余量。透光瓶中生产者既进行光合作用产生O2,又通过自身呼吸代谢消耗O2,因此C表示这段时间内生产者经过光合贮存和呼吸消耗后积累所达的O2量。 由此可知,A-B表示该段时间内生产者呼吸作用耗氧量,即呼吸量(R);C-A表示该段时间内生产者净光合作用的放氧量,即净初级生产量(NP);C-B表示生产者总光合作用的放氧量,即总初级生产量(GP))由 NP+R =(C-A)+(A-B)= C-B = GP 本题关键在于明确所测数据表示该状态下O2余量,数值之差有意义;光是光合作用的必要条件;生产者在进行光合作用释放O2的同时进行呼吸作用消耗O2,呼吸作用产生能量是维持生命活动进行的必要条件。 据高考考后调研情况,考生对C与B差值的判定较为困难,说明对相关概念的理解不够深入,或许可简要作图助于明晰思路。来源:《生物学教学》2020年第2期    
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高考生物对逻辑思维能力的考查探析 郭学恒(教育部考试中心) 摘  要:逻辑思维能力是高素质人才应当具备的基本能力,是高中教育和高考考查的重要目标。高考生物科注重依托学科特色明显的实验与探究的能力目标、遗传学内容的知识目标,设置解释归因和推理判断的作答任务,实现对逻辑思维能力的有效考查。 关键词:高考;生物;新课标;逻辑思维能力   逻辑思维能力是指正确、合理思考的能力,包括对事物进行观察、比较、分析、综合、抽象、概括、判断、推理的能力,以及采用科学的逻辑方法、运用科学的逻辑规则准确而有条理地表达思维过程的能力。逻辑思维能力可视作解决问题能力的核心要素,突出表现为能够解决较复杂的问题。作为一种高阶思维能力,逻辑思维能力影响学业成就的层级同。逻辑思维能力是培育自主研习、发展核心素养、支撑未来发展的核心能力之一,培育逻辑思维能力、养成逻辑思考习惯有益于促进个人成才、达成育人目标、顺应时代发展。逻辑思维能力的进阶有助于获取新知、应用已知、建构观点,在当前讲求独立学习、自主学习、终身学习的趋势下,逻辑思维能力的养成和发展备受关注,是高等教育阶段着重强化的教育目标。上接高等教育、下连基础教育的高考发挥着为国选才、服务高校选拔的功能,其考查目标的确立反映了高等教育的诉求、引领着基础教育的方向。高考对逻辑思维能力的考查,反映了高校对学生逻辑思维能力的现实需求,折射出逻辑思维能力在中学教学中的关键地位。 1 高中课程标准与高考聚焦逻辑思维能力 1.1 课程标准提出培养学生的逻辑思维能力 依托高中科学课程的内容体系,被课程标准视作主要课程目标的逻辑思维能力可得到养成和发展。2017年版的普通高中课程标准(以下简称“新课标”)以发展学生核心素养为统摄,凸显对逻辑思维能力的要求。例如,生物学新课标在“科学思维”这一核心素养要求下,提出“归纳与概括”“演绎与推理”的逻辑思维能力要求;化学新课标在“证据推理与模型认知”这一核心素养要求下,提出“通过分析推理加以证实或证伪;建立观点、结论和证据之间的逻辑关系”;物理新课标在“科学思维”这一核心素养要求下,提出抽象概括、分析综合、推理论证的逻辑思维要素。由此可见,生物、化学、物理等科学课程强调逻辑思维能力,而且尤其注重基于证据的分析和推理能力。 1.2 高考凸显考查学生的逻辑思维能力 在快速发展的新时代,社会发展对高素质人才的需求不断扩大,对人才的素质要求逐步提升。逻辑思维能力作为21世纪人才的核心能力之一,备受高校重视,许多高校构建了系统的逻辑思维教育体系,旨在培养和提高学生的逻辑思维能力气高考在考试内容与形式的发展过程中,经历了由知识立意到能力立意的演变,这与时代发展和社会需求相适应。为顺应社会发展对人才需求的变化,高考也加强了对逻辑思维能力的考查,如:高考语文近年来创新题型设计,尝试考查逻辑思维能力;高考数学强调考查空间想象能力、抽象概括能力、推理论证能力、运算求解能力、数据处理能力。这些能力多方位覆盖了逻辑思维能力要素(包含观察、分析、抽象、概括、推理、论证、判断等形式),彰显数理逻辑的学科特色;高考生物对理解能力、实验与探究能力的考查,要求考生能够比较、分析、综合、解释、推理、判断和概括,体现了对逻辑思维能力考查的关注。 2 高考生物考查逻辑思维的能力目标与知识内容 2.1 基于实验探究能力考查逻辑思维能力 科学实验探究过程所涵盖的问题剖解、思路构建、方法选取、结果分析、结论概括均需要严密的逻辑思考、恰当推理、概括总结等活动。高考生物对实验与探究能力的考查可实现对逻辑思维能力的测评。实验与探究能力要求能对实验现象和结果进行分析和解释,分析和解释即为逻辑思考与信息加工的过程。分析是对获取和分离出的关键信息进行剖析,是对输入信息的处理;解释是对信息处理过程和结果进行描述,是对输出内容的呈现。对生物学实验的分析和解释,不仅考查对学科理论知识的理解以及在实验情境中的应用,还考查表达能力。此外,高考生物学科的实验与探究能力还要求能对简单的实验方案作出恰当的评价和修订。评价和修订是高阶能力,需要在具备核心知识、掌握关键技能的基础上分析问题、制定方案、预估风险、提出对策,逻辑思维能力贯穿其中。实验方案的设计思路指向实验目的,是为达成实验目的而做。所用实验方法、检测参数作为分析问题和得出结论的依据和参照,对所用方法的精准识别、所得结果的恰当解释均需严密的逻辑思维能力。对实验方案的恰当评价与修订是要对实验方案的合理性、可行性等方面进行考量、预判、完善,这些行为的活动基础是严密、连贯的逻辑思维能力。在试题设计时可选取指向逻辑思维能力的问题,设置相应的分析、解释、评价、修订等作答任务,实现逻辑思维能力水平的测量。 2.2 基于遗传现象分析考查逻辑思维能力 在高考生物的考查内容中,遗传学侧重考查逻辑思维能力。对遗传学问题进行分析和预测的主要方法是基于对遗传规律的推理,例如,对一对相对性状的显隐性判断,表现型相异的纯合体亲本杂交产生的F1表现型为显性性状,表现型相同的亲本产生子代表现出的新性状为隐性性状,则亲本性状为显性性状;又如,对于家族遗传病的分析,可根据父母的基因型或表现型推测生育子女的患病概率,增强产前诊断的针对性,对优生优育、家庭幸福有重要的现实意义。因此,高考生物在考查遗传学内容的同时,也考查了学生的逻辑思维能力。 3 高考生物考查逻辑思维能力的试题举例 高考区分选拔的功能属性和高校选才依据的内源属性要求高考具有一定的难度和较好的区分度。根据考试内容和考查目标,设置合适的作答任务是测评目的达成的有效方式。根据近年高考生物实测数据和考后反馈,解释归因和推理判断类试题考查效度较高,可有效评价考生的逻辑思维能力水平。 3.1 解释归因斐试题 解释归因类试题既可有效考查逻辑思维能力,还可考查学生的精准表达能力。该类试题要求学生综合运用所学知识、能力和素养,对观察到的现象、拟解释的问题、结论的原因进行分析、推理,并运用准确、恰当的语言表达出思维轨迹与结果,能够反映学生逻辑思维能力的水平,如例1。 例1(2017年高考理科综合能力测试全国Ⅲ卷第31题) 为研究胰岛素的生理作用,某同学将禁食一段时间的实验小鼠随机分为A、B、C、D四组,A组腹腔注射生理盐水,B、C、D三组均腹腔注射等量胰岛素溶液,一段时间后,B、C、D三组出现反应迟钝、嗜睡等症状,而A组未出现这些症状。回答下列问题。 (1)B、C、D三组出现上述症状的原因是 ____________。 (2)B、C、D三组出现上述症状后进行第二次注射,给B组腹腔注射生理盐水;为尽快缓解上述症状,给C组注射某种激素、给D组注射某种营养物质。那么C组注射的激素是____________,D组注射的营养物质是____________。 (3)第二次注射后,C、D两组的症状得到缓解,缓解的机理分别是___________。 例1创设胰岛素生理作用的探究情境,要求解释注射胰岛素溶液后小鼠出现反应退钝、嗜睡等症状的原因。解释归因的作答任务设置可考查学生逻辑思维的严密性,即原因与表象之间的关联认知水平;对作用机理的考查,既可考查学生对生物学现象的深层认知,又可考查由表及里的逻辑思维能力。 3.2 推理判断斐试题 推理是较为明显体现逻辑思维的形式,是基于已知规律、客观关系、数学运算等进行合理演绎,找出谬误、得出结论、探求未知。例如,高考生物对遗传现象及遗传学问题的考查,需调用遗传规律、把握遗传特征,由此得出对现象的深层认知或问题的解决方案,如例2。 例2(2018年高考理科综合能力测试全国口卷第32题) 某种家禽的豁眼和正常眼是一对相对性状,豁眼雌禽产蛋能力强。已知这种家禽的性别决定方式与鸡相同,豁眼性状由Z染色体上的隐性基因a控制,且在W染色体上没有其等位基因。回答下列问题。 (1)用纯合体正常眼雄禽与豁眼雌禽杂交,杂交亲本的基因型为____________;理论上,此个体的基因型和表现型为____________,F2雌禽中豁眼禽所占的比例为____________。 (2)为了给饲养场提供产蛋能力强的该种家禽,请确定一个合适的杂交组合,使其子代中雌禽均为豁眼,雄禽均为正常眼。写出杂交组合和预期结果,要求标明亲本和子代的表现型、基因型。 (3)假设M/m基因位于常染色体上,m基因纯合时可使部分应表现为豁眼的个体表现为正常眼,而MM和Mm对个体眼的表现型无影响。以此推测,在考虑M/m基因的情况下,若两只表现型均为正常眼的亲本交配,其子代中出现豁眼雄禽,则亲本雌禽的基因型为__________,子代中豁眼雄禽可能的基因型包括__________。 例2(1)题要求根据亲本的性状、基因位置、遗传方式推测亲本的基因型,再根据亲本基因型推测F1及F2的相关情况,该题通过铺设层层深入、自上而下的思维路径,引导考生依循遗传学问题的正向思维方式进行推理;(2)题关照问题导向,给出拟解决的问题,要求写出符合要求的杂交组合,考查反向推理的思维能力;(3)题增加表现型的影响因素,拓展思维深度与广度,要求在M/m基因的影响下推测母本基因型和子代中豁眼雄禽可能的基因型。 逻辑思维能力是基础教育和高等教育落实育人目的的培育目标,是高素质人才应当具备的基本能力,也是日常生活中频繁应用的思维方式。高考对逻辑思维能力的考查,体现高校选才要求,引导基础教育教学着力提升学生的逻辑思维能力水平,助力学生终身发展。逻辑思维能力是生物学科核心素养的应有之义,是科学思维素养的重要内容,高考生物学科应积极探索命题理念,创新试题考查方法,更加科学、精准地测量学生的逻辑思维能力,助力学生综合素养的发展。 来源:《中国考试》2019年第9期
