與高中生物科學史相關的情境問題探討

李建梅

摘 要：筆者在課題研究中發現高中生物科學史貫穿了各種任務情境：生活、學習和實踐情境，科學實驗和探究情境，生命科學史情境。在不同情境中各自體現了不同的考查要求：基礎性、綜合性、應用性、創新性，與高中生物科學史相關的情境問題應會成為情境考查中重要的組成部分。

關鍵詞：高中生物科學史;情境問題

福建省2018級的高中生成為中國第三批、福建首批采用新高考改革的“先行軍”，分析前兩批次改革的利弊，我省采用了“3+1+2”的選科模式，老師們開啟了無考綱、無考試說明的時代，主要依據《中國高考評價體系》《中國高考評價體系說明》和2020年修訂的《普通高中生物學課程標準》，轉變固有的教學理念，按照新標準、新要求指導學生的新課學習與復習備考，因為這些綱領性文件對高考的指導作用已被明確寫進高考評價體系的核心功能。教育部考試中心用“立德樹人、服務選才、引導教學”這個“核心”表明國家、社會、高校、各家庭矚目的高考的最終目的和意義所在，以及將高考引導教學這一說法進行明文規定。并用“核心價值、學科素養、關鍵能力、必備知識”這“四層”來彰顯教育所要賦予學生、傳授學生的內涵，也是高考所要考查的內容，再用“基礎性、綜合性、應用性、創新性”這“四翼”明確學習知識是循序漸進的，它的層次性是有所遞進的，即高考的考查要求。同時高考評價體系還規定了高考的考查載體——情境，以此承載考查內容，實現考查要求。可見高考試題通過設置情境問題，驅動任務，達到測評效果的要求已上升到與“一核”“四層”“四翼”同等重要的地位。

楊帆、郭學恒在《基于高考評價體系生物科考試內容改革實施路徑》一文中就高中生物學試題的任務情境歸納為三類：生活、學習和實踐情境，科學實驗和探究情境，生命科學史情境。而筆者在一線教學研究中發現，以高中生物科學史為背景的情境問題在這三類的任務情境中均有出現。

一、生活、學習和實踐情境中的高中生物科學史

（一）生活、學習和實踐情境，是指學生日常生活中、社會實踐中或學習過程中熟悉的生物學相關現象、問題或事實。例如：20世紀生物學最重要的成就之一——DNA雙螺旋結構模型的提出，許多考題以這一科學史為情境，考查內容涉及堿基配對、數量計算、基本骨架及模型構建等DNA的基本知識，這種問題屬于以學習過程中熟悉的科學史事實為情境。再例如：美國科學家卡爾文等人為研究二氧化碳在光合作用這一合成代謝中的去向，利用放射性同位素標記法為我們揭示了光合作用暗反應的過程，又叫卡爾文循環。以此為情境，考查關于光合作用中暗反應的一系列內容：物質變化、能量轉換以及條件變化引起五碳化合物和三碳化合物瞬間物質的量的改變等，也屬于以科學史構建熟悉的生物學事實情境。

（二）以基礎性為主的試題。這一類型試題雖然以科學史情境為載體，但是考查內容回歸對基本概念、原理、思想方法的考查，體現高考試題的“基礎性”。

[例1]（2019—江蘇—3）

赫爾希和蔡斯的T2噬菌體侵染大腸桿實驗證實了DNA是遺傳物質，下列關于該實驗的敘述正確的是（ ）

A.實驗中可用15N代替32P標記DNA

B.噬菌體外殼蛋白是大腸桿菌編碼的

C.噬菌體DNA的合成原料來自大腸桿菌

D.實驗證明了大腸桿菌的遺傳物質是DNA

解析：該試題是以T2噬菌體侵染大腸桿菌這一科學史為情境載體，選項設計的問題是對基本知識能力的考查。如：子代噬菌體的合成原料、編碼子代噬菌體的基因等的測評，以及生物學實驗基本技能。如：如何培養大腸桿菌才能使噬菌體入侵后子代噬菌體中只有DNA帶上標記的檢測。強調學生理解高中生物科學史的原理和每一個實驗步驟，保證學生雖然沒條件重做經典實驗，但能在“知其然”的基礎上深刻理解“其所以然”，體現了通過科學史考查基礎性知識的意圖。

二、科學實驗和探究情境中的高中生物科學史

（一）科學實驗和探究情境主要來自真實的生物學研究的內容以及由這些內容進行知識遷移設定的情境或提出的問題。例如：以格里菲斯和艾弗里等人的細菌轉化實驗為情境，要求學生將該實驗的內容與此后新興發展起來的現代基因工程建立起兩者之間的關聯，不僅實現知識跨越必修和選修模塊內容，還能讓學生領會經驗借鑒、知識遷移、融會貫通在科學研究中的重要性，正如牛頓的名言“如果我比別人看得更遠些，那是因為我站在巨人的肩膀上”。再比如：孟德爾首創“假說——演繹法”研究豌豆的遺傳規律，科學嚴謹的研究方法被眾多科學家認可和使用，摩爾根就是其中一員。引導學生觀察教材中關于摩爾根果蠅眼色基因在染色體上的位置的遺傳實驗，根據“假說——演繹法”的思路將隱藏的一些實驗推導出來，既能更好理解和重溫該方法的應用，也能培養學生知識遷移的能力和思辨能力。如果以孟德爾和摩爾根的科學研究為情境，就他們研究的延續性和關聯性提出相關問題，這就屬于科學實驗和探究情境問題。

