擺脫唯一答案 引導(dǎo)創(chuàng)新思維
——以2015年高考生物學(xué)北京卷開(kāi)放性試題為例

孫 鵬 管 旭

(北京教育考試院 100083)(中國(guó)人民大學(xué)附屬中學(xué) 北京 100080)

1試題類型與創(chuàng)新思維

試題類型有多種劃分方法。從題目開(kāi)放性的角度，通常可分為開(kāi)放性試題和封閉性試題。一般說(shuō)來(lái)，封閉性試題具有確定的條件、方法和答案，開(kāi)放性試題是與封閉性試題相對(duì)的、沒(méi)有固定答案或唯一結(jié)論的一種試題形式，它在很大程度上彌補(bǔ)了封閉性試題的種種不足，特別在考查學(xué)生思維的靈活性和廣泛性，考查學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)等方面有著封閉性試題所無(wú)法取代的優(yōu)點(diǎn)[1，2]。可見(jiàn)，開(kāi)放性試題更能夠考查考生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

2015年高考生物學(xué)北京卷中增加了一定數(shù)量的開(kāi)放性設(shè)問(wèn)。這種變化，一方面有助于創(chuàng)新人才的選拔；另一方面有利于引導(dǎo)中學(xué)生物學(xué)教學(xué)更加注重對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

2典型試題評(píng)析

例1 (2015年高考北京卷理科綜合能力測(cè)試第29題) 為探索治療機(jī)體對(duì)某種藥物依賴的有效途徑，我國(guó)科研人員進(jìn)行了如下研究。

(1)將大鼠置于自身給藥箱中(如圖)。當(dāng)大鼠按壓非給藥桿時(shí)指示燈不亮，藥泵不給藥；按壓給藥桿時(shí)指示燈亮，藥泵通過(guò)靜脈導(dǎo)管向大鼠注射一定量藥物。燈亮?xí)r，光刺激大鼠視網(wǎng)膜，引起視神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生________，傳至末梢，釋放_(tái)_______，作用于突觸________上的受體。信息傳至視中樞，產(chǎn)生視覺(jué)。多次重復(fù)訓(xùn)練后，大鼠在光信號(hào)與給藥之間建立聯(lián)系。當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)大鼠按壓給藥桿的次數(shù)達(dá)到一定程度時(shí)，即可被視為對(duì)該藥物形成依賴。以下將這種大鼠簡(jiǎn)稱D鼠。

(2)研究發(fā)現(xiàn)，D鼠相關(guān)腦區(qū)內(nèi)酶A含量和活性均明顯升高。為探討酶A活性對(duì)藥物依賴的影響，在兩組D鼠相關(guān)腦區(qū)注射酶A活性抑制劑或生理鹽水后，再分別放入自身給藥箱，記錄單位時(shí)間內(nèi)兩組D鼠________。與對(duì)照組相比，若抑制劑組的D鼠________，則表明抑制酶A的活性可以降低D鼠對(duì)藥物的依賴。

(3)研究者設(shè)計(jì)了一種能與編碼酶A 的mRNA互補(bǔ)結(jié)合的、含22個(gè)核苷酸的RNA，它能進(jìn)入細(xì)胞，促進(jìn)編碼酶A的mRNA降解。將這種小RNA用溶劑M溶解后，注射到D鼠相關(guān)腦區(qū)，引起酶A含量明顯下降，D鼠對(duì)藥物的依賴降低。進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)時(shí)，要同時(shí)進(jìn)行一個(gè)對(duì)照處理，將一段小RNA用________(填“生理鹽水”或“蒸餾水”或“溶劑M”)溶解，注射到D鼠的相關(guān)腦區(qū)。這段小RNA的最佳設(shè)計(jì)為：與實(shí)驗(yàn)組使用的小RNA相比，其核苷酸的________(多選，只填序號(hào))。

a．種類相同 b．種類不同

c．?dāng)?shù)目相同 d．?dāng)?shù)目不同

e．序列完全相同 f．序列完全不同

若此對(duì)照組D鼠相關(guān)腦區(qū)內(nèi)酶A含量無(wú)明顯變化，則可以證明________等因素對(duì)實(shí)驗(yàn)組結(jié)果無(wú)影響。