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高考生物遗传学试题考查方式解析 教育部考试中心 郭学恒 赵轩 摘  要 遗传学是高考生物学试题的重要组成部分。高考生物遗传学试题从学科属性出发,依托涵盖知识、能力和素养的考查目标,科学设计考查方式,通过问题描述考查核心概念,图文结合丰富信息呈现形式,设置解释归因任务考查理解深度,从而综合评价学生学科素养发展的水平,引导正确的素养培育与生物学学习方式。 关键词 高考;遗传学;考查目标;设问方式   遗传学所涉内容宽泛,思维方式独到,是生物学的核心模块之一,亦是高考生物考查的主要内容之一。对遗传学的学习和理解,有助于学生对生命科学的深层认知和生物学科特征印象的整体构建。高考生物遗传学可考查的内容丰富、途径多样,能体现考生生物学科素养层级。深入分析高考生物遗传学试题的内涵特质和考查方式,将其内化的育人选才和引导教学功能进行外显,有利于生物学素养培育目标的达成和高考人才区分功能的实现。 1 遗传属性:生命特质,运用概率 1.1 彰显生命特质,服务区分选拔 遗传是生命体的显著征象。“龙生龙,凤生凤”形象地描述了生物的遗传现象。生物区别于非生物的主要特征之一是可通过生殖繁育过程将遗传信息传递给子代。历经漫长的进化与适应过程,生物的遗传方式采用多种生殖策略实现,如雌雄配子融合的有性生殖、个体复制的无性生殖;遗传信息的载体不限于广为人知的DNA,RNA病毒和朊病毒遗传方式的发现拓宽了学科视野。遗传学的发展过程有着严整的科学思维,体现了人类认知生命规律的探究精神和社会责任。遗传学具有庞大的知识网络,丰富了生命科学的内涵。生物学教学大纲、《普通高中生物课程标准(实验)》及《普通高中生物学课程标准(2017年版)》均把“遗传”列为必修内容的独立模块,凸显遗传学在高中生物学教学中的关键地位。课程标准(2017年版)中还融入了遗传学领域前沿的表观遗传学内容,拓宽了中学遗传学的认识范围。认识生物的遗传现象、了解遗传规律、分析遗传特征,是形成生物学科思想与观念、培育生物学科素养的重要途径。历年高考实测数据显示,遗传学试题区分度较高,可对考生进行有效的区分和选拔,助力高考服务选才核心功能的实现。 1.2 应用数学工具,凸显学科交叉 基于生物学的自然科学属性与数学的工具性特点,遗传规律的探究涉及数学学科的概率统计知识,如有性生殖的亲代与子代之间性状遗传可通过数理统计的方法发现其规律。掌握概率统计等相关知识,是准确理解遗传规律的前提。遗传学问题的考查,客观渗透了数学学科的推理论证、运算求解、数据处理等关键能力,有助于促进多学科的知识融合、跨学科的交叉应用,增强学生学有所用的获得感。对数学工具的应用,有助于逻辑推理思维方式的形成和数据分析能力的提升,可加强生物学现象的认知层级和生物学规律的阐释水平,促进科学思维的养成和生物学学科核心素养的培育。 1.3 合理位序配置,优化应考表现 遗传学试题总体偏难,题序位次相对靠后。根据2014—2018年高考理科综合全国卷生物试题的实测统计数据可知,遗传学试题相对较难,零分人数占比较高(图1)。 在2014-2018年高考理科综合全国卷中遗传学试题多为选择题第6题、非选择题第32题(图2)。 这种试题的排列方式,旨在为考生营造试题由易到难的作答感受,优化受试者的作答表现和解决相对复杂问题时的应考状态,以便更真实地反映其学业水平,也有利于考试测量功能的有效发挥与高考选拔目标的达成。根据实测数据、考后调研、中学师生座谈情况可知,遗传学试题零分人数占比较高的原因一是考生对计算类题目的“原生恐惧”,二是理科综合试题作答时间有限的“主动放弃”。遗传学试题通常需要一定的分析推理过程,但涉及的数字及运算过程均较为简单,其主要考查目标是学生对遗传规律的理解和运用能力。 2 考查目标:三维一体,综合评价 高考课程标准卷理科综合生物试题共须作答11道题。在有限的测量长度下实现精准评价学生学业水平所达到的程度,对考查目标的实现、试题质量与形式提出较高要求。高考生物对遗传学内容的考查覆盖知识、能力和素养3个层面,综合考查学生生物学的学业成就在遗传学维度的表现水平。 2.1 知识 知识是能力提升及素养培育的基石,对遗传学各部分知识的理解与整合是解决实际问题的前提。高考生物遗传学知识主要包括遗传的分子基础(DNA、基因、转录和翻译等)、遗传的细胞基础(减数分裂、动物配子的形成、受精等)、遗传的基本规律(分离定律、自由组合定律、基因与性状的关系、伴性遗传等)、生物的变异(基因突变、基因重组、染色体变异等)以及人类遗传病等内容。在上述知识中,除“人类遗传病”之外,其他的考查要求均为理解和综合运用,高考考查要求程度较高,反映出中学教学和高校选拔对遗传学学习的高位目标和现实需求。例1考查包括单基因遗传病、伴性遗传、性状的显隐性及基因频率等多项知识内容的理解与综合,作答所需的知识储备须扎实严密,符合高考生物学对遗传学知识的要求层级。 例1(2016年高考全国I卷第6题)理论上,下列关于人类单基因遗传病的叙述,正确的是( D ) A.  常染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率 B.  常染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率 C.  X染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率 D.  X染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率 2.2能力 高考生物学的能力考查目标包括理解能力、实验与探究能力、获取信息的能力和综合运用能力,遗传学试题所考查的能力维度涵盖了上述4个能力目标。理解能力的考查层级较多,是例1考查的主要能力目标,是与例2类似略复杂试题解题的前提和基础。例2(1)要求根据给定条件推断显性性状并指出判断依据,考查理解能力所要求的表述、解释和推理能力,对此类归因表述能力的考查可充分反映考生的理解层级和精准表达能力,是目前高考生物学试题所积极引导的教学方向,旨在引导学生注重培养基本的科学品质。 例2(2018年高考全国I卷第32题)果蝇体细胞有4对染色体,其中2,3,4号为常染色体。已知控制长翅/残翅性状的基因位于2号染色体上,控制灰体/黑檀体性状的基因位于3号染色体上。某小组用一只无眼灰体长翅雌蝇与一只有眼灰体长翅雄蝇杂交,杂交子代的表现型及其比例如表1。 表1 眼 性别 灰体长翅∶灰体残翅∶黑檀体长翅∶黑檀体残翅 1/2有眼 1/2雌 9∶3∶3∶1 1/2雄 9∶3∶3∶1 1/2无眼 1/2雌 9∶3∶3∶1 1/2雄 9∶3∶3∶1   回答下列问题: (1)  根据杂交结果, 不能 (填“能”或“不能”)判断控制果蝇有眼/无眼性状的基因是位于X染色体还是常染色体上。若控制有眼/无眼性状的基因位于X染色体上,根据上述亲本杂交组合和杂交结果判断,显性性状是 无眼 ,判断依据是  只有当无眼为显性时,子代雌雄个体中才都会出现有眼与无眼性状的分离  。 (2)  若控制有眼/无眼性状的基因位于常染色体上,请用上表中杂交子代果蝇为材料设计一个杂交实验来确定无眼性状的显隐性(要求:写出杂交组合和预期结果)。杂交组合:无眼×无眼。预期结果:若子代中无眼∶有眼=3∶1,则无眼为显性性状;若子代全部为无眼,则无眼为隐性性状。 (3)  若控制有眼/无眼性状的基因位于4号染色体上,用灰体长翅有眼纯合体和黑檀体残翅无眼纯合体果蝇杂交,F1相互交配后,F2中雌雄均有 8 种表现型,其中黑檀体长翅无眼所占比例为3/64时,则说明无眼性状为 隐性 (填“显性”或“隐性”)。 设计实验方案的问题任务可实现对实验与探究能力的考查。例2(2)设定问题的限制条件,要求通过杂交实验判断性状的显隐性,即对简单的生物学事实进行探究,并要求对杂交实验的结果进行分析和解释;例3(2)引入养殖场高产蛋禽育种的生产问题,要求设计杂交组合达到高产目标,对遗传学问题进行初步探究。对实验与探究能力的考查,可引导生物学教学重视实验探究,加强科学探究和科学思维的训练,助力学生综合科学品质的提升。 获取信息能力的考查体现在对题目中关键信息的有必处理或运用所学知识对相对陌生信息进行分析并加以应用,从而解决问题。在遗传学非选择题如例2和例3中,题干描述了问题情境及关键信息,如控制性状的基因所在的染色体位置、杂交组合的亲本类型、子代的表现型及比例等,作答时需要对此类信息进行有效处理,找准问题核心、追溯问题缘由、厘清解题路径。此外,对相对陌生信息的理解和应用是考查获取信息能力的主要目标,如例3(3)引入影响性状的M/m基因,增加了性状预测的考虑维度,要求准确把握该因素条件下的结果预测,实现了对获取信息能力的考查。 综合运用能力的考查讲求理论联系实际,要求学生运用所学知识和技能解决生活和生产中的实际问题。例3(2)提出了家禽饲养场为获取高产蛋雌禽高效育种方案制定的问题,这需要设计简单快速的杂交方案实现育种目的。雏禽性别一般不易通过外形区分,若使雌禽均表现为豁眼即可快速甄别,且可一并获得产蛋能力强的豁眼雌禽。此举可提高生产效率、降低生产成本、增加饲养厂的经济收益,是采用遗传学方法科学制定高效生产策略的典例。 例3(2018年高考全国Ⅱ卷第32题)某种家禽的豁眼和正常眼是一对相对性状,豁眼雌禽产蛋能力强。已知这种家禽的性别决定方式与鸡相同,豁眼性状由Z染色体上的隐性基因a控制,且在W染色体上没有其等位基因。 回答下列问题: (1)用纯合体正常眼雄禽与豁眼雌禽杂交,杂交亲本的基因型为 ZAZA,ZAW ;理论上,F1个体的基因型和表现型为 ZAW,ZAZa ,雌雄均为正常眼 ,F2雌禽中豁眼禽所占的比例为 1/2 。 (2)为了给饲养场提供产蛋能力强的该种家畲,请确定一个合适的杂交组合,使其子代中雌禽均为豁眼,雄禽均为正常眼。写出杂交组合和预期结果,要求标明亲本和子代的表现型、基因型。  杂交组合:豁眼雄禽(ZaZa)x正常眼雌禽(ZAW);预期结果:子代雌禽为豁眼(ZaW),雄禽为正常眼(ZAZa)。 (3)   假设M/m基因位于常染色体上,m基因纯合时可使部分应表现为豁眼的个体表现为正常眼,而MM和Mm对个体眼的表现型无影响。以此推测,在考虑M/m基因的情况下,若两只表现型均为正常眼的亲本交配,其子代中出现豁眼雄禽,则亲本雌禽的基因型为 ZaWmm ,子代中豁眼雄禽可能的基因型包括 ZaZaMm,ZaZamm。 2.3 素养 生物学学科核心素养既是学科教学的培育目标也是高考生物学所考查的高阶目标。生物学学科核心素养是指经过高中阶段生物学课程学习后,学生面对复杂现实问题情境或复杂学术问题情境时,能够在正确思想观念指导下,运用生物学科的知识与技能、思维方式和方法高质量地认识问题、分析问题、解决问题的综合品质⑹。遗传学试题考查的知识兼具深度与广度,考查的能力目标涵盖4个维度,考查的素养亦是如此,鲜明地传递生物可遗传的生命观念。生命是不连续的,生物不可永生,种族延续有赖于生殖和发育,而物种特征的稳定性维持采取了遗传的策略。例1中人类遗传病、例2中果蝇有眼/无眼等性状以及例3中家禽豁眼/正常眼等性状遗传方式及特点的考查需要内化的生命观念,以上位的视角审视遗传学问题。遗传学试题承载了遗传观念的鲜活例证,可引导学生建立生物可遗传的生命观念。遗传学运用数学概率理论进行解释和预测,注重演绎与推理思维的考查,如例1中对不同遗传方式、不同条件下发病率的推理,例2中在不同的给定条件下推断性状的显隐性,例3中根据题目所供信息推测亲本和子代的基因型、表现型及其比例,都是基于准确判断遗传规律的思维过程,且考查了逻辑推理的科学思维。例2(2)和例3(2)要求对遗传学问题进行实验设计、方案制定及结果预测,考查科学探究素养水平,引导学生自觉地从遗传学视角分析生活中的相关问题,主动思考和解决问题。高考试题不仅考查知识和能力,还注重引导学生积极地参与公众活动,激发其社会责任感,强化其使命担当意识。例[中人类遗传病的事例分析表达了对人类健康问题的关注,有助于学生理解国家优生优育措施(禁止近亲结婚、产前诊断等)的生物学原理及意义,促使学生关爱他人、主动宣传关爱生命的意识和行为。 3 设问方式:形式丰富,解释归因 3.1 概念理解 对核心概念理解的考查可通过描述某一现象或问题,要求考生在所给信息中识别关键信息点、有效关联学科知识点进行判断,而非直接陈述概念或定义内容进行考查。如例4描述染色单体的某种行为产生新型配子的现象,要求识别和判断该染色体行为的类型。对此现象的判断需要对所列选项内容的准确理解和把握,明确其共性与差异。