高考北京卷生物學學科新能力要求解讀

孫 鵬 管 旭 徐 捷

(1 北京教育考試院 北京 100083; 2 中國人民大學附屬中學 北京 100080; 3 北京市東城區教師研修中心 北京 100009)

依據國務院頒布的《關于深化考試招生制度改革的實施意見》精神，2016年教育部考試中心提出“一體四層四翼”的高考評價體系。通過確立“立德樹人、服務選拔、導向教學”這一高考核心立場，回答了“為什么考”的問題，通過明確“必備知識、關鍵能力、學科素養、核心價值”四層考查目標以及“基礎性、綜合性、應用性、創新性”四個方面的考查要求，回答了高考“考什么”和“怎么考”的問題。由此可以看出，培養和考查學生的關鍵能力，尤其是創新能力和應用實踐等綜合性能力成為現階段教育考試改革的重點之一。為全面貫徹黨的教育方針，推進考試內容與形式改革，以培育和踐行社會主義核心價值觀為中心，積極發揮教學導向功能，從有利于促進學生健康成長成才和服務科學選才的角度出發，北京市開展了2018年《普通高等學校招生全國統一考試北京卷考試說明》生物學學科部分(以下簡稱《考試說明》)的修訂工作。

1 《考試說明》的變化

2018年版《考試說明》在上一版本的基礎上對考核目標、能力要求等內容進行了調整，更新了部分參考樣題，并對每道參考樣題“說明”部分的文字進行了重新梳理。

1.1 能力要求的變化 2018版中核心的變化是使用了全新的能力要求框架。對生物學學科高考的能力要求由原來的四項能力要求調整為四個層級的能力要求，即“理解能力、應用能力、思辨能力、創新能力”，每層能力包含2～3項具體要求(表1)。

表1 高考北京卷生物學學科的能力要求[1]

1.2 能力要求解讀 從表1中各個能力層級關系以及對各層能力要素內涵的描述可知，這一能力要求框架中四個層級能力的要求是逐級提高的，高層級能力以低層級能力為基礎。其中，“理解能力、應用能力”對考生思維的要求相對較低，思維過程較為簡單，屬于基礎思維能力；“思辨能力、創新能力”對考生思維的要求較高，思維過程比較復雜、綜合，屬于高階思維能力。

從考生解答試題的思維過程看，“理解能力”側重考查信息輸入的過程，即考查考生將試題提供的新信息整合到已學生物學知識的體系中，與已有知識建立聯系的能力；“應用能力”考查考生運用較為單一的生物學規律、原理、模型等對信息進行簡單加工的能力；“思辨能力”是對信息進行復雜加工的能力，考查考生對復雜信息進行拆解，然后分別加工再進行綜合或結合其他知識、信息再加工的能力；“創新能力”考查考生對信息進行創造性加工的能力，如：將信息拆解、加工后進行重新整合或綜合其他信息再進行延伸與拓展。

2 例題解析

面對新的能力要求體系，許多教師可能面臨“如何準確理解新的能力要求”的難題，新的能力要求在以往試題中考查過嗎？如何依據新的能力要求進行復習？本文嘗試依據生物學學科新的能力要求框架對往年高考北京卷部分試題進行分析，希望能夠給出部分答案。

2.1 例1(2017年高考北京卷理綜第1題) 洋蔥根尖和小鼠骨髓細胞都能用于觀察細胞有絲分裂，比較實驗操作和結果，敘述正確的是 (B)

A. 都需要用鹽酸溶液使細胞相互分離

B. 都需要用低倍鏡找到分裂細胞再換高倍鏡觀察

C. 在有絲分裂中期都能觀察到染色體數目加倍

D. 在有絲分裂末期都能觀察到細胞板

分析：先將題干中給出的兩種細胞與已學的動、植物細胞有絲分裂實驗的知識建立聯系，然后比較觀察這兩類細胞有絲分裂的實驗操作的共性與差異，還要對動、植物細胞有絲分裂過程中特征的異同進行比較。因此，該題考查的能力是“理解”中的“比較”。

2.2 例2(2017年高考北京卷理綜第29題節選) 學習、記憶是動物適應環境、使個體得到發展的重要功能。通過電刺激實驗，發現學習、記憶功能與高等動物的海馬腦區(H區)密切相關。

(1) 在小鼠H區的傳入纖維上施加單次強刺激，傳入纖維末梢釋放的 作用于突觸后膜的相關受體，突觸后膜出現一個膜電位變化。(參考答案：神經遞質)

分析：解答本小題需要在題目提供的情境中識別出與神經興奮的產生、傳導與傳遞等知識相匹配的信息，即：在傳入神經纖維上施加刺激，傳入神經纖維末梢將會釋放神經遞質作用于突觸后膜上的相關受體，使突觸后膜出現一個膜電位變化。因此，該題考查的知識是：神經調節的結構基礎和調節過程；考查的能力是“理解”中的“辨認”：在新情境中識別出相關的生物學知識。

