例析素養導向的2020年北京市高考生物學試題

黃靜瑜 俞如旺

（福建師范大學生命科學學院 福建福州 350117）

2020年北京市首次進行“新高考”，將生物試題從理科綜合卷中分出，獨立成卷。試題立足于基礎知識，突出能力考查，以核心素養為評價導向，通過設置真實情境與實際任務，考查學生分析、解決問題等適應未來發展所需的關鍵能力和必備品格，引導學生培養生命觀念，發展科學思維，訓練探究能力，提升社會責任。下面以2020年北京市高考生物學第18題（以下簡稱“例題”）為例，從情境設置、必備知識、關鍵能力、學科素養及設問方式等方面進行分析，并對素養導向下的生物學考試命題提出啟示及建議。

1 例題分析

原題：細菌侵入宿主體內生長繁殖引起感染。銅綠假單胞菌（Pa）導致的感染多見于燒傷、創傷等受損部位。在Pa感染部位常可檢出大量絲狀噬菌體（f）。

（1）在感染部位，吞噬細胞會發揮非特異性_______________________功能。

（2）f侵染Pa并隨Pa的分裂傳遞給子細菌，但f的增殖和釋放不引起Pa的裂解。為探討f與細菌感染的關系，研究者將等量的無f侵染的Pa菌株（P）和被f侵染的Pa菌株（Pf）分別接種于小鼠傷口，結果見表1。

表1 實驗結果記錄

由此可知，f能夠促進Pa引起的傷口感染。

（3）在上述研究的基礎上，研究者利用f的表面蛋白S進一步展開實驗，主要流程及結果見圖1、圖2。

圖1 實驗的主要流程示意圖

圖2 實驗結果示意圖

①Ⅰ-Ⅲ處理所需的實驗材料應分別選用_____。（填選項前字母）

A.PfB.P C.滅活的fD.S E.生理鹽水

②另有研究發現，f能抑制吞噬細胞的功能。試從分子與細胞水平解釋實驗組的感染率低于對照組的原因_______________。

參考答案：

（1）免疫

（2）促進

（3）①E、A、A ②對照組：由于f能抑制吞噬細胞的功能，所以感染率較高；實驗組：在給小鼠注射Pf菌株前兩次注射了S，小鼠體內產生了相應的記憶細胞和S抗體，S抗體與f的表面蛋白S特異性結合，使f對吞噬細胞的抑制作用減弱，故小鼠的感染率降低

1.1 情境設置

例題以“細菌感染和免疫反應”為考查主題，使用銅綠假單胞菌（Pa）導致的傷口感染及噬菌體（f）與細菌感染之間關系的實驗探究作為試題情境。燙傷是日常生產及生活中最常見的意外損傷之一，而創傷感染是燙傷后最易出現也最嚴重的并發癥，引起感染的細菌主要是革蘭氏陰性桿菌，銅綠假單胞菌是最常見的致病菌之一。如果燙傷后的創面感染得不到及時救治，會給患者帶來沉重的精神和經濟負擔，患者的病死率也隨之攀升。但由于抗生素的大量使用，銅綠假單胞菌的多重耐藥現象越發普遍。2017年，世界衛生組織將銅綠假單胞菌列為高危致病菌，是目前在臨床治療中危害嚴重的超級細菌之一。隨著研究深入，噬菌體被發現能夠促進銅綠假單胞菌引起的傷口感染。降低“超級細菌”的感染率是目前生物醫學界亟待攻克的難關，例題要求考生從科研人員的視角探討絲狀噬菌體（f）與銅綠假單胞菌（Pa）感染的關系，鼓勵學生參與實驗設計，分析實驗數據結果得出結論，在真實情境中展示真實素養。

1.2 必備知識

必備知識是指學習者在面對與學科相關的問題情境時，高質量地認識、分析、解決問題所必備的知識。它具有基礎性、實用性，是學科素養的基礎支撐。

生命個體的結構與功能相適應，各結構協調統一共同完成復雜的生命活動，并通過一定的調節機制保持穩態。其中，由免疫器官、免疫細胞、免疫活性物質組成的免疫系統能夠抵御病原體的侵襲。皮膚、黏膜是人體抵御病原體攻擊的第一道防線；體液中的殺菌物質和吞噬細胞是第二道防線；這兩道防線與生俱來，稱作非特異性免疫。第三道防線是機體在個體發育過程中與病原體接觸后獲得的針對特定抗原起作用的特異性免疫，可分為體液免疫和細胞免疫。例題中所考查的必備知識（表2）與健康生活息息相關，試題創設情境，要求學生利用所學免疫反應相關知識，分析降低細菌感染率的可行性方案。