这种设问方式要求对核心概念真懂、弄通、会用,避免死记硬背,有助于引导夯实学科基础和养成以理解为主的学习方式。 例4(2018年高考全国IV卷第14题)杂合体雌果蝇在形成配子时,同源染色体的非姐妹染色单体间的相应片段发生对等交换,导致新的配子类型出现,其原因是在配子形成过程中发生了( A ) A.基因重组    B.染色体重复   C.染色体易位  D.染色体倒位 3.2 图文结合 遗传系谱分析是解决遗传学问题的常用方法之一,遗传系谱图可清晰形象地展示个体代际关系、基因型、表现型等信息,由此可推算遗传概率等潜在信息。人类遗传病家系分析是高考生物遗传学试题考查遗传学知识和能力的常见方式,如例5示某遗传病系谱图,要求根据图示和文字描述信息进行分析解答。根据遗传系谱图和遗传规律,可分析推出相对性状的显隐性、基因位于常染色体或X染色体、基因型、遗传概率等多项信息。例2将子代表现型及比例用表格展示,表格数据便于比较分析与归因判断。图表与文字结合的题目呈现方式丰富了信息传递的载体,可提高题目的可读性与趣味性,有助于学生以多种形式对信息进行分选与重整能力的提升。 例5(2014年高考全国I卷第5题)图3为某种单基因常染色体隐性遗传病的系谱图(深色代表的个体是该遗传病患者,其余为表现型正常个体)。近亲结婚时该遗传病发病率较高,假定图中第IV代的两个个体婚配生出一个患该遗传病子代的概率是1/48,那么,得出此概率值需要的限定条件是( B ) A. Ⅰ-2和Ⅰ-4必须是纯合子 B.  Ⅱ-i、Ⅲ-1和Ⅲ—4必须是纯合子 C.  Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅲ-2和Ⅲ-3必须是杂合子 D.  Ⅱ-4、Ⅱ-5、Ⅳ-1和Ⅱ-2必须是杂合子 3.3 解释归因 学懂弄通、解释归因是适宜的学习目标和正确的学习态度。遗传学试题对遗传规律内容的考查不限于直述概念的识别、概率的直接推算、性状的显隐性判断等常规设问形式。过度刷题可快速作答熟悉题型,但可能并未真正理解题目的考查之处,理解深度不足。为改变过度刷题的不良学习方式,可以创新题目的设问方式,或改变试题呈现常见路数,如例2(1)要求写出判断依据,考查概念理解与规律应用的依据,由此可考查学生是否真正学懂、弄通、会用。例5巧妙设计问题路径,给出子代患病概率,要求结合遗传系谱图推测该概率成立的限定条件,引导逆向分析思维路径,与大多数由亲代推测子代遗传概率的试题相反,切实考查学生对遗传系谱图分析的功底。设问方式的革新变化,降低题海战术的收益,凸显学懂弄通、深度理解的获益,引导学生从“解题”向“解决问题”的方向发展,采取合理的学习方法,最终达成能力提升、素养培育、终身受益的育人旨归。 新一轮高考改革方案下生物学科将由高考理科统一考试科目转变为学业水平等级性考试的选考科目。学科定位、课程内容、考试群体、高校选拔需求等因素的变化将对生物学科等级性考试提出新要求和新挑战。遗传学试题的呈现方式、考查要求的落地实施,需要与新方案下考试的功能、定位相适应,通过探寻新理念、新形式、新内涵以实现其应有之意。来源:《中学生物教学》2019年第3期    
 1   0  197天前
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基于2018年全国Ⅳ卷的高考生物学命题转向解读 来源:《生物学教学》 2018年第11期  郭学恒(教育部考试中心) 摘 要 本文分析了 2018 年高考全国Ⅳ卷生物学试卷( 海南)在 内容素材、呈现形式、关键能 力、设问方式等维度的创新,引导中学生物学教学有益深化,助力推进素质教育。 关键词 高考生物学 高考命题 命题转向解读     2018年高考全国Ⅳ卷生物学试卷是由教育部考试中心命制的、供海南省单独使用的单科试卷。全国Ⅳ卷试题的题量较大,为内容覆盖的全面性与素养测评的广域性提供了可为空间。2018年高考全国Ⅳ卷生物学试题充分彰显“一核四层四翼”高考评价体系所蕴含的命题理念,凸显生物学学科的育人价值,在试题命制过程中注重内容素材、关键能力、设问方式、呈现形式等维度的创新,倡导学以致用,体现高考为高校选才提供依据的功能属性,积极引导中学教学有益深化,助力推进素质教育发展。 1 内容转向,聚焦生态文明     在经济社会快速发展的今天,生态问题愈发突出,人民对美好生态环境的向往日渐强烈。习近平总书记指出,建设生态文明关系人民福祉,关乎民族未来。教育是传递生态文明建设思想、推进生态文明建设行为的有效途径之一,有益于深化生态认知、增强生态意识、转变生活方式,促进每个人自觉地投身于生态文明建设。作为教育系统的特殊环节,高考对基础教育具有积极的引导作用。高考试题聚焦生态学问题,不仅有助于引导师生深入理解生态学内涵,科学看待生态问题,还可助益学生生态文明观念的树立,从而改变生活方式,增强保护生态环境的社会责任感。     为了引导对生态问题的关注,彰显生物学科特质,2018年高考全国Ⅳ卷生物学试卷加强生态学内容的考查,其中生态学试题分值为20分,相比2017年增加8分、相比2016年增加5分;考查内容涉及种群特征、种间关系、群落结构、信息传递、食物网的结构和功能、生态恢复、生态学研究方法等,涵盖高中生物学课程中生态学的核心主干内容,实现生态学必备知识及其应用的考查。     例1  (2018年高考全国Ⅳ卷生物学试卷第19题)某同学将一面镜子竖立在一棵树旁,该树上的一只小鸟飞到镜前,对着镜子中的“小鸟”愤怒地啄击扑打。下列关于该事件中信息传递的叙述,错误的是   A.小鸟啄击扑打的动作本身是一种行为信息   B.小鸟的眼睛能够感受镜子发出的物理信息   C.小鸟把镜子传递的信息当作来自入侵者的信息   D.激怒小鸟的信息是直接来自非生物的化学信息     评析:例1巧设“愤怒的小鸟”啄击扑打镜中“小鸟”的问题情境,考查信息传递相关概念的理解与灵活运用,以富有旨趣的应答环境激发探究生态问题的内发热情。生物学试卷聚焦生态文明,渗透科学发展观,弘扬美丽中国愿景,有赖于试题从不同内容的考查中殊途同归地达成共同的旨归。又如,第20题在建设池塘问题情境中,考查食物网的结构、物质循环、能量流动等核心概念在实际生活问题中的运用,强调学以致用。第21题以生态恢复为主题,引导关注受损生态环境恢复问题,强化保护生态环境的意识。第29题(例2)以数据表的形式呈现混交林的群落结构信息,要求学生根据所提供数据对该群落进行综合分析,根据种群特质选取相宜的种群密度调查方法并阐明理由。 2 形式转向,丰富信息载体     试题信息的载体主要有文字表述和图表等。图表所承载的信息量通常较大,内涵丰富、直观形象,可从多个角度进行解读和转化,是试题、学术论文所青睐的展现形式。高考生物学所考查的关键能力之一即为从图表中获取相关信息,并进行加工和转化成为解决问题的依据和参考,这是着眼于学生未来长期发展的重要技能。     全国Ⅳ卷试卷力求创新试题设计,增加多种类型的图表,在呈现方式上着力寻求突破。例如,第20题图示意池塘食物网结构,问题解决的基础是根据图示理解该食物网中各种群间的相互关系。第25题要求判断硝化细菌和大肠杆菌两类细菌在铵态氮为唯一氮源培养基中的生长曲线,需要结合两类细菌氮源的差异。硝化细菌可以利用铵态氮作为氮源生长,菌体数量呈S型增长;而大肠杆菌不能利用铵态氮,会因缺乏氮源而不能生长,菌体数量前期保持相对恒定,后因部分细菌死亡而使菌体数量呈下降趋势。该题需结合所学知识描述菌体生长曲线,类似于根据实验方案预期实验结果,并以图的形式进行展示。     例2(2018年高考全国Ⅳ卷生物学试卷第29题)某小组为了研究某混交林的群落结构,选择了若干样地进行调查。其中A、B、C三种乔木的调查结果如表。     回答下列问题:     (1)据表可知: ____种群属于增长型种群,____种群属于衰退型种群,______种群属于稳定型种群。     (2)该小组采用的种群密度调查方法是样方法,取样时要做到随机取样,其目的是。若要调查群落中松鼠种群的密度,则应采用_____法,理由是 _____。     (3)随着时间的推移,如果该群落被另一个群落代替,则发生代替的可能原因是______(答出两点即可)。     评析:例2表格表示混交林群落结构调查结果,包含3种乔木树种,每种乔木分别统计了老年、成年、幼年3个年龄层次的密度及比例,可分析得出3种乔木的年龄结构。乔木A均为老年树,无成年和幼年树对种群的补充,属于衰退型种群;乔木B中3个年龄树木比例较为均衡,属于稳定型种群;乔木C中幼年树占比较大,成年树和老年树占比较小,随着时间推移该种群会因幼年树成长而扩大,属于增长型种群。从数据表格中找准关键信息进行加工处理,获得解决问题的有效信息,提高快速阅读与精准判断的能力,有利于解决问题技能的提升。 3  能力转向,注重实验探究     关键能力的考查是高考生物学测评的核心目标之一。生物学作为典型的实验科学,实验探究能力是学习这门学科的核心能力。实验与探究能力是在理论认知与科学实践过程中逐渐养成的高阶能力,既是生物学课程教学的重要目标,也是高考生物学试题所考查的关键能力。     近3年高考全国Ⅳ卷生物学试卷中实验探究类试题(实验题)的分值逐年增加,且2018年增幅有较大提升(图1)。针对当前忽视实验的教学时弊,增加实验题的分值,加强实验与探究能力的考查,引导中学生物教学关注实验探究实践,重视置身实践时的深度思考,助益解决实际问题能力的提升和学科素养的培育。       2018年高考全国Ⅳ卷生物学试卷优选实验素材,精心创设实验情境,从多学科视角考查实验探究与综合分析能力。选取合适的实验材料是实验方案设计需要解决的关键问题之一。例如,第5题据此创设具身体验的问题情境,凸显实验材料在实验方案中的重要性,引导学生关注实验设计方案的全局性,并以“在不染色的条件下达到实验目的”的限定渗透简化意识,引导学生在开展实验探究中减少对实验材料的处理,降低实验处理步骤造成的误差。     第23题以生物学实验常用仪器——普通光学显微镜的使用为主题,考查实验操作目的与规范、观察尺度等,不仅强调了生物学实验中实验仪器使用的规范性,还增加实验经历丰富、思考深入学生的成就感,强有力地助推从“书本”实验到“具身”实验的教学转型。     例3(2018年高考全国Ⅳ卷生物学试卷第27题)为了验证反射弧的完整性是完成反射活动的基础,某同学将甲、乙两只脊蛙(去除脑但保留脊髓的蛙)的左、右后肢最长趾趾端(简称左、右后趾)分别浸入0.5%硫酸溶液中,均出现屈肌反射(缩腿),之后用清水洗净、擦干。回答下列问题: (1)剥去甲的左后趾皮肤,再用0.5%硫酸溶液刺激左后趾,不出现屈肌反射,其原因是______。 (2)分离甲的右后肢坐骨神经,假设用某种特殊方法阻断了传入神经,再将甲的右后趾浸入0.5%硫酸溶液中,不出现屈肌反射,则说明______。 (3)捣毁乙的脊髓,再用0.5%硫酸溶液刺激蛙的左后趾,_____(填“能”或“不能”)出现屈肌反射,原因是______。     评析:例3创设探究动物完成反射活动结构基础的实验情境,融入反射弧完整性的理解与思考的考查,在新的实验操作(如“剥去左后趾皮肤”“阻断传入神经”“捣毁脊髓”)条件下对实验结果进行分析与解释,体现了实验探究过程与思维的逻辑性以及进行深度实验探究方法和操作的关键性。 4 设问转向,着意素养培育     科学合理的设问方式能够引领学生逐步进入问题情境,在认识问题本质、厘清解答思路、引导问题解决的思维过程中,实现学科素养的外显,达成素养测评的目标。