2020年新高考山東卷STS生物試題分析

裴汭超 余國平

(1.重慶市兩江中學 重慶 401120；2.重慶市渝北區教師進修學院 重慶 401120)

一、STS教育

STS是科學（Science）、技術（Technology）、社會（Society）的英文首字母，STS教育理念由西方發達國家興起，隨著經濟的快速發展，與人類社會生活密切相關的科學、技術、環境、生態、農業等熱門話題層出不窮。STS教育理念注重培養學生的科學素養，一方面利用科技的發展更好地服務人們的社會生活，另一方面，重視對學生社會責任的培養，能夠利用科技的進步解決社會、生態、環境面臨的現實問題，提高人們的生活品質。

2017年高中生物學科標準明確提出，生物學科核心素養包括四個方面：生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任[1]。STS教育理念與新課標提出的學科核心素養本質一致，且在新高考背景下，新版教材和高考評價體系都特別重視在學科教育中真實情境的創設，旨在提高學生在真實情境中利用所學知識解決問題的能力[2]，使學生更能適應社會、服務國家，提高個人的綜合素養。

二、基于學科核心素養的STS生物試題分析

2020年山東卷是新高考“3+3”模式下的第一次試題，本研究依據《課標》（2017版）提出的學科核心素養，首先將山東卷中的STS試題進行考點分析，同時將STS試題劃分為三大類：生物科學與技術、生物科學與社會、生物科學與環境[3]，然后從三個方面對STS試題進行典型例題分析。

表1 山東卷2020年高考生物STS試題分類與考點分析

13單選信息題：細胞融合的原理和過程生物科學與社會14單選胚胎工程生物科學與社會15單選新型冠狀病毒（抗體的檢測和核酸檢測原理）生物科學與技術、社會16不定項選擇信息題：纖維素的基本組成單位生物科學與技術、社會17不定項選擇1.人類遺傳病；2.家系圖；3.瓊脂糖凝膠電泳圖的理解分析生物科學與技術、社會18不定項選擇1.體溫平衡；2.水鹽平衡；3.內環境穩態（細胞內液間的轉化）生物科學與技術、社會19不定項選擇1.群落演替；2.種群的數量特征：年齡組成；3.生態保護（防止外來物種）生物科學與環境20不定項選擇信息推理題：細菌培養技術生物科學與技術21填空1.光合作用的過程（光反應和暗反應）；2.影響光合作用的因素生物科學與技術、社會1.興奮在神經元之間的傳遞；2.興奮在神經元22填空上的傳導（動作電位的形成）；3.體液免疫過程；4.實驗設計（單一變量原則）生物科學與技術23填空基因分離定律和自由組合定律生物科學與技術、社會24填空1.生態系統的概念；2.生態系統的能量流動；3.生物的富集作用；4.種間關系生物科學與環境25填空基因工程（基因工程的操作工具和操作步驟）生物科學與技術、社會

（一）對科學與技術的生物試題分析

例1（2020年新高考山東卷21題節選）：人工光合作用系統可利用太陽能合成糖類，相關裝置及過程如下圖所示，其中甲、乙表示物質，模塊3中的反應過程與葉綠體基質內糖類的合成過程相同。

（1）該系統中執行相當于葉綠體中光反應功能的模塊是____________，模塊3中的甲可與CO2結合，甲為____________。

（4）干旱條件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是_____________。人工光合作用系統由于對環境中水的依賴程度較低，在沙漠等缺水地區有廣闊的應用前景。

分析：（1）由圖可知，模塊1將光能轉化為電能，再經過模塊2和模塊3由電能轉化為糖類等有機物中穩定的化學能。葉綠體中光反應階段是將光能轉化為ATP中活躍的化學能，暗反應階段將ATP中活躍的化學能轉化為糖類等有機物中穩定的化學能；由此推測，該系統中執行相當于葉綠體中光反應功能的模塊是模塊1和模塊2。

（4）自然狀態下，植物時刻不停地進行蒸騰作用，一方面為自身運輸水分提供動力，另一方面便于散熱，降低葉片溫度。干旱條件下，為防止更多水分散失，植物會關閉氣孔，導致CO2吸收量減少，直接影響光合作用的暗反應階段，進而導致光合作用速率降低。人工光合作用系統由于對環境中水的依賴程度較低，在沙漠等缺水地區有廣闊的應用前景。

本題考查的高考考點為光合作用的過程和原理，以人工光合作用系統為科學背景，創設真實情境，旨在考查學生利用所學知識解答實際問題的能力。同時，提供人工光合系統的科學背景，激發學生興趣，為學生提供探究方向：創新設計人工光合作用系統，尋求清潔高效的可再生能源，有利于解決能源危機的現實問題。

（二）對科學與社會的生物試題分析

例2（2020年新高考山東卷17題節選）：下圖表示甲、乙兩種單基因遺傳病的家系圖和各家庭成員基因檢測的結果。檢測過程中用限制酶處理相關基因得到大小不同的片段后進行電泳，電泳結果中的條帶表示檢出的特定長度的酶切片段，數字表示堿基對的數目。下列說法正確的是（ ）。