參考答案：(1)神經(jīng)沖動(dòng)/興奮 神經(jīng)遞質(zhì) 后膜 (2)按壓給藥桿的次數(shù) 按壓給藥桿次數(shù)明顯少 (3)溶劑M a、c、f 溶劑M、不能和編碼酶A的mRNA形成互補(bǔ)結(jié)合的小RNA、給藥方法。

解題思路：第(1)題略。第(2)題在第(1)題定義了D鼠的生理學(xué)含義之后，以“研究發(fā)現(xiàn)，D鼠相關(guān)腦區(qū)內(nèi)酶A含量和活性均明顯升高”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將考生引向?qū)υO(shè)計(jì)一個(gè)新實(shí)驗(yàn)的思考：需要如何設(shè)置對(duì)照？采集哪些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？出現(xiàn)何種實(shí)驗(yàn)結(jié)果將能說(shuō)明“抑制酶A的活性可以降低D鼠對(duì)藥物的依賴”？這一小題已經(jīng)交代了對(duì)照處理的設(shè)置方法，考生在解題時(shí)需要看完本小題全部?jī)?nèi)容，然后從實(shí)驗(yàn)結(jié)論倒推前面兩個(gè)空的答案。若要得出抑制酶A活性可以降低D鼠對(duì)藥物依賴的結(jié)論，這一實(shí)驗(yàn)的預(yù)期結(jié)果應(yīng)該是注射抑制劑D鼠的自身給藥量低于注射生理鹽水的D鼠，需要記錄的應(yīng)該是能夠直接反映兩組D鼠對(duì)藥物需求量的指標(biāo)。結(jié)合題干圖示和第(1)題所給信息，能夠反映D鼠對(duì)藥物需求量的指標(biāo)有多個(gè)：按壓給藥桿的次數(shù)(取藥次數(shù))、指示燈亮次數(shù)、藥泵中藥物的減少量(取藥量)，這些都可以回答第一空的問(wèn)題。第二空的答案應(yīng)與第一空所答相對(duì)應(yīng)，即按壓給藥桿的次數(shù)(取藥次數(shù))明顯少、指示燈亮次數(shù)明顯少或藥泵中藥物的減少量(取藥量)明顯少。

第(3)題在介紹了從翻譯水平抑制酶A生成的實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，展開(kāi)對(duì)考生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的考查。科研人員在將一段能“導(dǎo)致編碼酶A的mRNA降解”的小RNA用溶劑M溶解后，注射到D鼠的相關(guān)腦區(qū)，D鼠按壓給藥桿的次數(shù)也會(huì)下降。為了說(shuō)明這種設(shè)計(jì)出來(lái)的“能與編碼酶A 的mRNA互補(bǔ)結(jié)合、含22個(gè)核苷酸的RNA”的作用是特異性的，需要進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)。與實(shí)驗(yàn)組所用小RNA相比，對(duì)照實(shí)驗(yàn)中可選用的小RNA在三個(gè)屬性上可能存在差別，即組成該小RNA的核苷酸的種類、數(shù)目和排列順序。這三個(gè)屬性中，若核苷酸序列完全相同，則其種類和數(shù)目也必定相同，即與實(shí)驗(yàn)組為同一小RNA。在核苷酸序列完全不同時(shí)，保證核苷酸的種類和數(shù)目相同，可以更好地保證對(duì)照實(shí)驗(yàn)中變量的唯一性，所以在題目要求同時(shí)進(jìn)行的“一個(gè)”對(duì)照處理中，這樣的設(shè)計(jì)應(yīng)為最佳方案。這一實(shí)驗(yàn)再次證明了酶A與藥物依賴的關(guān)系。為證實(shí)注射這種小RNA可使D鼠按壓給藥桿的次數(shù)下降，需要排除對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能有影響的因素：①不能特異性結(jié)合的小RNA/小RNA的非特異性作用；②溶劑M；③給藥方式(包括注射時(shí)的針刺和在相關(guān)腦區(qū)進(jìn)行的手術(shù)操作)。這3種因素可以通過(guò)注射與實(shí)驗(yàn)組小RNA的核苷酸種類和數(shù)目均相同，但核苷酸序列完全不同的小RNA進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)來(lái)排除。