例如,精心选取素材考查特定学科内容,优化试题呈现信息以考查综合分析、信息加工与逻辑推理能力,转变作答要求以考查语言表达能力,映射综合素养水平。基于素材内容与问题情境的设问方式的创新,规避常见“套路”,深入考查核心概念的理解与综合运用,有利于解决实际问题能力的提升与综合素养的培育。     例4(2018年高考全国Ⅳ卷生物学试卷第28题)生物的有些性状受单基因控制,有些性状受多基因控制。回答下列问题: (1)假设某作物的A性状(如小麦的有芒/无芒)受单基因控制,B性状(如小麦的产量)受多基因控制,则_____性状更容易受到环境的影响。 (2)若要通过实验探究B性状的表现与环境的关系,则该实验的自变量应该是,在设置自变量时,应该注意的事项有______(答出两点即可)。 (3)根据上述两类性状的遗传特点,对于人类白化病的控制来说,一般应设法降低人群中;对于哮喘病的预防来说,一般可从改善其所处的_____入手。     评析:遗传学内容是高考生物学考查的核心内容之一,考查遗传的物质基础与基本规律的试题并不鲜见。例4以生物性状的影响因素为主题,考查基因及环境对性状表现的影响。性状与其控制基因的关系较为多样,其中较简单的情况是单基因控制性状,此类性状主要由基因控制,一般不受环境影响,其表现型有质的差异、通常易区分,如人的单基因遗传病色盲、小麦的有芒与无芒等性状。较为复杂的是多基因控制的性状,此类性状由基因型和环境的共同作用所决定,较易受环境影响,其表现型通常是连续的、相互之间较难区分,如人的身高、多基因遗传病以及小麦的产量等性状。设计实验方案进行初步探究的能力是高考所要求的基本能力。在研究环境因素对多基因控制性状的影响的问题情境中,考查控制变量这一基本实验设计原则的理解与运用,以反映科学探究素养的水平。学以致用是学习的初衷。题目考查人的常见遗传病白化病和哮喘病的控制方式,要求基于遗传特点制定措施,引导学生关注生活中的所遇所闻并有反思。所给信息“根据上述两类性状的遗传特点”即为考生搭桥铺路,引导学生思考作答时考虑之前所探讨的环境因素。     为适应时代发展与社会进步,高考考试内容改革正在深入推进,广开思绪,在试题设计等方面努力探索新形式、新功能,以充分发挥生物学科育人价值。精选考试内容,进一步突出生物学核心概念统摄作用,引导学生注重基础知识和学科主干。探寻新型考试标准,精准考查生物学学科关键能力,助推培育全面发展的创新型人才。深化高考考试内容与形式改革,精细测评学生综合能力,助力高校选拔优质新生,深入推行素质教育。
 1   0  198天前
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核心素养视域下“免疫调节”内容的延伸与启示 教育部考试中心  郭学恒   摘  要 免疫调节是学习稳态维持的核心内容之一,以细胞免疫和体液免疫两类适应性免疫应答为主线展开,有助于稳态与平衡生命观念的形成。通过对淋巴细胞来源和应答模式等与免疫调节相关的内容在深度和广度方面的延伸及核心概念的辨析,可加强对免疫调节分工细化与相互协作特点的深层认知,有利于科学思维与研究能力的提升以及生命观念的建立,共同促进生物学科核心素养的养成。 关键词  免疫调节;淋巴细胞;核心素养;生命观念   免疫调节是高中生物学课程标准制定的学习目标,也是高考的考查内容。适应性免疫应答在免疫学知识体系中具有学科代表性,涵盖较多的免疫学主干知识,体现了免疫调节高度特异性和免疫记忆的特殊性,作为初步学习免疫调节的内容较为合宜。然而限于教学实际情况,过度展开相关内容会造成不必要的学习负担;对于学有余力及兴趣浓厚的学生来说,这部分内容的深度和广度又难以满足其求知欲;对某些问题的阐释由于简化可能会造成含混不明的困扰。为此,适当拓展基于人教版高中生物学教材免疫调节的内容,有助于在掌握与运用相关内容的基础上,达成深化认知、培养学科核心素养的目标。 1 拓展深度,形成完整的概念结构 1.1 明晰命名缘由,加深本质理解 胸腺(thymus)是T淋巴细胞(T细胞)发育成熟的场所,因此,T淋巴细胞(T lymphocyte)得名于胸腺来源的淋巴细胞(thymus-derived lymphocyte)。B淋巴细胞(B细胞)最初发现是在鸡的法氏囊(bursa of Fabricius)中发育成熟的,因而称之为法氏囊来源的淋巴细胞(bursa-derived lymphocyte),B淋巴细胞由此得名。法氏囊是鸟类所特有的器官,哺乳类中与法氏囊同功作为B淋巴细胞发育成熟场所的器官是骨髓(bone marrow),二者巧合地具有相同的首字母B,而B淋巴细胞中“B”的原意是指法氏囊而非骨髓。分别对T淋巴细胞中的“T”和B淋巴细胞中的“B”进行解释,可明确细胞名称中的字母代表其发育成熟的器官,以此渗透学术词汇命名方法及形式所包含的深层信息,培养学生自我学习的研读能力和探究习惯。 1.2  细化细胞类型,明确免疫功能 初始T淋巴细胞不能直接识别抗原,需要专职的抗原提呈细胞(antigen presenting cell,APC)如树突状细胞(dendritic cell,DC)将抗原处理、提呈至初始T淋巴细胞并将其激活。并非所有的吞噬细胞(phagocyte)均能激活初始T淋巴细胞使之增殖分化为效应T淋巴细胞,这种功能是树突状细胞所特有的功能。因此,吞噬抗原并提呈至初始T细胞的吞噬细胞是指树突状细胞。 初始CD8+T细胞被活化后可增殖分化为细胞毒性T细胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL),能靶向杀伤病毒感染以及胞内感染的宿主细胞,是细胞免疫应答的主要效应细胞(图1)。CTL识别靶细胞后可释放穿孔素(perforin)、颗粒酶(granzyme)和颗粒溶素(granulysin)等活性蛋白启动靶细胞凋亡,还可分泌肿瘤坏死因子a(tumor necrosis factor a,TNFa)诱导靶细胞凋亡。即细胞免疫过程中“效应T细胞”是指CTL,“与靶细胞密切接触”意指CTL识别靶细胞并释放促凋亡因子诱导其凋亡,而并非简单接触即可实现。 初始B淋巴细胞被抗原活化后可增殖分化成为抗体分泌细胞(antibody-secretingcell,ASC),分泌抗体是B淋巴细胞最特质的属性。抗体与抗原结合可阻断抗原的感染和扩散等行为。清除结合了抗体的抗原需要其他免疫细胞的参与,如巨噬细胞可吞噬并降解此类抗原抗体复合物,此处的“吞噬细胞”主要指巨噬细胞。 图1 T淋巴细胞的免疫应答 在体液免疫应答过程中释放细胞因子促进B淋巴细胞活化的T细胞是辅助性T细胞(helper T cell,Th),主要是初始CD4+T细胞被活化后分化成的滤泡辅助性T细胞(follicular helper Tc ell,Tfh)。由此可知,初始CD4+T细胞和初始CD8+T细胞分别承担不同的T细胞功能,前者主要分化为辅助性T细胞增强体液免疫应答效应,后者则分化成为细胞免疫应答的主要效应细胞。据此还可知,效应T细胞不是只有一种具有多重功能的细胞,而是由功能特化的细胞类型分别承担。对效应T细胞功能亚群的了解,可帮助形成细胞具有功能亚群的观念。一种类型细胞具有多种功能亚群是免疫细胞的鲜明特点。 通过对各个免疫应答过程中细胞类型的具体化分析,帮助建构免疫应答的详细过程,有助于深入理解各种免疫细胞的主要功能,增加对知识理解的深度,引导学生深入思考,以提高其科学探究能力。 1.3 厘清应答过程,追溯反应本源 细菌抗原可经由吞噬细胞、初始T细胞将初始B细胞活化,还可以直接活化初始B淋巴细胞,这两种免疫应答路径主要是由抗原特性决定的。细菌抗原的蛋白质组分是通过树突状细胞、初始T细胞这条途径激活抗原特异性初始B淋巴细胞,活化的B淋巴细胞增殖分化成为产生大量抗体的浆细胞(plasma cell)和记忆B细胞两种效应B淋巴细胞(图2)。这种蛋白质类抗原活化初始B淋巴细胞的过程中需要抗原特异的辅助性T细胞Tfh参与,这种抗原称之为胸腺依赖型(thymus - dependent,TD)抗原。此处的胸腺依赖性意指此类抗原对初始B细胞的活化需要胸腺来源的细胞,具体的是T淋巴细胞。 图 2B淋巴细胞对TD抗原的免疫应答 细菌细胞壁中的脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)等非蛋白质组分可直接活化初始B细胞并诱导抗体产生,此过程不需要T细胞的协助,这种抗原称之为非胸腺依赖型(thymus-independent,TI)抗原。 TD抗原和TI抗原所诱发的免疫应答路径和结果不同(表1)。TD抗原诱导产生的抗体包括IgG等多种类型,且亲和力较高,除浆细胞外还能诱导记忆性B细胞的形成。此反应需较长时间,通常5~7天才可以完成,是典型的适应性免疫应答。TI抗原诱导产生的抗体主要是IgM,其亲和力较低,记忆性B细胞较为罕见。此过程反应迅速,类似于固有免疫应答,体现了B淋巴细胞的固有免疫属性。 表1TD抗原与TI抗原特性比较 TI抗原诱导的快速免疫应答可初步控制病原体感染,在TD抗原诱导的特异性免疫应答完成前发挥免疫保护作用。两种反应相互补充、各有所长,呈现出免疫调节系统职能细化与协作共赢的特点。值得注意的是,体液免疫不仅包含TD抗原所诱导的适应性免疫应答,还包括TI抗原诱导的类似固有免疫应答的反应。可见,体液免疫应答的主要特征是抗原诱导抗体产生的过程。 适应性免疫应答所包含的细胞免疫与体液免疫两类机制分工明确、功能互补,实现清除异物范围的全覆盖。细胞免疫的主要效应元件是细胞水平的CTL,可清除胞内感染细菌、寄生虫、病毒的宿主细胞以及发生变异的自身细胞;体液免疫的主要效应元件是分子层级的抗体,不可随意出入活细胞,主要控制胞外病原体。体液免疫可针对TD和TI两种抗原采取不同的免疫应答模式,或复杂迟缓,或简单迅速,在时间和空间的尺度上互相协调,对入侵机体的病原体进行分时突破与精准打击。这种精细分工的系统可以提升整体系统的作用质量、拓宽功能涉及范围,是保障机体适应纷繁复杂和不断变化生活环境的一种有效机制。通过厘清体液免疫应答路径及其特点,找出两条路径差异的原因,发现问题的实质,分析体液免疫启动方式不同所具有的存在价值,使之感知免疫调节复杂性的客观存在和现实需求,有利于比较与归因研习方法的训练以及因果逻辑思维的形成。 2 延展广度,满足科学探究的兴趣 2.1 免疫细胞种类纷繁多样 免疫器官根据功能属性的不同,将免疫细胞生成、成熟的场所称为中枢免疫器官(骨髓、胸腺),免疫应答发生的场所称为外周免疫器官(脾脏、淋巴结)。对免疫器官功能的区分可以加深对器官存在和解剖学位置内涵的深刻认识和领会。 免疫细胞是免疫系统通过免疫调节方式维持免疫稳态的结构和功能的基本单位。根据发育途径和功能的差异,免疫细胞主要分为髓系细胞(myeloid cell)和淋巴细胞(lymphocyte)两类,可由骨髓中的造血干细胞(hematopoietic stem cell,HSC)经多级分化发育而来。髓系细胞包括树突状细胞、巨噬细胞(macrophage)、单核细胞(monocyte)、肥大细胞(mast cell),具有多型细胞核的中性粒细胞(neutrophil)、嗜酸性粒细胞(eosinophil)、嗜碱性粒细胞(basophil)。教材中免疫细胞的组成“吞噬细胞等”是指树突状细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等具有吞噬能力的吞噬细胞以及其他多种免疫细胞。