(2) 如果在H區的傳入纖維上施加100次/秒、持續1秒的強刺激(HFS)，在刺激后幾小時之內，只要再施加單次強刺激，突觸后膜的電位變化都會比未受過HFS處理時高2～3倍，研究者認為是HFS使H區神經細胞產生了“記憶”。下圖為這一現象可能的機制。如圖所示，突觸后膜上的N受體被激活后，Ca2+會以______方式進入胞內。Ca2+與______共同作用，使C酶的______發生改變，C酶被激活。(參考答案：易化擴散/協助擴散 鈣調蛋白 空間結構)

分析：解答本題首先需將試題提供的圖示信息進行解讀，然后根據物質跨膜運輸方式的特點辨認出Ca2+的過膜方式為易化擴散/協助擴散。還需解讀出圖中“Ca2+與鈣調蛋白結合后，使C酶的空間結構發生改變，從而激活C酶使之處于活性狀態”的信息，才能完成作答。因此，該題主要考查的知識是：物質出入細胞的方式、蛋白質的結構；主要考查的能力是“理解”中的“解讀”：第一空是從圖示信息中解讀出膜外鈣離子濃度大于膜內，辨認出是“易化擴散/協助擴散”過程；第二空是將圖示信息進行形式轉換，解讀出“進入細胞的鈣離子會與鈣調蛋白結合”；第三空要求解讀出“C酶在結合鈣離子的鈣調蛋白作用下，空間結構發生變化，從無活性狀態變為有活性狀態”。

(3) 為驗證圖中所示機制，研究者開展了大量工作，如：①對小鼠H區傳入纖維施以HFS，休息30min后，檢測到H區神經細胞的A受體總量無明顯變化，而細胞膜上的A受體數量明顯增加。該結果為圖中的 (填圖中序號)過程提供了實驗證據。②圖中A受體胞內肽段(T)被C酶磷酸化后，A受體活性增強。為證實A受體的磷酸化位點位于T上，需將一種短肽導入H區神經細胞內，以干擾C酶對T的磷酸化。其中，實驗組和對照組所用短肽分別應與T的氨基酸 。A. 數目不同序列不同 B. 數目相同序列相反 C. 數目相同序列相同 ③為驗證T的磷酸化能增強神經細胞對刺激的“記憶”這一假設，將T的磷酸化位點發生突變的一組小鼠，用HFS處理H區傳入纖維，30min后檢測H區神經細胞突觸后膜A受體能否磷酸化。請評價該實驗方案并加以完善 。

參考答案：①Ⅱ ②C、 B ③該實驗方案存在兩處缺陷。第一，應補充一組對未突變小鼠同樣處理的對照實驗。第二，應補充施加HFS后檢測和比較以上兩組小鼠突觸后膜電位變化的實驗。

分析：解答①小題，需要先分析題干提供的實驗結果“神經細胞的A受體總量無明顯變化，而細胞膜上的A受體數量明顯增加”，再結合對圖示信息中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ過程的解讀，將解讀出的過程Ⅱ表示的信息與上述實驗結果進行關聯、綜合。因此，該題主要考查的知識是神經調節、細胞膜蛋白的動態變化，主要考查的能力是“思辨”中的“論證”。

② 小題考查在具備酶催化特性知識的基礎上，設計實驗方案的能力。設計這一實驗的知識基礎是：酶在催化化學反應的過程中會與底物結合，特定的底物具有特定的空間結構。肽鏈的空間結構由組成它的氨基酸種類、數目、排列順序決定。該實驗假設“C酶識別并結合A受體的位點位于胞內肽段(T)上”。根據這一假設，設計實驗組“導入與T的氨基酸數目和序列均相同的肽段競爭性地與C酶結合”，目的是“使C酶無法與T結合”，預期結果為“A受體的活性無明顯變化”。相應地，對照組的目的是“使C酶不受干擾，能夠正常與T結合”，預期結果為“A受體活性增強”。為此，“導入的肽段不能與C酶結合”，再結合實驗設計的程序性知識，設計出對照組“導入肽段應與T的氨基酸數目相同、序列相反”。因此，該題主要考查的能力是“創新”中的“設計”。

③小題實驗的假設為“T的磷酸化能增強神經細胞對刺激的‘記憶’”。實驗方案為“將T的磷酸化位點發生突變的一組小鼠，用HFS處理H區傳入纖維，30min后檢測H區神經細胞突觸后膜A受體能否磷酸化”，結合實驗設計的程序性知識，發現該實驗方案中缺少以“正常小鼠”為實驗材料的對照處理。結合(2)小題中判斷是否產生“記憶”的信息，得出能夠驗證假設的實驗結果預期為實驗組“突觸后膜電位變化不明顯”，而對照組“突觸后膜電位變化比實驗組明顯高2～3倍”。由此可以發現實驗方案中缺少“施加HFS后檢測小鼠突觸后膜電位變化”的實驗處理。因此，該題主要考查的能力是“思辨”中的“評價”。