表2 例題所考查的必備知識

1.3 關鍵能力及考查要求

2019年正式頒布的《中國高考評價體系》將關鍵能力分為知識獲取能力群、實踐操作能力群、思維認知能力群。結合現行高考生物學科關鍵能力，研究人員對應提出理解能力、實驗探究能力、解決問題能力、創新能力4個生物學科新高考所應考查的關鍵能力。其中，理解能力包括整合、獲取、解釋、表達等多個環節；實驗探究能力包括分析問題、設計實驗、預測結果、得出結論、作出解釋等。4個關鍵能力之間不是獨立存在，而是相互依存、互相發展。除了關鍵能力外，根據國家需要的人才特征和素質教育的培養目標，生物學科新高考還明確了應從基礎性、綜合性、應用性和創新性4個維度對考生進行考查。

例題所考查的關鍵能力及考查要求見表3。第（1）題結合人體免疫三道防線的生物學概念，簡單設問吞噬細胞的功能，考查學生對于生物學概念的理解，體現基礎性；第（2）題給出實驗數據，要求學生獲取有關信息，并從中推測噬菌體與細菌感染的關系，得出“f能夠促進Pa引起的傷口感染”的結論，體現綜合性；第（3）題設計了一個實驗流程，要求學生合理選擇實驗材料，并根據提示“f能抑制吞噬細胞的功能”，解釋實驗組感染率較低的原因，考查了學生理解能力、實驗探究能力和解決問題能力，體現應用性。

表3 例題所考查的關鍵能力及考查要求

1.4 學科素養

生物學學科素養是生物學科育人價值的集中體現，是生物學核心素養內容與目標的有機融合，是學習者在面對生物學相關的新情境時能夠高質量認識、分析、解決問題的綜合品質，包括生命觀念、科學探究、科學思維、社會責任四個維度。

例題以細菌感染這一生活實踐問題為切入點，滲透責任與擔當，引導學生關注社會議題，參與討論并作出理性解釋。具體到每個設問又融入了其他學科素養考查（表4）：第（1）題主要考查學生生命觀念素養，要求明確免疫調節的概念及相關內容，具備穩態與平衡觀；第（2）題考查科學思維素養，學生應能夠基于數據，采用歸納概括、演繹推理等思維方法，總結得出觀點；第（3）題給出一個待補充完整的探究實驗，充分考查科學探究素養，學生應基于給定的條件，選擇合適的實驗材料，設計實驗方案，根據實驗結果和已知條件，追溯產生該結果的原因，使用恰當的語言進行表達，進一步考查學生的生命觀念、科學思維素養。

表4 例題所考查的生物學學科核心素養及具體描述

1.5 設問方式

1.5.1 結構多樣，實現多個維度考查

例題打破了非選擇題單純的填空模式，增加了選擇題以及解釋說明類的論述題，加大試題結構的不良性，豐富試題結構，給予學生一定的答題空間。結構多樣的命題設計為實現多維度考查提供載體，結構越不良，越有利于實現更高層次的考查要求（應用性、創新性）。

1.5.2 難度遞進，符合學生認知水平

例題從熟悉的教材情境到陌生的實驗情境，從簡單到復雜，設問層層遞進，結構逐漸開放，難度遞增。學生如果脫離情境，僅依靠所學免疫相關知識便能作答第（1）題，難度較小；第（2）題要求學生提取題目信息，分析數據，得出結論，難度有所提高；第（3）題給出一個全新的實驗探究情境，難度再次增加。遞進式的設問符合學生認知水平的特點，從易到難，由淺入深，從基本問題入手，逐步過渡到高層次的思維培養，符合新課程理念要求。

2 啟示

2.1 注重“溯因”，考查科學思維素養

“溯因”是根據已知的事實結果，結合學生已有的知識經驗，借助一定的推理模式，獲得事件解釋的過程。例如，試題中已知“f能抑制吞噬細胞的功能”這一生物學現象，且實驗結果表明實驗組的感染率低于對照組，要求學生結合所學知識，解釋產生結果的可能原因。命制“溯因”類型試題，有助于考查科學思維素養，并判斷學生是否具有系統的知識網絡用于解決陌生的問題。

2.2 增設圖表，考查信息獲取與整合能力

閱讀素養是學生未來參與社會活動應具備的理解、運用和反思書面材料的能力。通過增設直觀的書面材料如表格、圖片等，要求學生閱讀、思考、整合信息，并從中提煉出觀點和結論，能夠有效考查學生理解能力、信息獲取與整合能力等。例如，試題中為探討f與細菌感染的關系，列表格提供感染率數據，供學生分析并獲得“f能促進Pa引起的傷口感染”這一觀點。又如，研究者利用f的表面蛋白S展開實驗，使用繪圖展示實驗流程，并繪制柱形圖描述實驗結果，要求學生補充實驗，并分析實驗結果產生原因。

2.3 優化設問，豐富試題結構

核心素養導向的高中生物學學業水平考試應豐富試題結構，囊括選擇題、填空題、論述題等。利用結構相對完整的簡單填空題考查生物學概念辨析，體現考查基礎性；利用結構不良的論述題考查學生的科學思維，要求學生應能夠調動建構的知識網絡，系統且全面地分析、解釋生命現象或實驗結果。除豐富試題結構外，層層遞進的設問方式能夠充分激發學生的作答興趣，從熟悉的教材表述入手，由淺入深，符合學生的認知水平。