此外,还有与淋巴细胞同源属于淋巴系的自然杀伤细胞(natural killer ell,NKcell)和固有淋巴样细胞(innate lymphoid cell,ILC)。淋巴细胞仅有T淋巴细胞和B淋巴细胞两类。淋巴细胞较小,便于循环游走以巡查和识别抗原;其细胞核相对较大,细胞质及细胞器较少,反映出结构与功能相适应的生命观念。为满足免疫系统功能高复杂性的要求,相应的有多种多样的免疫细胞类型存在,各司其职,体现出基本结构单元与功能分化相适应的生命特征。高中阶段对免疫学相关内容的教学并不要求覆盖如此多种多样细胞名称及其功能,通过对该部分内容的了解,可建立细胞类型与功能紧密联系的观念,形成免疫细胞种类繁多的印象。 2.2  淋巴细胞的同源与分化 免疫调节体系分工细化、相对独立,相互协助又内在统一。淋巴细胞发育所特化的T淋巴细胞和B淋巴细胞分别承担细胞免疫和体液免疫应答行为。两种淋巴细胞均来源于骨髓中共同的早期前体细胞,其发育成熟与功能特化则分属于不同的器官环境中实现。中枢免疫器官要为特化细胞的最终形成提供特殊的环境条件,反映了提供免疫细胞成熟场所功能的协作与分工。 免疫细胞种类丰富,相互之间具有一定的内在联系与共同之处。以淋巴细胞为例,通过对其发育途径中共性相同与个性差异的比较,可发现这种复杂之中的有序关联。T淋巴细胞与B淋巴细胞所共有的淋巴系前体细胞在骨髓中形成,部分此前体细胞随血液迁移至胸腺,在胸腺的微环境作用下可定向分化为T淋巴细胞;而留在骨髓中的前体细胞在骨髓微环境作用下定向分化为B淋巴细胞。T淋巴细胞在胸腺中的发育始于双阴性胸腺细胞(CD4- CD8- thymocyte),经由双阳性胸腺细胞(CD4+ CD8+ thymocyte)后发育为单阳性的CD8+T细胞和CD4+T细胞两类,分别承担不同的免疫应答功能。 B淋巴细胞的发育路径经由多级发育阶段。B淋巴细胞分化的定向始于祖B细胞(pro-BceU),再经由前B细胞(pre-Bcell)、未成熟B细胞和成熟B细胞等多个发育阶段(图3)。从造血干细胞到未成熟B细胞的发育阶段在骨髓中进行,之后未成熟B细胞迁移至脾脏等外周淋巴器官中进一步分化成为成熟B细胞,即功能性成熟B细胞,可参与抗原识别和免疫应答。 图 3B淋巴细胞的发育途径 淋巴细胞是由骨髓中的造血干细胞分化发育而来,T淋巴细胞和B淋巴细胞又具有共同的早期前体细胞,而分别在胸腺和骨髓中发育成熟。为了满足对两种淋巴细胞发育路径认识的需求,应指出发育过程中细胞命运决定分叉的初始阶段,即祖细胞分化形成时就确定了最终生成细胞的类型。对淋巴细胞发育途径内容的拓展可形成细胞分化发育具有多个阶段的意识,认识干细胞分化潜能逐级递减、细胞命运逐级明确的现象,体悟生命体相同、基因组却不同的表现型差异的缘由与过程,引导学生进行理性思考。 2.3  功能分化的辅助性T细胞 初始CD4+T细胞被活化后分化为多种辅助性T细胞,参与调控多种免疫应答反应,一般通过释放特定的细胞因子来发挥免疫调节的协助作用(图3)。辅助性T细胞有多种类型,其中Thl主要分泌产生7干扰素(interferon,IFN),能有效地激活巨噬细胞并增强其清除感染病原微生物的能力。Th2主要产生白细胞介素(interleukin,IL)-4,可诱导寄生蠕虫特异性抗体IgE的产生。Tfh主要通过释放IL-21诱导效应B淋巴细胞高亲和力抗体的产生。在一定条件下,CD4*T细胞还可分化成为调节性T细胞(regulatory T cell,Treg),可分泌抑炎细胞因子IL-10、TGF-β(transforming growth factor - β)抑制免疫活化进程,以防止免疫反应过度活化对机体造成损伤,是免疫应答的“制动器”。对辅助性T细胞功能亚群的了解,认识免疫应答“专业化”的特点,即多种免疫应答反应都具有适合本身的辅助性T细胞,可建立细胞功能分化与专业分工的观念,领略免疫调节复杂而精妙之处。 2.4 淋巴细胞特异性的分子基础 适应性免疫应答的特征是高度的抗原特异性,只针对一种或一类抗原进行免疫应答。淋巴细胞具有高度抗原特异性的结构基础是细胞表面识别抗原的特异性受体。T细胞表面特异性识别抗原的受体是T细胞受体(T cell receptor,TCR),B细胞受体(B cell receptor,BCR)是B细胞表面的免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)抗体分子。指出淋巴细胞特异性的分子基础,深入认识特异性的存在依托,理解特异性发挥的结构单位,可加强对免疫调节特异性概念的理解。此外,受体通常是实现特异性调节的分子基础,对此部分内容的理解有助于学生对生物学特异性现象的迁移和运用,达到“知其所以然”的层次。 3 纠偏误区,培养科学求是的精神 免疫系统的构成多样,免疫应答的过程复杂多级,加之免疫细胞和免疫分子名称的高复杂程度,要求在阅读和理解免疫学内容时要结合具体的问题情境,比较和思考主要概念,厘清科学本质和内涵,依托批判性思维方式解决现实问题,逐步提升生物学科核心素养。 淋巴细胞包括T淋巴细胞和B淋巴细胞两类,是参与机体适应性免疫应答过程的主要细胞类型。淋巴细胞是广义的概念,包括未成熟、成熟的状态,初始、活化和效应等阶段。在表述中要明确指出淋巴细胞所处状态,以免混淆反应进程。 体液免疫是指活化初始B淋巴细胞诱导抗体产生的过程,包括TD抗原经由树突状细胞、辅助性T细胞诱导浆细胞和记忆性B细胞的过程,也包括TI抗原直接激活初始性B细胞产生抗体的过程。体液免疫不仅仅指适应性免疫应答的那一方面。 淋巴细胞的成熟主要表征为细胞发育与细胞功能。从干细胞前体逐级发育分化成淋巴细胞实现了发育维度的成熟;刚发育成熟的淋巴细胞还不具备执行免疫功能的能力,功能性尚未成熟,需要在特定条件下进一步分化成为功能性成熟的淋巴细胞,达到功能维度的成熟状态。从免疫活化的维度来说,未被抗原活化的淋巴细胞处于未激活状态,称为初始淋巴细胞(naïve lymphocyte);被抗原活化后淋巴细胞可进一步分化成为效应淋巴细胞(effector lymphocyte)。在获取信息进行理解转化的过程中,需要注意所述内容的主要意图,这样才能避免概念模糊与误解。在学习过程中难免会遇到概念混用或一词多义的情况,需要有批判式的严谨思维,不可照单全收,对存有疑虑之处需进一步考证与比较。在进行科学学术文字或口头表达时须保证科学严谨性与描述精准性,避免产生歧义,保证知识传播的科学性与规范性,体现学科专业化水平与综合素养。 4 认知升级,助力核心素养的养成 免疫学内容丰富多样或显复杂,免疫调节所及范围广而深,免疫系统所承担功能之特殊性要求一定的组成复杂性与之相匹配。通过免疫调节来维持免疫稳态是机体内环境稳态的重要调节方式之一,对免疫调节内容的学习与应用有助于形成稳态与平衡的生命观念。免疫系统涵盖了从分子、细胞、组织、器官、系统和机体等多个层级的调节,厘清各层级的免疫调节模式有助于科学思维的培养、深度理解及综合运用。免疫细胞种类多样且功能特异,其所主导的多种免疫应答相辅相成,共同构建复杂而精妙的免疫调控体系,因而思考和解决免疫调节相关问题对提升科学探究能力颇为有益。免疫失调所导致的影响较大,如人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)感染所致的获得性免疫缺陷综合征(acquired immune deficiency syndrome,AIDS,又称为艾滋病)对机体健康有严重损伤且难以治愈,目前依然是生物医学领域难以攻克的难题,也是倍受关注的社会问题。对艾滋病免疫学相关内容的了解可以引导学生增强关注社会问题的意识,使其能够自觉运用所学科学知识对社会问题进行客观的评价和专业的判断,形成热爱生命的生活态度和关爱社会的社会责任感。因此,免疫调节内容的学习与考查有助于生物学科核心素养的全面发展。 对免疫调节精致的作用机制的认识有助于科学思维的训练和提升,对免疫调节所承载的生命体系之精妙所在的体会有助于生命观念的内化和形成,于生物学科核心素养的养成和发展及教学目标的实现与引领均有增益作用。来源:《中学生物教学》2018年第8期
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高考生物学对实验与探究能力的考查 郭学恒(教育部考试中心)   摘  要 贯彻落实立德树人、培养生物学科基本能力是高考生物学科的目标。高考生物学在实验探究的具体情境中,基于所学知识的理解、综合运用和生物学科思维进行命题以考查实验与探究能力。本文从考查目标、高考评价体系、规范表达、考查方式以及教学引导等方面对高考生物学实验与探究能力考查进行分析阐述。 关键词 生物学  实验与探究能力  高考评价体系   2017年高考全国卷生物学科试题严格遵循2017年普通高等学校招生全国统一考试大纲》(简称《考试大纲》)进行命制,注重发挥立德树人、服务选才、引导教学的高考核心功能,体现出必备知识、关键能力、学科素养、核心价值的考查目标,从基础性、综合性、应用性、创新性等方面进行考查。作为一门实验科学,生物学科的理论体系与知识结构均来源于科学实验的实践探索和知识积累,因此科学探究是生物学科核心素养的关键组成,是中学教学的重要目标,也是学生进入高校学习及今后发展过程中应当具备的基本能力。高考生物学对实验与探究能力的考查,既对高中毕业生学科关键能力进行测量,又为高校人才选拔提供依据和参考,还能积极地引导高中生物学加强实验教学。 1 实验与探究能力是高考生物学的重要考查目标 高考生物学对实验与探究能力的考查要求考生具备基本科学探究的能力。《普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明》(简称《考试说明》)依据《考试大纲》制定,对考查目标等内容进行解释和详细说明,是高考命题的依据。2017年《考试说明》对实验与探究能力的考查要求考生能基于所学实验方法和技能设计实验、验证生物学事实、分析和解释实验结果、根据实验结果得出结论,以及对某些生物学问题进行初步探究、 科学探究的基本过程包括提出问题、分析问题和解决问题。提出问题是科学探究的第一步,要根据实际情境提出具体的学科问题,明确拟解决的问题及其核心;分析问题是基于学科必备知识与具体问题情境,深入剖析问题,寻求解决问题的依据和思路;解决问题是在分析问题的基础上制订科学严谨、切实可行、操作简单的研究方案,通过按步骤执行研究方案得到实验结果,通过数据挖掘与学理解释,达成解决问题的目标。通过对生物学课程的学习和实践,学生应当具备基本的实验与探究能力。这既是中学生物学科教学的目标,亦是高考生物学考查的目标。 2实验与探究能力的查考基于高考评价体系 高考命题工作依据高考评价体系,以“立德树人、服务选才、引导教学”为核心立场,以“必备知识、关键能力、学科素养、核心价值”为考查内容,依据《考试大纲》进行命制。以下就2017年高考理科综合全国I卷第29题(例1)进行例析。 例1 根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路;(2)预期实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组) 2.1 必备知识  高考生物学对实验与探究这一关键学科能力的考查,必定涵盖对解决问题所需的必备知识,以及基于能力目标的学科核心素养和核心价值。例1中,核酸的结构和功能、DNA和RNA成分的差异、病毒的增殖过程和放射性同位素标记法等是生物学基础知识。