從科學思維的視角看2018年高考Ⅰ卷理綜生物學試題

袁 齡 楊忠順

(廣東省深圳中學 深圳 518001)

科學思維，即指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力[1]。在實際教學中，往往從科學思維方法和思維品質兩方面培養學生科學思維。科學思維方法包括抽象與概括、比較與分類、解釋與推斷、分析與綜合等。思維品質實質是人的思維的個性特征，包括深刻性、批判性、創造性、靈活性和敏捷性[2]。

2018年高考Ⅰ卷理綜生物學試題，通過題目中所提供的生物學事實和信息，考查學生在基于已學知識的基礎上，思考、分析并解決問題，該過程更深入考查了學生的科學思維。不同于以往簡單考查學生記憶等低階思維能力，如今更多關注在學生分析與綜合等高階思維能力，為國家精準選拔人才奠定了基礎。在命題時如何設計和組織生物學事實和信息，考查學生的科學思維，是本文關注的重點，概括起來有以下三個方面。

1 圍繞核心概念，考查思維品質的深刻性

在新課標中重視“概念教學”，確保學生自主學習時間的情況下，讓學生更加深刻理解和應用生物學概念。相應地，2018年高考Ⅰ卷理綜生物學試題特點之一是圍繞核心概念命題，整合相關知識點設置選項，綜合考查學生對核心概念的理解。

例1： (選擇題第1題)生物膜的結構與功能存在密切的聯系，下列有關敘述錯誤的是

A. 葉綠體的類囊體膜上存在催化ATP合成的酶

B. 溶酶體膜破裂后釋放出的酶會造成細胞結構的破壞

C. 細胞的核膜是雙層膜結構，核孔是物質進出細胞核的通道

D. 線粒體DNA位于線粒體外膜上，編碼參與呼吸作用的酶

解析： 圍繞“概述細胞都由質膜包裹，質膜將細胞與其生活環境分開，能控制物質的進出，并參與細胞間的信息交流”這一核心概念的具體要求，從葉綠體、溶酶體、核膜和線粒體等生物膜為出發點命題。其中A選項實則考查光反應過程，包括水的光解和ATP合成兩個物質變化，因參與兩個物質變化的過程的酶都在類囊體膜上，決定了光反應在類囊體膜上進行。學生需要在類囊體是光反應的場所的抽象知識基礎上，聯想光反應的過程，概括出選項的答案，并且在其他選項中在大腦里抽取對應的知識點，避免相似知識點的混淆作用并快速作答。

此類試題，適合作為選擇題的命題形式，通過解決復雜或有難度的問題，內容上綜合考查核心概念，要求學生理解科學的本質；方法上要求學生熟練運用科學思維方法，將知識遷移后解題；品質上主要考查學生思維品質的深刻性，綜合體現考試選拔各水平人才的性質。

2 利用科學故事，多維考查邏輯思維

“科學故事”源于情境教學法，通過將知識與現實生活或教材素材結合，設計符合邏輯的線索，在激發學生興趣的同時，引導學生思考。此類試題往往研究一個或多個問題，在題干中先展示研究目的和研究背景，再針對問題進行假設，提問如何設計研究方案、分析預期結果并得出結論，進而證明或證偽某一假設。在這個過程中，考查學生推理、分析并解決問題的能力。

例2： (非選擇題第32題)果蠅體細胞有4對染色體，其中2、 3、 4號為常染色體，抑制控制長翅/殘翅性狀的基因位于2號染色體上，控制灰體/黑檀體性狀的基因位于3號染色體上，某小組用一只無眼灰體長翅雌果蠅與一只有眼灰體長翅雄果蠅雜交，雜交子代的表現型及其比例如下：

眼性別灰體長翅∶灰體殘翅∶黑檀體長翅∶黑檀體殘翅1/2有眼1/2雌9∶3∶3∶11/2雄9∶3∶3∶11/2無眼1/2雌9∶3∶3∶11/2雄9∶3∶3∶1

回答下列問題：

(1) 略。

(2) 若控制有眼/無眼性狀的基因位于常染色體上，請用上表中雜交子代果蠅為材料，設計一個雜交實驗來確定無眼性狀的顯隱性(要求： 寫出雜交組合和預期結果)。

(3) 若控制有眼/無眼性狀的基因位于4號染色體上，用灰體長翅有眼純合體和黑檀體殘翅無眼純合體果蠅雜交，F1相互交配后，F2中雌雄均有____________種表現型，其中黑檀體長翅無眼所占比例為3/64時，則說明無眼性狀為____________(填“顯性”或“隱性”)。

解析： 貫穿整題的切入點則是判斷性狀的顯隱性及判斷基因在常或性染色體上，難度較大。以學生熟知的果蠅這一經典實驗材料，設置新的科學故事，結合果蠅染色體的組成，通過數據表格給出解題線索。

以(2)和(3)小問為例，實則提出兩種不同的假設。(2)小問為確定無眼性狀的顯隱性，可采用無眼雌雄個體雜交的方式，根據子代性狀分離比判斷，考查學生能否創造性地設計雜交實驗。(3)小問需要學生理解灰體/黑檀體和長翅/殘翅兩對性狀自由組合，且都與性別無關。灰體長翅有眼純合體和黑檀體殘翅無眼純合體果蠅雜交，F1基因型為AabbCc，相互交配后，Aa×Aa后代2種表現型，Bb×Bb后代2種表現型，Cc×Cc后代2種表現型，則F2雌雄中表現型都有2×2×2=8種。再者，閱讀表中數據可知，灰體親本雜交子代中灰體∶黑檀體=(9+3)∶(3+1)=3∶1，則灰體為顯性，黑檀體為隱性，同理長翅為顯性，殘翅為隱性。F1基因型為AaBbCc， F2中黑檀體和殘翅比例都為1/4，黑檀體長翅無眼所占比例為3/64，說明F2中無眼比例為3/4，所以無眼為顯性性狀。通過題干所給出的信息，學生一步步進行邏輯推理，判斷事實因果關系，綜合分析作答。