（二）以綜合性為主的試題。這一類型的試題以高中生物科學史上的經典案例根據學生的實際認知水平，進行合理的推理和遷移來設置問題情境。由此實現在多模塊綜合背景下，考查學生綜合運用知識和能力的水平，進而體現出高考試題的“綜合性”。

[例2]（2017—Ⅰ—38—5）回答下列問題：

艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化實驗為證明DNA是遺傳物質做出了重要貢獻，也可以說是基因工程的先導，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么這一啟示是？

解析：試題雖然源自教材原文，但是該部分屬于選修3開篇的先導和證據，經常被師生忽視，高考正是通過此題提醒大家學習的延展性和綜合性，知識是融會貫通、靈活運用的，只要理解了細菌轉化實驗的內涵，明白基因工程的定位，即使原文原句忘記了，也能推導出啟示，體現生物學的科學思維。

三、生命科學史情境

（一）生命科學史情境用生命科學史中的重要事件作為試題情境，使學生能夠在科學研究精神和科學研究方法方面得到啟迪，學會繼承、借鑒和創新。學生在熟悉生命科學史過程中不僅掌握到豐富的生物學知識，更重要的是學會科學家在實驗中應用的生物學研究的思路方法，以及體會它所展現出來的獨特的社會價值，也就是科學推動社會進步的魅力。像前面提到的DNA雙螺旋結構這一科學史，有的題目可以將它作為題干的背景鋪墊，考查內容還是落在基礎知識層面，如果題目考查的是提出DNA雙螺旋結構的意義，它使生物學研究進入了分子生物學時代，在認識自然的歷程中邁出重要的一步，成為生物學史上的里程碑，就可以將考查的深度和廣度又往前推進了一步，真正屬于生命科學史情境的考查載體。如果將DNA重組技術作為背景材料，考查內容引導學生將轉基因植物或轉基因動物應用于農業生產或醫藥研究當中以提高效率，體現科研的社會價值，也屬于生命科學史情境問題的設計。

（二）以應用性、創新性為主的試題。應用性要求學生應用課堂所學知識，理論聯系生產、生活實際解決問題;而創新性要求就更高了，學生要具備發散思維、逆向思維、批判性思維等思維品質，才能在全新或陌生的情境中有效思考，完成開放性或探究性的任務，或在教材熟悉的科學史情境中發現新問題等。

[例3]（2014—課標Ⅰ—32—2）

雜交育種前，為了確定F2代的種植規模，需要正確預測雜交結果。若按照孟德爾遺傳定律來預測雜交結果，需要滿足三個條件：條件之一是抗病與感病這對相對性狀受一對等位基因控制，且符合分離定律，其余兩個條件是 ？

解析：該題以遺傳學之父——孟德爾經典的遺傳學定律考查學生對經典雜交實驗的理解應用能力，打破了遺傳題重計算輕描述的弊端，展現了以科學史為情境的應用性試題。

[例4]（2021—廈門市二質檢—21）

材料：S蛋白是新冠病毒（SARS-CoV-2）感染機體的關鍵組分，也是研制新冠疫苗的關鍵起點。疫苗有多種類型，如滅活疫苗、重組病毒疫苗、mRNA疫苗等。2021年2月25日，由中國工程院院士陳薇領銜研發的以腺病毒為載體的疫苗獲準上市注冊申請，為我國乃至世界預防新冠疫情又增加了一件利器。

有人認為，最近出現的變異新冠病毒有可能使該疫苗失去保護作用，你是否贊同他的觀點？請說明理由。

解析：該題創新性地以2020年開始至今的社會性話題和熱門科研為背景，要求學生深刻理解病毒變異可能帶來的變化和疫苗的作用機理，應用發散性思維可從正反兩面開放性解釋問題，無論贊成還是反對，合理即可。體現生物學的學科素養和社會價值。

結束語

高考評價體系中明確提出考查載體是依托情境，而且情境多來自科技論文，但是科技論文存在一個弊端，出題者對論文所涉及的實驗背景、意圖等的理解未必符合作者的表達意圖，那么這個時候生命科學史就顯示出了它的優越性。它是經過了幾十年甚至幾百年不同科學家的不斷驗證、補充、完善而形成的，以它為情境或許更嚴謹，更能體現它的社會價值，應該能成為將來命題的趨勢。

參考文獻

[1]楊帆，郭學恒.基于高考評價體系生物科考試內容改革實施路徑[J].中國考試，2019（12）：53-58.

[2]王實泉，李神斌.基于高考評價體系中的考查載體：生物學試題情境的創設及對教學備考的啟示[J].中學生物學，2020（7）.

2019年度福建省莆田市名師專項課題：“基于大概念理念的高中生物科學史教學策略研究”的成果。