对这些基础知识的理解和掌握是解答上述29题的必备知识。 2.2 关键能力  实验与探究能力是生物学科的核心能力,涵盖对知识的综合运用能力、分析和解决问题的能力、表达与交流能力等,是在形成知识框架基础之上的拓展和延伸。在学习生物学这一实验科学的过程中,实验与探究能力是分析和解决生物学实际问题的基本技能。本试题要求设计实验以确定病毒的核酸类型,简要写出实验思路、预期结果和结论,就是考查对简单生物学事实的验证和初步探究的能力。 2.3 学科素养  生物学学科素养始终渗透对实验与探究能力的考查。生物学学科素养是在学习生命科学知识过程中养成的综合品质和正确的价值观,体现在能够从生物学科视角处理和解决相关复杂问题,反映出专业的科学精神与实践能力。如例1中,要求考生根据所学生物学知识和实验方法解决鉴定某种病毒核酸类型的问题,就是考查以专业方法解决实际问题的科学思维与科学探究品质。 2.4 社会责任  社会责任是生物学科核心素养的重要内容,高考生物学试题注重社会责任感培养的引导。当新型烈性传染病毒蔓延时,对其本质和致病机理的认识可对其有效控制和预防提供策略性指导方案。例如,严重急性呼吸道综合征(severer acute respiratory syndrome,SARS)是由新型SARS冠状病毒感染所致的烈性传染病,通过飞沫快速传播,没有特效药物治疗,需要采取快速研究以尽早控制感染。病毒的核酸是其关键组分,有DNA和RNA两种类型,是病毒分类的重要依据。对新型病毒认识的第一步就是鉴定其核酸类型,例1就在这种新型病毒核酸鉴定的情境下展开,引导对现实生活的关注和思考,促使高度社会责任感的养成。 3 实验与探究能力通过规范的表达与分析论证反映 利用科学规范的学术语言对问题进行分析、论证和表达是学科核心素养的体现。生物学科实验与探究过程和结果需通过语言文字表达进行传播和交流,包括具有学科专业化视角的分析、论证及表达。语言表达是进行交流的媒介,科学成果的传播与传承需要语言作为载体。实验研究的传播通常包括学术论文和口头报告等形式。因此基本的语言表达能力是进行科学交流的基础。自然科学研究成果的表述是为了学术交流,讲究科学性、准确性、逻辑性、简约性。 上述例1题要求写出实验思路、结果和结论,对科学语言表述能力的考查较为完整。对实验思路的表述内容要包含实验材料、实验方法、实验步骤等信息,行文需简明、完整、逻辑、合理。能够满足以上要求的表述需要对拟探究的问题有科学的分析和提出专业的解决方案,并能够用文字恰当的表达。严谨、规范的表述既是学术交流的基本方式,又是学习与研究的基本素养。在学习过程中应注意培养和加强科学语言表达的能力,以清晰准确地表达真实想法,提高自身的科学素养和综合素质。 4 非选择题是实验与探究能力的有效考查方式 基于历年高考生物学实测数据,非选择题能够有效区分考生的学科能力。为此,目前考查实验与探究能力的高考生物学试题主要以简答题和填空题两种非选择题方式呈现。前者要求考生厘清作答思路,依循学科逻辑与长句表达规范将完整的过程进行精准表达,考查要求较高(如例1);后者在设问上层层递进,反映由表及里的认知过程,呈现探究和解决问题的基本思路,要求考生对相对单一的具体问题思考后以规范的专业术语直接作答,考查要求相对较低,如2017年高考理科综合全国Ⅲ卷第30题。 例2: 干旱可促进植物体内脱落酸(ABA)的合成。取正常水分条件下生长的某种植物的野生型和ABA缺失突变体幼苗,进行适度干旱处理,测定一定时间内茎叶和根的生长量,结果如图所示。回答下列问题: (1) 综合分析上图可知,干旱条件下,ABA对野生型幼苗的作用是_______。 (2) 若给干旱处理的突变体幼苗施加适量的ABA,推测植物叶片的蒸腾速率会_______,以对环境的变化作出反应。 (3) ABA有“逆境激素”之称,其在植物体中的主要合成部位有_______。(答出两点即可)。 (4) 根系是植物吸收水分的主要器官。根细胞内水分的主要作用有_______(答出两点即可)。 根据测量数据发现,例1题难度较大,区分度较好;例2难度适中,区分度良好。这两道题均能有效地区分不同能力的考生,以实现高考的区分和选拔功能。例1要求写出整体实验设计方案,考查要求全面,难点亦在于此;而例2只要求对探究过程中的部分问题分析思考,如对茎叶和根长度的分析得知ABA在干旱条件下的作用。例1类的简答题侧重了实验探究综合能力以及科学表述能力的综合考查,例2类题型侧重了对实验探究过程中具体问题的深度思考和分析。 实验思路的表述要求科学性。例1中实验采用的实验材料有宿主细胞和放射性同位素标记的胸腺嘧啶或尿嘧啶,实验方法是将病毒接种于宿主细胞扩增后检测放射性。实验思路的表述中需包含关键操作步骤的信息,以体现科学性。如宿主细胞要在含有放射性同位素标记的嘧啶培养基中培养后再接种病毒,以保证宿主细胞吸收了标记过的嘧啶;接种病毒后要培养一段时间以确保病毒有充分的扩增便于后续检测,是检测结果可靠性与实验操作可行性的条件。实验思路的简要描述呈现了解决问题的思维路径,体现出内在的逻辑性与可行性。如病毒大量增殖后显现的放射性表现出其核酸类型,病毒的增殖需要在宿主细胞中完成;宿主细胞需要吸收放射性同位素标记的嘧啶,故而先要培养符合条件的宿主细胞,再接种病毒。对可行性的考虑包括接种病毒后需培养一段时间,当新扩增的病毒达到一定量再检测其放射性,即选择恰当的检测尺度以达到实验目的。实验结论要基于实验结果,应尽可能提供正反两面、多层次的实验结果来支持实验结论。从不同角度或不同层次得到相似的结论,更加提高了结论的可信度。在例1中,若在含有放射性同位素标记的胸腺嘧啶培养基中扩增的病毒具有放射性,则接种病毒的核酸为DNA;若无放射性,则接种病毒核酸应为RNA,此时需要正面证实病毒核酸为RNA的直接实验结果支持。为此,可采用与前述实验相反的方法,即在含有放射性同位素标记尿嘧啶的培养基中扩增病毒;若新扩增的病毒具有放射性,则接种病毒的核酸为RNA。这样两组实验的结果可相互印证、共同支持实验结论,既有正面支持又有反面印证,以提高实验结论的可靠性。这种实验设计思路是生物学实验探究中的常见思路,体现了实验与探究过程中的科学严谨性,是实验与探究能力的考查目标。 将以上两题对比可知,例2是近年高考试题的常见题型,考生对此类试题较为熟悉,日常练习比较充分,思考和回答问题相对单一,作答难度较低;而例1题型较为陌生,近年高考试题中类似题型主要为遗传杂交类,日常学习过程中可能没有类似作答练习;加之作答要求高,需要写出完整的实验思路与预测结果,又处于高考这种特殊情况下思考作答,或许有慌乱紧张的心理变化,致使得分较低。由此反映出目前高中生物学实验教学的薄弱,缺乏基于所学知识进行实验设计与探究能力的训练;还体现出科学规范表述能力的不足,对于相对完整的实验思路不能恰当表达。例1实测结果应当引起高中生物学教学的重视与反思。 5 考查实验与探究能力以引导中学实验教学 目前在中学生物学教学过程中普遍存在忽视实验教学和实验操作的问题。其主要原因有开展实验教学的设施要求略高,需要各种实验材料和实验仪器;耗费时间长,单次实验占用较多课时数;教学效果差,学生完成实验的质量较低,不能达到实验教学目的。为了应付高考对实验能力的考查,中学教学过程中常采用"教师讲实验、学生背实验"来达到实验学习目的。根据例1实测结果可知目前高中生物学实验教学对学生实验与探究能力培养的不足,大部分学生不能完成整体实验方案的设计及进行科学严谨的表述,欠缺生物学科核心能力的训练。   高考应充分发挥其引导教学的核心功能,促进教学的改进。通过充分的实验教学和实验操作,可丰富学生在新情境中思考问题的经历,促进迁移和灵活运用所学知识解决实际问题的能力,增强其对实验题目思考和作答的优势。实验操作经历还有助于对相似实验过程的理解,增强对复杂问题的处理能力。对例1和例2类似实验题目的分析和作答,实际实验操作和思考的经历有助于更快更准地认识题目情境,明确考查意图,发掘问题核心并思考作答。实验操作是培养实验与探究能力的重要途径。实验教学尤其是实际操作对于深入思考生物学问题、理解生物学理论知识、实现学以致用的目标大有裨益。在教学中应将理论知识应用与实际操作相结合,注重培养设计实验方案解决生物学问题并进行科学严谨表述的能力。高考生物学对实验与探究能力考查的加强,有利于引导中学教学中重视实验操作,按照规律开展实验教学,加强学科基础,提高学生学科综合能力,促进生物学科核心素养目标的实现。来源:《生物学教学》2018 年第8期   
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基于高考评价体系的生物科考试内容改革实施路径 杨帆  郭学恒 (教育部考试中心,北京100084) 摘  要:高考评价体系是新时代高考内容改革的理论支撑和实践指南。在明确新高考生物科功能定位的基础上,基于高考评价体系,确定考查知识与观念、科学思维、探究与创新、责任与担当4类学科素养,考查理解能力、实验探究能力、解决问题能力、创新能力4种关键能力,提出具有学科特点的基础性、综合性、应用性、创新性的考查要求,通过设置3类试题情境落实考查内容和考查要求。生物科考试内容改革措施的具体化,有助于高中生物科学业水平等级性考试的推进,有助于生物科育人功能的实现。 关键词:高考评价体系;考试内容改革;高考命题;生物   2014年9月,国务院颁布《关于深化考试招生制度改革的实施意见》(以下简称《实施意见》),明确提出深化高考考试内容改革,依据高校人才选拔要求和国家课程标准,科学设计命题内容,增强基础性、综合性,着重考查学生独立思考和运用所学知识分析问题、解决问题的能力。高考综合改革启动,生物科考试将由统一高考科目变为学业水平选择性考试。生物科考试功能定位的转变,需要重新审视考试内容,对其进行改革。 为科学推进高考内容改革,教育部考试中心构建了“一核四层四翼”的高考评价体系,其中:“一核”是高考的核心功能,即“立德树人、服务选才、引导教学”,回答“为什么考”的问题;“四层”为考查内容,即“核心价值、学科素养、关键能力、必备知识”,回答“考什么”的问题;“四翼”为考查要求,即“基础性、综合性、应用性、创新性”,回答“怎么考”的问题。高考评价体系为生物科考试内容改革和命题提供了理论依据。在“一核四层四翼”高考评价体系框架下,生物科依据高校人才选拔要求和《普通高中生物学课程标准(2017年版)》(以下简称《生物课程标准》),确定了“四层”考查内容和“四翼”考查要求。高考评价体系对于全方位推进高考内容改革具有重大的指导意义。 1 生物科考试的功能定位 在高考综合改革方案中,生物科属于选择性考试科目。普通高中学业水平选择性考试(以下简称“选考”)由省级教育行政部门组织实施,体现学生的选择性,凸显学生成长成才的个性特征;选考成绩计入考生高考总成绩,是高考统一录取的依据之一。基于此,生物科考试应具有较好的信度、效度,试题应具有较好的区分度及适当的难度。生物科考试内容改革应充分体现课程改革理念和高考综合改革要求,关照高校人才选拔需求和高中教学实际。 生物学是研究生命现象和生命活动规律的自然科学,蕴含人类认识自然现象和自然规律的一些特有的科学思维和探究过程气高考设置生物科考试,旨在引导学生习得生物学知识,获取生物学研究过程中分析和解决问题的独特思路和方法,养成科学的思维习惯、科学精神和科学品质,发展创新实践能力和终身学习能力,形成热爱和尊重生命、人与自然和谐共生的生命观、人生观和价值观。同时,生物科考试作为素质培养的重要组成部分,对引导生物学教学具有重要意义。 