生物學要求的并非是某一個維度的數理推理，而是要求學生能否基于事實和證據，綜合分析多因素后發現生物學規律，并運用比較和推理等方法分析問題、解決問題，這對學生的思維水平有較高的要求。因此，此類試題往往全方位考查學生的科學思維。

3 基于科技論文，考查解讀信息的過程

科技論文不同于“科學故事”，是因其新穎性、科學性、前沿性的素材被命制成試題。生物學是一門實驗科學，任何知識均離不開實驗的數據或結果。因此，此類試題常見的就是以實驗材料為背景命題。學生在做題時，容易出現讀題不仔細、理解不到位等情況，無法高效獲取題干信息。

例3： (選擇題第4題)已知藥物X對細胞增殖有促進作用，藥物D可抑制藥物X的作用，某同學將同一瓶小鼠皮膚細胞平均分為甲、乙、丙三組，分別置于培養液中培養，培養過程中進行不同的處理(其中甲組未加藥物)，每隔一段時間測定各組細胞數，結果如圖所示，據圖分析，下列相關敘述不合理的是

A. 乙組加入了藥物X后再進行培養

B. 丙組先加入藥物X，培養一段時間后加入藥物D，繼續培養

C. 乙組先加入藥物D，培養一段時間后加入藥物X，繼續培養

D. 若藥物X為蛋白質，則藥物D可能改變了藥物X的空間結構

解析： 這是一道典型的讀圖題。學生需從圖中曲線看出，乙組和丙組的細胞數量比對照組(甲組)增長得快，可推斷乙組和丙組的培養液中都加入了藥物X，一段時間后丙組細胞數量少于乙組，推斷添加了藥物D。藥物D對藥物X有抑制作用，若藥物X是蛋白質，則很有可能改變了其空間結構，從而使其功能發生改變，從而選出正確答案。

此類試題，在學生已經掌握一定的思維方法后，通過閱讀、理解和分析文字素材或圖表等形式，獲取題干的信息，充分考查學生思維的靈活性、敏捷性和批判性。無論是“科學故事”還是科技論文，在命題時還關注學生的生命觀念和社會責任的評價，聯系社會生活實際或熱點，滲透價值觀教育，理解生物學于社會發展的意義。

4 教學建議

4.1 合理使用思維導圖，幫助建構核心概念 通過前文的分析，高考題要求學生在理解核心概念的基礎上，更需要關注生物學知識的系統性。高效的課堂教學，應該是為思維而教，讓學生的思維活起來。不同于概念圖，思維導圖包括了圖像，且表示的是一種學習者的思維過程。對于學生而言充分調動了左右大腦，而且可以把具有相關性的大量零散知識，包括核心概念的內涵及外延，按個人的理解整理在一起。完成思維導圖的過程將促進學生主動對核心概念的深入理解，建立概念和概念之間的邏輯聯系，形成生物學知識的規律。

更重要的是，思維導圖還能使學生所學的知識系統化、條理化，在建構中反思，幫助學生明確學習目標和重難點。

4.2 重視情境教學策略，提升解讀信息能力 在解題過程中，第一步則是“讀題”。如何在有限時間內，最大化地獲取題干中有效信息、解讀數據和圖表等，是進行高階思維的基礎。創設情境的目的不是情境模式，而是將聯系生活實際、科技論文等內容組織成新的教學素材，在激發學生的學習興趣同時，引發學生思考和讀取素材中的生物學信息，并進行比較與分析。例如，在學習“物質跨膜運輸的實例”，可在課堂上重現滲透現象的實驗，培養學生觀察實驗結果的能力，為下一步的邏輯思考與綜合分析做好鋪墊。再如復習“模擬尿糖的實驗”，可將今年全國卷第31題改編成情境素材，用圖表等展示部分實驗數據，以設問的方式一步步引導學生分析實驗。

4.3 實踐科學本質教育，綜合培養科學思維 科學的本質是探究。進行科學本質教育，有利于學生形成正確的生命觀念，有利于學生體驗科學的方法與過程，有利于培養學生思維品質的批判性，有利于學生綜合提升科學思維。

具體的途徑可以是通過“STEM”課程，此類跨學科的綜合性課程，不僅突出了科學知識的整體性，而且幫助學生加深對科學本質的理解。再者，可結合科學史(如植物的向光性、光合作用過程等)帶領學生學習科學家的科學思維方法，嘗試分析每個科學探究過程的原理，有利于培養學生的科學情感。不可忽視的是，生物學中的實驗是重要的教學內容。通過探究教學模式，設置提出問題、建立假說、設計研究方案、檢驗假說、表達或交流結果等環節，幫助學生加深對實驗的整體認識，在設計中提升思維品質的創造性和靈活性，在分析中提升批判性和深刻性，多維度綜合培養學生的科學思維。

通過對2018年高考Ⅰ卷理綜生物學試題的深入分析，不難發現高考試題更加注重對學生學科核心素養的考查。這就要求在高中生物學課堂教學中，關注學生學習過程中的實踐經歷，引導學生主動參與、主動思維、主動探究，加深對生物學概念的理解，提升應用知識的能力，培養學生創新精神，進而用科學的觀點、知識、思路和方法，探討或解決現實生活中的某些問題，幫助學生形成積極的科學態度，養成科學思維的習慣，提升學生的思維品質水平，充分發揮生物學的學科特點和育人價值。