A.甲病的致病基因位于常染色體上，乙病的致病基因位于X染色體上

B.甲病可能由正常基因發生堿基對的替換導致，替換后的序列可被Mst II識別

C.乙病可能由正常基因上的兩個BamHI識別序列之間發生破基對的缺失導致

D.II4不攜帶致病基因、II8帶致病基因，兩者均不患待測遺傳病

分析：分析甲病家系圖可知，甲病為常染色體隱性遺傳病。分析乙病家系圖，結合電泳結果可知，乙病為隱性遺傳病，可能位于常染色體上，也可能位于X、Y染色體的同源區段。

A選項：由甲病家系圖中I-1和I-2均正常，而II-3患病可知，甲病為隱性遺傳病，且致病基因位于常染色體上，結合電泳結果可知，I-1和I-2為致病基因攜帶者。由乙病家系圖和電泳結果可知，I-5正常，且電泳結果顯示I-5個體含有1.0×104bp和1.4×104bp兩種核苷酸片段，I-6和II-3患病，電泳結果顯示僅含有1.0×104bp的核苷酸片段，推測出致病基因為隱性基因，且I-5個體為致病基因攜帶者，可能位于常染色體上，也可能位于X、Y染色體的同源區段，因此A項錯誤。

B選項：甲病家系圖中II-3患病，且電泳結果只有1350bp的核苷酸片段，I-1和I-2正常，電泳結果含有1350bp的核苷酸片段外，還有1150bp和200bp的核苷酸片段，推測甲病可能由正常基因發生堿基對的替換導致，替換后的序列不能被Mst II限制酶識別。

C選項：致病基因為1.0×104bp的核苷酸片段，正常基因為1.4×104bp的核苷酸片段，推測乙病可能由正常基因上的兩個BamHI識別序列之間發生破基對的缺失導致，因此C項正確。

D選項：由甲病電泳結果可知，II-4只有1150bp和200bp的核苷酸片段，不含有致病基因。由乙病電泳結果顯示II-8個體含有1.0×104bp和1.4×104bp兩種核苷酸片段，攜帶致病基因，不患病。

本題考查的高考考點為人類遺傳病，涉及的科學技術有DNA的提取、PCR（聚合酶鏈式反應）擴增目的基因和瓊脂糖凝膠電泳等，在實際生活中可用于產前診斷，對于優生優育有較好的指導意義，是科技服務于社會生活的典型案例。

（三）對科學與環境的生物試題分析

例3（2020年新高考山東卷24題節選）：與常規農業相比，有機農業、無公害農業通過禁止或減少化肥、農藥的使用，加大有機肥的應用，對土壤生物產生了積極的影響。某土壤中部分生物類群及食物關系如圖所示，三種農業模式土壤生物情況如表所示。

（4）植食性線蟲主要危害植物根系，研究表明，長期施用有機肥后土壤中植食性線蟲的數量減少，依據圖中信息分析，主要原因是____________。

分析：有機肥中有大量腐生細菌，大量使用有機肥導致食細菌線蟲增加，進而導致捕食性線蟲數量增加，捕食性線蟲大量捕食植食性線蟲，導致其數量減少。

本題考查的高考考點為生態系統的基本概念、能量流動和群落的種間關系等，以“有機農業、無公害農業”為社會背景創設真實情境，倡導遵循自然規律和生態學原理，減少化肥、農藥的使用，降低環境污染，提高土壤品質，恢復生態平衡，保護物種多樣性，引導學生形成正確的價值感，提高學生的社會責任意識。

三、培養學生STS生物試題解題能力的策略

（一）重視STS學科背景知識學習

新高考考查方式更加注重真實情境的創設，關注科技進步、社會熱點和生態環境方面的問題，因此，在日常教學中，教師可以結合課堂內容拓展STS學科背景知識。例如，2020年新冠疫情，疫情背景涉及的高中生物學科考點較多，如病毒的結構、增殖過程（中心法則）和免疫等。考查免疫方面的考點包括非特異性免疫、特異性免疫（體液免疫和細胞免疫的過程）、疫苗的研究等，因此講解這些教學內容時可以拓展新冠疫情背景，介紹為抗疫做出重大貢獻的英雄人物，讓學生關注社會民生，培養其正確的價值觀和社會責任擔當。2020年東非地區蝗災肆虐，涉及的高中生物考點有生態系統的結構和功能、種群數量、種間關系、食物鏈（網）等。另外，結合新冠疫情、東非蝗災、全球經濟變化引發的糧食危機，又可以考查育種、轉基因相關知識。引導學生珍惜糧食，拒絕浪費，形成“一粥一飯當思來之不易”的正確價值觀。

（二）引導學生在真實情境中利用所學知識解決問題

注重STS學科背景知識學習的同時，加強STS生物試題的練習，特別是歷年來高考題中涉及的STS試題，如2020山東卷的第15題。

例4（2020年新高考山東卷15題節選）新型冠狀病毒的檢測方法目前主要有核酸檢測法和抗體檢測法。下列說法錯誤的是（ ）。

A.抗體檢測法利用了抗原與抗體特異性結合的原理

B.感染早期，會出現能檢測出核酸而檢測不出抗體的情況

C.患者康復后，會出現能檢測出抗體而檢測不出核酸的情況

D.感染該病毒但無癥狀者，因其體內不能產生抗體不適用抗體檢測法檢測

分析：本題考查的內容是抗體的檢測和核酸檢測，考點包括抗原、抗體的特異性結合等，平時教學中強化對STS情境試題的練習，一方面培養學生的快速閱讀能力和信息提取能力，另一方面，使學生習慣于在真實情境下思考問題，準確找到考點，確定解題思路。

（三）培養學生的情境探究能力

科學探究是新課標提出的生物學科核心素養之一，是指能夠發現現實生活中的生物學問題，并針對特定的生物學現象，進行觀察、提出問題、實驗設計、實施方案以及對實驗結果交流討論的能力。例如，教師在講解呼吸作用時，可結合本校特色開展相關探究活動：米酒、酸奶等傳統發酵制品的制作。學生通過提問、設計實驗、實際操作、分享成果和交流討論，培養自己的好奇心和求知欲，掌握科學探究的基本方法和思路，加深對理論知識的理解，同時通過實際動手操作提高實踐能力。