2 生物科考查内容 高考评价体系考查内容的4个层面既有递进关系又相互关联,其中:核心价值为引领,学科素养是导向,关键能力为考查重点,必备知识为基础。 2.1 核心价值 核心价值是指即将进入高等学校的学习者应当具备的良好政治素质、道德品质和科学思想方法的综合,是在各学科中起着价值引领作用的思想观念体系,是学生面对现实问题情境时应当表现出来的正确的情感态度和价值观的综合。生物科考试依托学科内容,以立德树人为导向,弘扬和渗透社会主义核心价值观,助力选拔世界观、人生观、价值观正确的人才。生物科考试旨在基于学科特质,引导考生正确理解生命的价值,尊重和热爱生命,养成健康的生活方式;从系统的视角理解人与人之间、人与其他生物之间、其他生物之间以及生物与环境之间的密切联系,遵循自然规律,树立人与自然和谐共生的观念,形成生态文明意识,保护和合理利用自然资源,实现可持续发展;客观认识生物学理论和技术的进步对人类社会发展的意义。 2.2 学科素养 生物学科素养作为考查内容,是将高考评价体系学科素养的架构赋予生物学的学科特色,渗透新课标核心素养内容与目标的有机融合。生物学科素养是指即将进入高等学校的学习者在面对生物学相关的生活实践或学习探索问题情境时,能够在正确的思想价值观念指导下,合理运用生物学思维方式与方法,有效地整合生物学的相关知识,运用生物学的相关能力,高质量地认识问题、分析问题、解决问题的综合品质。新高考生物科考查的学科素养与高考评价体系、《生物课程标准》学科素养的对接情况如表1所示。新高考生物科考查的学科素养主要包括知识与观念、科学思维、探究与创新、责任与担当4个方面,是对生物学科知识、能力、观念、情感态度与价值观的整体考查,体现系统性。 知识与观念是指学生在高中阶段所学的生物学知识以及在这些知识的基础上进一步抽象和概括后所形成的观点和思想方法。学生应该在深入理解生物学知识的基础上,形成对生命现象及其活动规律的认识和观念,包括系统观,物质、能量和信息观,结构与功能观,稳态与调节观,适应与进化观,生态观等。 科学思维是思维方法的呈现,是从生物学视角对生命现象和生命活动规律的认知方式,是分析与综合、归纳与演绎等科学方法的具体运用,是基于事实的抽象和概括过程,是基于事实、证据,运用科学推理的方法对不同观点提出质疑、批判,进而提出创造性见解的能力和品格。科学思维一般具有以下特征:尊重事实和证据、崇尚严谨和求实的态度、进行符合逻辑的推理和判断、具有质疑和批判的精神。科学思维方法包括比较与分类、分析与综合、归纳与演绎、抽象与概括、建立模型、批判性思维等。 探究与创新是实践探索素养方面的体现。探究是指在观察和实验的基础上提出生物学问题、形成猜想并作出假设、设计实验或制定方案、进行实验或完成方案、得出结论的过程。探究还包括对特定的生物学现象或事实,进行观察、提问、讨论和交流的过程的。创新是指能针对生物学现象与事实发现新的问题、提出新的解释或作进一步探究的能力,创新还包括分析问题和解决问题过程中所表现出来的新思维、新方法。探究是创新的基础,创新是探究的高级表现。 责任与担当是思想观念方面的表现,是指基于生物学的认识,具有尊重生命、热爱生命、健康生活、关爱他人、保护环境等责任意识,也包括积极参与个人与社会事务的讨论,作出理性的解释和判断。 2.3 关键能力 生物科关键能力是指即将进入高等学校的学习者在面对与生物学科相关的生活实践或学习探索问题情境时,有效地认识问题、分析问题、解决问题所必须具备的能力。它是支撑高水平人才终身发展和适应时代要求的能力,是发展生物学科素养、培育核心价值所必须具备的能力基础。 高考评价体系中的关键能力包括知识获取能力群、实践操作能力群和思维认知能力群,涵盖认识世界、解决问题和关键思维等维度。在《生物课程标准》提出的4个学科核心素养要素中:“生命观念”是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象,是经过实证后的观点;“科学思维”是指尊重事实和证据,运用科学方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力;“科学探究”是指能够发现现实世界中的生物学问题,并能设计方案进行研究、得出结论,侧重于实验和实践能力;“社会责任”是指能够理性地运用生物学知识解决生产生活问题,以及在这个过程中所表现的担当和责任感。现行高考生物科能力考查目标包括理解能力、实验与探究能力、获取信息的能力、综合运用能力。结合现行高考生物科对能力考查的积累和凝练,基于学科素养发展、价值塑造的现实要求,反映新课程理念与人才培养目标,体现时代性、传承性、学科特性,将新高考生物科关键能力确立为理解能力、实验探究能力、解决问题能力、创新能力。新高考生物科关键能力与高考评价体系、现行高考生物科能力目标的关系如图1所示。 理解能力要求深入了解必备知识的内涵并形成知识的网络结构,将单一、零散的知识构建成系统的知识网络体系,作为能力培养与素养发展的基石。在学以致用的培养理念下,对知识的输出提出较高要求,要求学生能够从生物学视角获取关键信息、解释生物学现象、解决生物学问题,能够用科学准确的语言或图表等形式进行表达。这是对现行高考生物科理解能力及获取信息能力的延续和提升,也是对学科素养发展的铺垫。 实验探究能力是生物学自然科学属性的鲜明体现。通过对《生物课程标准》、中学教学实际、高中学生认知水平的充分考量,提出学生要具备实验探究能力,即在对所学实验的实践和学习后,能够对相关生物学问题进行科学探究,如分析问题、设计实验、预测结果并得出结论或作出解释,掌握科学探究的整个流程。 解决问题能力是学有所用、学以致用理念的体现,反映了生物学与生产生活的密切联系,要求学生能够运用生物学知识解释或解决与生物学相关的生活生产实践等情境中的问题。 创新能力的提出反映了当前社会发展对创新型人才的强烈需求。根据高中学生的认知水平,要求学生根据生活生产实践等情境中的问题,能够运用知识、经验、获取的相应信息,提出新解释、新方法、新思路或得出新结论;或者在已有知识的基础上,能够依据新证据得出新的结论或提出新的观点。 2.4 必备知识 必备知识是指即将进入高等学校的学习者在面对与生物学相关的生活实践或学习探索问题情境时,有效地认识问题、分析问题、解决问题所必须具备的知识。它是由生物学的基木概念、基木规律、基本方法组成的学科基础知识体系。新高考生物科必备知识根据《生物课程标准》规定的必修内容(分子与细胞、遗传与进化)和选择性必修内容(稳态与调节、生物与环境、生物技术与工程),参照学业水平等级性考试对知识内容的要求选取。 3 生物科考查要求 根据国家需要的人才特征和素质教育的培养目标,体现国家人才强国战略的要求,新高考生物科基于学科特点,明确学科化考查要求,从基础性、综合性、应用性和创新性4个维度,对考生所表现出的核心价值、学科素养、关键能力、必备知识进行考查。这4个维度既相互关联,又有交叉和递进。 3.1 基础性 基础性考查要求是最基本的。试题围绕对生物学基础知识及相互联系的理解进行设计,要求考生:用生物学概念、原理、规律、方法等陈述性知识和程序性知识对相关的生物学问题作出解释或进行推理、判断;理解所学实验的原理和方法,能对现象和结果进行合理的解释,并能运用这些实验所涉及的原理和方法解决相关问题。对必备知识、理解能力层级的考查体现基础性。 3.2 综合性 综合性考查要求相对较高。要求考生:在给定条件下,综合运用生物学基本知识和基本方法,解决与生命科学相关的问题;能够关注分子、细胞、器官、系统与机体之间的关系,个体与群体的关系,动物、植物、微生物等不同类群生物之间的关系,机体与外界环境的关系,尤其是人与其他生物及人与自然之间的关系,并能据此对生命现象进行解释或探究。对必备知识、理解能力、实验与探究能力的考查可体现综合性;此外,综合性考查要求的体现,既有学科内容的综合性,也有问题情境的复杂性。 3.3 应用性 应用性强调生物学与生产生活的紧密联系,引导考生自觉地从生物学视角思考生活中的问题,综合运用所学知识解决生活、生产实践及科学探究等情境中的问题。例如:依据艾滋病病毒致病的机理对艾滋病进行预防;利用遗传学理论或基因工程技术培育抗病抗倒伏的作物品种,以解决农业生产中的有关问题;面对新的任务情境(如实验情境),能够借鉴、应用科学家的研究思路、方法,提出解决方案(如简要写出实验思路、预期结果和结论)。 3.4 创新性 创新性要求创设新颖的问题情境,设置新颖的试题呈现方式或设问方式,使考生能在新颖的情境中积极思考,完成探究性或开放性的任务;能结合所学的生物学知识,对生物学现象作出新解释;在已有知识的基础上,能够依据新证据得出新的结论或提出新的观点;能够综合运用批判性思维和创新思维等方法,创造性地提出解决生活生产实践及科学探究中实际问题的新思路、新方法。对实验探究能力、解决问题能力及创新能力的考查体现创新性。 4 生物科考查载体 试题情境是实现考查目标的载体,其合理创设 能有效激发考生思考作答。结合生物学的学科特 点,生物学试题的任务情境包括3类: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。 4.1生活、学习和实践情境 生活、学习和实践情境,是指学生日常生活中 或社会实践中常见的生物学相关现象或问题。例 如:光能通过绿色植物转化为支撑生命活动所需的 化学能;设施农业、施肥、浇水等栽培措施与植物生 长发育、产量的关系;细胞、染色体、DNA模型构建; 物理或化学因素导致的生物变异;生物个体的来源 和延续;不同疾病(含遗传病)的表现和可能的病 因;劳动或运动时对机体水分、盐分的调节;动物机 体遇到刺激后的反射;营养物质、激素、抗生素等物 质与人体健康的关系;动植物的结构与功能的关 系;生态系统中的动植物种类、分布和调查方法等。 利用这些熟悉的生物学现象或事实作为试题的情 境,提出问题,引发学生思考,有利于帮助学生提高 热爱生活、珍爱生命、热爱自然、崇尚科学的意识。 4.2 科学实验和探究情境 生物学实验在生物学的发展中具有重要的作 用,培养学生实验能力和科学探究精神是生物学教 学的重要内容,也是生物科考试的重要内容。科学 实验和科学探究的情境主要来自于真实的生物学 研究的内容以及由这些内容进行知识迁移设定的 情境或提出的问题。例如:根据植物细胞质壁分离 的探究实验,提出实验材料的替代、实验结果分析 等新情境;对于影响酶活性的因素进行探究,并应 用于指导生产实践;根据细菌转化证明DNA是遗传 物质的实验,建立其与现代基因工程概念的关联; 根据遗传学普适性规律,对生产实践中的特定品种 需求提出研究方案;对于动植物的性状作出预测, 对某些人类遗传病的发病作出预判,对其预防提出 合理的建议;根据“群落演替”的一般规律,对生态 修复提出合理建议。利用这些学生学习过的现象 或问题作为试题情境,在考查学生科学探究能力的 同时,激发学生科学探究的热情,有助于培养严谨 的科学态度和勇于探索的科学精神。 4.3 生命科学史情境 生命科学史述说生物学科发展的脉络轨迹,是 生物学知识体系的重要组成成分,含有丰富的生物 学知识、生物学研究思路方法以及独特的社会价 值。生命科学史也是一部人类适应自然、认识自 然、利用自然和改造自然的历史。例如:DNA双螺 旋的发现使生物学研究进入分子生物学时代,在认 识自然的历程中迈出重要的一步;基因工程的建立 实现定向改造生物学特性的目标,可通过DNA重组 和定向编辑技术使生物体获得新的遗传特性,提高 生物技术在农业生产、生物医药中的工作效率。用 生命科学史中的重要事件作为试题情境,使学生能 够在科学研究精神和科学研究方法方面得到启迪, 学会继承、借鉴和创新。 新高考生物科考试内容改革,广泛汲取多方意 见,融合了生物学科研工作者、高校生物学教学工 作者、《生物课程标准》研制者、生物学教材编写和 审定者、教育评价与测量研究者、一线教师与教研 员、命题教师等相关群体的意见和建议。此外,命 制相应配套测试卷进行试测,通过实证分析检验基 于高考评价体系的新高考生物科考试内容改革目 标达成度。实证研究结果表明,新高考生物科考试 内容改革贯彻了高考评价体系的理念,有助于高考 综合改革的推进。点击下载阅读PDF版:基于高考评价体系的生物科考试内容改革实施路径《中国考试》2019年第12期    