評(píng)析：本題以我國(guó)科學(xué)家探索治療機(jī)體對(duì)某種藥物依賴的途徑進(jìn)行的科學(xué)研究為試題背景展開(kāi)，綜合考查了多方面的生物學(xué)知識(shí)。從本題的解題思路可以看出，第(2)題和第(3)題的最后一個(gè)空，具有一定的開(kāi)放性。對(duì)于第(2)題，考生只要能夠把握住問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，回答問(wèn)題的角度可以有若干個(gè)，答案并不唯一。這種設(shè)問(wèn)方式對(duì)考生的思維限定較少，考生可以根據(jù)自己對(duì)題目中實(shí)驗(yàn)的理解進(jìn)行分析、作答。第(3)題的最后一空，需要考生綜合整道題給出的關(guān)于實(shí)驗(yàn)的全部信息，答出不止一方面內(nèi)容。在考查考生對(duì)實(shí)驗(yàn)中對(duì)照處理的理解、設(shè)置對(duì)照處理的能力的同時(shí)，檢驗(yàn)了考生思維的開(kāi)闊性、靈活性和嚴(yán)謹(jǐn)性。回答第29題中這種開(kāi)放性的問(wèn)題，考生不能照搬教材中的知識(shí)內(nèi)容，也無(wú)法套用固定的解題模式，必須親自參與到題目情境中來(lái)，深入理解題目背景，綜合題目信息，通過(guò)自主分析思考，解釋、解決科學(xué)實(shí)踐中的問(wèn)題。這種考查方式，不但實(shí)現(xiàn)了考查考生參與、探究和實(shí)踐的功能，而且具有良好的區(qū)分效果。

例2 (2015年高考北京卷理科綜合能力測(cè)試第30題) 野生型果蠅的腹部和胸部都有短剛毛，而一只突變果蠅S的腹部卻生出長(zhǎng)剛毛。研究者對(duì)果蠅S的突變進(jìn)行了系列研究。用這兩種果蠅進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果見(jiàn)圖。

(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，果蠅腹部的短剛毛和長(zhǎng)剛毛是一對(duì)________性狀，其中長(zhǎng)剛毛是________性性狀。圖中①、②基因型(相關(guān)基因用A和a表示)依次為_(kāi)_______。

(2)實(shí)驗(yàn)2結(jié)果顯示：與野生型不同的表現(xiàn)型有________種。③基因型為_(kāi)_______，在實(shí)驗(yàn)2后代中該基因型的比例是________。

(3)根據(jù)果蠅③和果蠅S基因型的差異，解釋導(dǎo)致前者胸部無(wú)剛毛、后者胸部有剛毛的原因：________。

(4)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)突變基因轉(zhuǎn)錄的mRNA相對(duì)分子質(zhì)量比野生型的小，推測(cè)相關(guān)基因發(fā)生的變化為_(kāi)_______。

(5)實(shí)驗(yàn)2中出現(xiàn)的胸部無(wú)剛毛的性狀不是由F1新發(fā)生突變的基因控制的。作出這一判斷的理由是：雖然胸部無(wú)剛毛是一個(gè)新出現(xiàn)的性狀，但________，說(shuō)明控制這個(gè)性狀的基因不是一個(gè)新突變的基因。

參考答案：(1)相對(duì) 顯 Aa、aa (2)兩 AA 1/4 (3)兩個(gè)A基因抑制胸部長(zhǎng)出剛毛，只有一個(gè)A基因時(shí)無(wú)此效應(yīng) (4)核苷酸數(shù)量減少/缺失 (5)新的突變基因經(jīng)過(guò)個(gè)體繁殖后傳遞到下一代中不可能出現(xiàn)比例高達(dá)25%的該基因純合子。

解題思路：第(1)、(2)、(4)、(5)題略。第(3)題考生需要在理解前兩道小題的基礎(chǔ)上，通過(guò)遺傳背景進(jìn)一步分析果蠅③胸部無(wú)剛毛、果蠅S胸部有剛毛的原因。果蠅③的基因型為AA，果蠅S的基因型為Aa，可以從兩個(gè)方面進(jìn)行推斷：一是基因的劑量效應(yīng)，即兩個(gè)A基因會(huì)抑制果蠅胸部生出剛毛，而僅有一個(gè)A基因時(shí)無(wú)此效應(yīng)；二是基因的顯隱性，這里也可以從兩個(gè)角度作答：①在決定胸部是否有剛毛這對(duì)相對(duì)性狀上，原有的等位基因A的作用是隱性的；②在決定胸部是否有剛毛這對(duì)相對(duì)性狀上，原有的等位基因a的作用是顯性的。

