淺談生物學命題如何體現核心素養中的理性思維

劉廣如

(江西省金太陽教育研究院 南昌 330032)

十八大提出了“立德樹人”的指導方針，核心素養培養已成為新一輪教學改革的熱點和核心問題。對此，生物學教師有必要圍繞核心素養進行教學研究，提高教學理念和水平。筆者認為在生物學科核心素養中“理性思維”最為基礎，只有具備了“理性思維”才能對生命觀念中結構與功能觀、進化與適應觀、穩態與平衡觀、物質與能量觀等進行深刻理解，對“科學探究”中的生物學現象進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及結果的交流與討論等，對“社會責任”中社會事務進行討論并作出理性解釋和判斷，辨別迷信和偽科學，解決生產生活問題。因此，本文以2016年全國Ⅰ卷中的試題為例說明在生物學命題中如何體現理性思維的素養。

1 對體現“理性思維”素養的高考試題分析

例1 (2016年全國Ⅰ卷31題)病毒甲通過呼吸道感染動物乙后，可引起乙的B淋巴細胞破裂，T淋巴細胞功能喪失，導致其患腫瘤病，病患動物更易被其他病原體感染，給新生的乙個體接種甲疫苗可預防該腫瘤病。回答列下問題：

(1)感染病毒甲后，患病的乙更易被其他病原體感染的原因是________。

(2)新生的乙個體接種甲疫苗后，甲疫苗作為________可誘導B淋巴細胞增殖、分化成________和記憶細胞。記憶細胞在機體被病毒甲感染時能夠________，從而引起預防該腫瘤病的作用。

(3)免疫細胞行使免疫功能時，會涉及到胞吞和胞吐這兩種物質跨膜運輸方式，這兩種方式的共同點有________(答出兩點即可)。

此題以病毒甲感染動物乙、給新生的乙個體接種甲疫苗為背景材料，對理性思維的考查分析如下：第(1)小題是考查學生“基于生物學事實和證據運用歸納與概括”， 第(2)小題考查理性思維中的“演繹與推理”“闡釋生命現象及規律”。因為，根據題干中“新生的乙個體接種甲疫苗可預防該腫瘤病”即可推理出“新生的乙個體接種的甲疫苗為抗原”；“可誘導B淋巴細胞增殖、分化成漿細胞和記憶細胞。記憶細胞在機體被病毒甲感染時能夠迅速增殖分化，從而引起預防該腫瘤病的作用”則是對生命現象及規律的闡釋。第(3)小題考查“理性思維”中的“歸納與概括”。又由于平時的教學一般都認為胞吞和胞吐這兩種物質運輸為非“跨膜”運輸，而此題卻說“兩種物質為跨膜運輸方式”，因此也考查到“理性思維”中的“批判性思維”。

2 試題中體現“理性思維”的命題策略

2.1 創新情境 通過創設新情境能防止考生死記硬背，考查考生的“理性思維”素養，促進學生對知識的理解。現在高考試題的情境材料大多來自對教材的挖掘，就是我們常說“源于教材而又高于教材”的新情境。

例2 (2016年全國Ⅰ卷2題)離子泵是一種具有ATP水解酶活性的載體蛋白，能利用水解ATP釋放的能量跨膜運輸離子。下列敘述正確的是

A. 離子通過離子泵的跨膜運輸屬于協助擴散

B. 離子通過離子泵的跨膜運輸是順著濃度階梯進行的

C. 動物一氧化碳中毒會降低離子泵跨膜運輸離子的速率

D. 加入蛋白質變性劑會提高離子泵跨膜運輸離子的速率

教材中講到“載體蛋白”，而對“離子泵”沒有講述，一些課外材料中會提到“離子泵”。題干通過對“離子泵”簡短的描述而創設了新的問題情境。考查考生“理性思維”中的“歸納與概括”“演繹與推理”等能力。

例3 (2016年全國Ⅰ卷29題)有關DNA分子的研究中，常用32P來標記DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脫氧)上三個磷酸基團所處的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。回答下列問題；

(1)某種酶可以催化ATP的一個磷酸基團轉移到DNA末端上，同時產生ADP。若要用該酶把32P標記到DNA末端上，那么帶有32P的磷酸基團應在ATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。

(2)若用帶有32P標記的dATP作為DNA生物合成的原料，將32P標記到新合成的DNA分子上，則帶有32P的磷酸基團應在dATP的(填“α”“β”或“γ”)________位上。

此題在學生對“同位素標記”“DNA”“ATP”的組成了解的基礎上，創設了新的情境“用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脫氧)上三個磷酸基團所處的位置”，來考查“理性思維”中的“演繹與推理”。

其實在以往的高考試題中也有此顯現。例如，2013年全國Ⅰ卷30題題干中“胰島素可使骨骼肌細胞和脂肪細胞膜上葡萄糖轉運載體的數量增加，已知這些細胞膜上的載體轉運葡萄糖的過程不消耗ATP”,而我們平時給學生傳授的一般是“哺乳動物成熟紅細胞吸收葡萄糖是被動轉運，需要載體不需要能量，而其他細胞是主動運輸，需要能量和載體”。此題的情境材料正好與平時學生得到的信息相反，因此命題者就很好地考查考生的“理性思維中的“批判性思維”，要打破平時的思維定式才能把與題干相應的設問做對。

2．2 創新設問 為診斷考生能否靈活運用知識解決實際問題，運用逆向思維的思想來命制試題，設問的角度與平時的思維習慣相反，讓考生感覺似曾相識，但解答的思路又不同。

例4 上述例3中的第3問為：(3)將某一種噬菌體DNA分子的兩條鏈用32P進行標記，并使其感染大腸桿菌，在不含有32P的培養基中培養一段時間。若得到的所有噬菌體雙鏈DNA分子都裝配成噬菌體(n個)并釋放，則其中含有32P的噬菌體所占比例為2/n，原因是________。

設問考查的角度與平時相反，平時一般考查“含32P的噬菌體所占比例為多少？”，而此題是告訴結果為“2/n”，讓考生來回答得到此結果的原因是什么？來考查“理性思維”中的“歸納與概括”能力。閱卷老師反映雖然此問很簡單，但很多考生沒有得到滿分。

例5 (2016年全國Ⅰ卷32題)已知果蠅的灰體和黃體受一對等位基因控制，但這對相對性狀的顯隱性關系和該等位基因所在的染色體是未知的。同學甲用一只灰體雌蠅與一只黃體雄蠅雜交，子代中♀灰體∶♀黃體∶♂灰體∶♂黃體為1∶1∶1∶1。同學乙用兩種不同的雜交實驗都證實了控制黃體的基因位于X染色體上，并表現為隱性。請根據上述結果，回答下列問題：

(1)僅根據同學甲的實驗，能不能證明控制黃體的基因位于X染色體上，并表現為隱性？

(2)請用同學甲得到的子代果蠅為材料設計兩個不同的實驗，這兩個實驗都能獨立證明同學乙的結論。(要求：每個實驗只用一個雜交組合，并指出支持同學乙結論的預期實驗結果。

此題第(2)問考查的方式在最近幾年的高考試題中沒有出現過，前幾年的考查一般都是以“填空”的形式出現。此題設問方式的創新既考查考生設計實驗的能力，又考查考生“理性思維”中“歸納與概括、演繹與推理、探討、論證”等能力。