 2   0  199天前
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聚焦关键能力 助力素养育成 ——2019年高考生物学试题评析 教育部考试中心 郭学恒 摘  要  2019年高考全国卷生物学试题凸显学科特质,充分发挥学科育人功能。试题以关键能力为重心,加强考查实验探究能力及科学思维,引导教师重视和强化实验教学。素材突出生态环境保护主题,引导考生增强社会责任意识,助力学科素养育成。 关键词  高考;关键能力;实验探究;社会责任   2019年高考是全国教育大会召开后的首次高考,对于贯彻落实德智体美劳全面培育教育体系具有积极的导向作用。2019年高考全国卷生物学试题基于“一核四层四翼”高考评价体系架构进行设计,多方位考查生物学科必备知识、关键能力、学科素养。试题优选命题素材,精心创设问题情境,充分发挥生物学科育人功能。试题聚焦实验探究,考查关键能力,注重传达环境友好理念,以期借由高考引导教学的功能,助推学生学科素养的培育。 1 立足实验探究,聚焦关键能力考查 关键能力是分析和解决问题所必须具备的能力,是高考评价体系“四层”考查内容的重心。高考生物学所考查的关键能力包括实验与探究能力,鲜明体现生物学的实验科学本质属性与学科特质,是高中生在生物学课程学习和实践后应当具备的重要能力。对实验与探究能力的考查,可综合实现对必备知识、逻辑思维、信息获取、综合分析、创新意识等多维度的考查。 1.1 基于实验设计,注重科学表达 能够简单清晰地通过学术语言进行分析、论证和表达是学生在各学科学习过程中的基本要求。高考生物学科要求考生能叙述实验思路、解释实验结果、总结实验结论、交流研究成果,指引考生用简单的语言清晰地表达实验与探究过程中的思维路径。这种考查方式是纸笔测试下实现实验与探究能力考查的重要途径,考查要求符合高中教学实际和理解层级。“简要写出实验思路、预期结果和结论”是2019年高考生物学试题中的高频任务指令,指向实验探究能力的考查,综合反映考生科学探究素养的表现。这与高考所承载的区分选才功能保持一致,是当前高考生物学科所关注的目标。简要叙述类作答任务考查科学语言的精练表达能力,是对运用书面语言进行表达交流这一项通用型关键能力的考查,旨在引导中学教学对此项能力的重视。此外,对表达能力的考查还可反馈地优化实验思路和结论,是对整体印象的梳理和细节的判断。 全国Ⅰ卷第29(3)题要求以ABA缺失突变体为材料设计实验,验证干旱条件下植物气孔开度减小的原因不是缺水直接所致而是ABA,关键在于对缺失突变体的合理利用。全国Ⅱ卷第37(3)题要求设计实验确定两种细菌是否能利用空气中的氮气作为氮源,关键在于将空气中的氮气作为唯一氮源。全国Ⅲ卷第29(2)题要求根据题目所述偏好性含义设计实验确定某植物的氮元素吸收偏好性,关键在于检测方法的选取。全国Ⅳ卷第27(3)题要求设计实验确定物质b的跨膜运输方式是主动运输还是协助扩散,关键在于对这两种运输方式差异的识别与实验设计中的应用。此类试题明确要求“简要”作答,即在把握核心要义的基础上精准表达,而非完成“小作文”。全国Ⅳ卷第6题考查生物分子检测时与相应试剂的显色反应,第7题考查使用显微镜进行观察的实验操作及目的,第22题考查观察植物细胞有丝分裂中期染色体时适宜的材料和染液组合的选取。此类试题均涉及高中生物教学实验,意在引导教学回归课堂,紧密围绕核心主干,加强生物学实验的具身实践,使学生切身感受科学课程的实验科学本质,助力生物学科素养的培育。 1.2 梯度设置问题,优化应答表现 2019年高考生物学试题优化非选择题的试题结构,梯度设置问题,导引思维路径,旨在优化考生应答表现。非选择题中尤其是实验探究类试题作答难度略大,特别是考生对解释归因、实验设计等简要文字表达类作答任务完成情况欠佳。为进一步增强考生的获得感和成就感,每一道非选择题均设置了基础核心概念的考查,体现基础性考查要求,激发考生积极思考其他问题。其中,实验设计题设置核心概念的理解和简单运用问题,对于提升考生作答表现的效果较为显著。 全国Ⅰ卷第29题给出“干旱处理后植物根细胞中溶质浓度增大”,说明胞内渗透压升高,其吸水能力增强。其中,第(1)题考查细胞吸水和失水。光合作用暗反应所需CO2是经由气孔进入植物细胞,“干旱处理后气孔开度减小”则会降低CO2吸收速率,光合速率因此下降。第(2)题考查光合作用反应物。全国Ⅱ卷第31(1)题考查森林生态系统中与生产者相关的能量流动途径。全国Ⅱ卷第32(1)题考查隐性性状的判断,实验②的杂交子代个体中绿叶:紫叶=1:3,说明绿叶为隐性性状、紫叶为显性性状,判断依据典型、直接、简单。全国Ⅲ卷第29(1)题考查植物细胞内不同场所合成的含氮有机物,根据生物分子的元素组成、合成位置即可确定。全国Ⅳ卷第27(1)题给出物质a的跨膜运输方式是自由扩散,只要求考生写出自由扩散的含义即可。以上试题以基础性问题任务考查学生对相关主干知识的基本理解,呈现出问题梯度设置和优化应答表现的设计目的。 2 铺展生态画卷,彰显立德树人功能 在环境形势日趋严峻的态势下,对生态环境保护理念的传达和强调有利于生态文明建设。高考生物学试题结合学科考查内容,突出学科特质,选取适宜的环境保护素材,着意加强学生保护环境的社会责任意识,有助于学生素养的发展。全国I卷和全国Ⅱ卷第37题均以筛选能降解环境污染有机物的细菌为主题,考查细菌的分离、培养和表征。细菌种类广泛、易于扩增,将特定菌种用于降解环境污染物的方法具有高效率、低耗能、无二次污染的显著优势,展现运用生物学方法解决环境污染问题的应用实例,体现应用性考查要求。试题精选环境保护相关素材,使考生在作答过程中体会解决环境污染问题的必要性,强化生态文明理念,引导考生提高保护环境的自觉性,增强保护生态环境的社会责任意识。 例1 (2019年高考理综全国Ⅱ卷第37题)物质W是一种含氮有机物,会污染土壤。W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。回答下列问题。 (1) 要从土壤中分离目标菌,所用选择培养基中的氮源应该是_________________。 (2)  在从土壤中分离目标菌的过程中,发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(图1)。如果要得到目标菌,应该选择___________菌落进一步纯化,选择的依据是_________________。 (3)         土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,请简要写出实验思路、预期结果和结论,即_________________。 (4)  该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌,使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E)。为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异,该小组拟进行如下实验,请完善相关内容。 ①   在含有一定浓度W的固体培养基上,A处滴加含有酶E的缓冲液,B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液,C处滴加   ,三处滴加量相同。 ②   一段时间后,测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈,说明_______________;若A,B处形成的透明圈直径大小相近,说明_______________。 评析  例1以分离降解土壤含氮有机物细菌为目标,基于应对土壤污染物问题进行设计。试题考查细菌培养营养物质类型,体现基础性考查要求。由于所用培养基以含氮有机物W作为唯一氮源,因而可降解利用W的细菌可以生长并在菌落周围出现透明圈,或者可利用空气中氮气作为氮源的细菌可以生长但菌落周围不会出现透明圈。若要确定细菌是否可以利用空气中的氮气作为氮源,则应将空气中的氮气作为唯一氮源进行培养。细菌利用所产生的酶降解有机物并进行同化利用,筛选的目标菌产生降解W的酶活力应较高。第(4)题考查酶活力测定的实验设计及实验结果分析,涉及对考生实验探究能力和科学探究素养的考查。 3   凸显科学思维,助力学科素养育成 科学思维讲求基于事实和证据的客观延续,具有逻辑性和严密性的特征。高考生物学试题注重科学思维的考查,尤其是遗传学试题鲜明地指向科学思维考查。全国卷涉及遗传学考查的试题均未要求较为复杂的概率计算,而是聚焦遗传学基本规律的理解和应用,强调科学思维方式,体现基础性和综合性考查要求。试题充分发挥高考对教学的引导功能,通过促进学生在遗传学的学习中夯实基础、注重综合,逐步形成科学思维,从而促进学科素养的涵育。 例2(2019年高考理综全国Ⅰ卷第5题)某种二倍体高等植物的性别决定类型为XY型。该植物有宽叶和窄叶两种叶形,宽叶对窄叶为显性。控制这对相对性状的基因(B/b)位于X染色体上,含有基因b的花粉不育。下列叙述错误的是(    ) A.  窄叶性状只能出现在雄株中,不可能出现在雌株中 B.  宽叶雌株与宽叶雄株杂交,子代中可能出现窄叶雄株 C. 宽叶雌株与窄叶雄株杂交,子代中既有雌株又有雄株 D.  若亲本杂交后子代雄株均为宽叶,则亲本雌株是纯合子 评析例2考查伴性遗传,其特殊之处在于“含有基因b的花粉不育”,即窄叶雄株只能产生可育的Y型配子而不能产生可育的Xb型配子。由此可知,窄叶雄株(XbY)可出现,窄叶雌株(XbXb)因所需的父本Xb型雄配子败育而不能出现,故选项A正确。宽叶雌株基因型可能是XBXb,作为母本可提供Xb型雌配子;宽叶雄株(XBY)作为父本可提供Y型雄配子,则该对亲本杂交的子代可能有窄叶雄株(XbY),故选项B正确。宽叶雌株(XBX-与窄叶雄株(XbY)杂交时,父本只可提供Y型雄配子,因此子代均为雄株而无雌株,故选项C错误。若亲本杂交后子代雄株均为宽叶(XBY),说明其母本只可产生XB型雌配子,因而其母本基因型为XBXB,是宽叶纯合子,故选项D正确。此题作答的关键在于对“含有基因b的花粉不育”含义的准确理解。 高考生物学试题在保持试题呈现形式、考查内容、考查目标稳定的基础上,稳步推进命题方式、技术的改革。基于高考评价体系理论框架的构建和实施,高考生物学科考查目标、考查要求更加明确和细化。高考生物学命题应积极探索新题型、新方式以响应改革号召,满足时代发展对人才的生物学科素养的要求。《中学生物教学》2019年第9期点击下载阅读PDF版:聚焦关键能力 助力素养育成——2019年高考生物学试题评析    
 2   0  200天前
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