評(píng)析：本題以對(duì)果蠅的一項(xiàng)遺傳學(xué)研究為命題材料，從一個(gè)看似簡(jiǎn)單的果蠅突變?nèi)胧郑瑢訉由钊耄尶忌鷱堥_(kāi)想象的翅膀，展開(kāi)合理的推理與分析，綜合考查考生多方面的能力。本題第(3)題是一個(gè)開(kāi)放性較強(qiáng)的問(wèn)題，引導(dǎo)考生結(jié)合實(shí)驗(yàn)2中出現(xiàn)的少見(jiàn)的遺傳現(xiàn)象，深入思考并解讀基因與性狀的關(guān)系，考查了考生靈活運(yùn)用所學(xué)的遺傳知識(shí)和邏輯分析能力，對(duì)一種以往很少見(jiàn)過(guò)的、新的遺傳現(xiàn)象進(jìn)行獨(dú)立思考、自主判斷、大膽推測(cè)并作出合理解釋，從而得出新規(guī)律、創(chuàng)造新結(jié)論的能力，以及用科學(xué)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行表述的能力。這樣的問(wèn)題，由于具有解題途徑、解題方法和題目答案均比較開(kāi)放的特點(diǎn)，為考生進(jìn)行更高層次的思維過(guò)程創(chuàng)造了條件，能夠較好地考查考生高層次的思維能力，因而能夠激發(fā)考生獨(dú)立思考和勇于探究的精神，鼓勵(lì)考生展現(xiàn)創(chuàng)新方法、創(chuàng)新推理和創(chuàng)新解答，有助于發(fā)揮高考試題在創(chuàng)新型人才選拔和培養(yǎng)中的積極作用。

3對(duì)高中生物學(xué)教學(xué)的導(dǎo)向

近年來(lái)，高考生物學(xué)北京卷的多數(shù)試題都是以最前沿的科學(xué)問(wèn)題為背景命制的。試題用生動(dòng)有趣的圖表和淺顯易懂的文字，將與高中生物學(xué)內(nèi)容相關(guān)的科研成果凝練為中學(xué)生讀得通、看得懂、想得清的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、勇于探究。試題多以科學(xué)的思維維邏輯呈現(xiàn)并將實(shí)驗(yàn)探究的方法貫穿其中，為不同水平的考生提供了展示所學(xué)知識(shí)與能力的平臺(tái)。尤其是在試題中增加一定數(shù)量的開(kāi)放性設(shè)問(wèn)，更加有利于考查學(xué)生的發(fā)散性思維，而發(fā)散性思維具有的三個(gè)特征(變通性、流暢性和獨(dú)特性)被認(rèn)為是創(chuàng)造力的主要組成部分[3]。

當(dāng)前，在高中教學(xué)中“題海戰(zhàn)術(shù)”仍是很多學(xué)校和教師的“法寶”。在經(jīng)過(guò)大量、反復(fù)的應(yīng)試訓(xùn)練后，學(xué)生在做題時(shí)往往已經(jīng)形成了心理定勢(shì)，創(chuàng)造性思維被嚴(yán)重束縛，最怕見(jiàn)到新情境的試題、新角度的設(shè)問(wèn)。在深化高考考試內(nèi)容與形式的改革背景下，高考生物學(xué)北京卷通過(guò)設(shè)置一定量的開(kāi)放性問(wèn)題，意在借助高考試題對(duì)教學(xué)的反撥作用，引導(dǎo)教師摒棄題海戰(zhàn)術(shù)式的教學(xué)、復(fù)習(xí)模式，在夯實(shí)基礎(chǔ)的同時(shí)，更加注重學(xué)生能力的提高。倡導(dǎo)學(xué)校積極開(kāi)展創(chuàng)新教育，注意培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力、批判性思維能力和聯(lián)想思維能力，增強(qiáng)學(xué)生大膽創(chuàng)新的精神，提高創(chuàng)新素養(yǎng)。