2.3 例3(2016年高考北京卷理綜第30題節選) 研究植物激素作用機制常使用突變體作為實驗材料。通過化學方法處理萌動的擬南芥種子可獲得大量突變體。

(1) 若誘變后某植株出現一個新性狀，可通過________交判斷該性狀是否可以遺傳。如果子代仍出現該突變性狀，則說明該植株可能攜帶________性突變基因，根據子代________，可判斷該突變是否為單基因突變。(參考答案：自 顯 表現型的分離比)

分析：解答本題首先需要應用雜交育種的知識，從親本自交產生的子代性狀表現判斷親代是否發生了基因突變。因此，第一空主要考查的能力是“應用”中的“推理”。親本“自交”后子代仍出現該性狀，逆推導致這一結果出現的原因應該是：植株發生的是顯性突變。因此，第二空主要考查的能力是“應用”中的“歸因”。運用遺傳學知識可以得出，控制突變性狀的突變基因數目不同，子代性狀的分離比也不同。因此，第三空主要考查的能力是“應用”中的“推理”。

(2) 經大量研究，探明了野生型擬南芥中乙烯的作用途徑，簡圖如下。由圖可知，R蛋白具有結合乙烯和調節酶T活性兩種功能。乙烯與________結合后，酶T的活性________，不能催化E蛋白磷酸化，導致E蛋白被剪切。剪切產物進入細胞核，調節乙烯響應基因的表達，植株表現有乙烯生理反應。(參考答案：R蛋白 被抑制)

分析：解答本題需要將圖示中野生型擬南芥的乙烯調節通路的圖示信息轉換為文字信息。因此，該題主要考查的能力是“理解”中的“解讀”。

(3) 酶T活性喪失的純合突變體(1#)在無乙烯的條件下出現________(填“有”或“無”)乙烯生理反應的表現型。1#與野生型雜交，在無乙烯的條件下，F1的表現型與野生型相同。請結合上圖從分子水平解釋F1出現這種表現型的原因：________。(參考答案：有 雜合子有野生型基因，可產生有活性的酶T，最終阻斷乙烯作用途徑。)

分析：解答第一空需要將題干中“酶T活性喪失”這一條件代入圖示模型中，依據模型所示原理推理得出1#在無乙烯的條件下會表現出有乙烯生理反應的表現型。解答第二空首先需要由“F1是雜合子”這一條件，運用遺傳信息翻譯的原理推理得出“F1可產生有活性的酶T”，然后將這一推理結果與酶活性的知識以及圖示模型信息綜合，再從分子水平上闡釋雜合子(F1)的表現型與野生型相同的原因。因此，該題第一空主要考查的能力是“應用”中的“推理”，第二空主要考查的能力是“思辨”中的“論證”。

2.4 例4(2016年高考北京卷理綜第31題節選) 嫁接是我國古代勞動人民早已使用的一項農業生產技術，目前也用于植物體內物質轉運的基礎研究。研究者將具有正常葉形的番茄(X)作為接穗，嫁接到葉形呈鼠耳形的番茄(M)砧木上，結果見圖。(1)(2)略。

(3) 嫁接體正常葉形的接穗上長出了鼠耳形的新葉。為探明其原因，研究者進行了相關檢測，結果見下表。

實驗材料檢測對象 M植株的葉X植株的葉接穗新生葉P-L mRNA有無有P-L DNA有無無

(4) 綜合上述實驗，可以推測嫁接體中P-L基因的mRNA________。(參考答案：從砧木被運輸到接穗新生葉中，發揮作用，影響新生葉的形態。)

分析：解答本小題要求考生解讀圖、表中的信息。由題圖可知“將X番茄作為接穗嫁接到M砧木上，嫁接體中正常葉形的接穗上長出了鼠耳形的新葉”，據此可作出兩種假設：①砧木中的P-L基因可從砧木轉移到接穗新生葉中；②砧木中的P-L基因編碼的mRNA可從砧木轉移到接穗新生葉中。表中的實驗結果否定了第一種假設，但能夠支持第二種假設。由表中結果可以推測，接穗新生葉中出現的P-L mRNA是由砧木細胞中的P-L DNA編碼，經長距離運輸(可能以篩管為運輸途徑)進入接穗新生葉，最終導致其產生鼠耳葉表現型。因此，該題主要考查的能力是“創新”中的“假設”。

3 結語

從對以上例題的解析可以看出，新的能力要求在以往的試題中均有所考查、有所體現。其并非是一個新的“物種”，而是對學科認知能力的一種新的分類形式。在此應明確一點，上述例題分析中僅列舉了一種解題思維過程，并非是唯一的思維路徑。教師在進行復習指導以及考生在復習備考時，除查找知識上的漏洞外，更需要根據新的能力要求分析考生學科思維能力上的不足，并開展有針對性的復習和練習，從而補齊能力短板，促進學科核心素養的進一步發展。