落實四層四翼,凸顯核心功能
——2022年高考廣東卷第19題的分析及教學建議

晏迎春

(廣東省珠海市斗門區第一中學 廣東珠海 519000)

2022年的廣東省生物學高考卷充分體現了生物學學科的基礎知識和價值引領,潛移默化地發揮了學科的育人功能,很好地實現了立德樹人和服務選材。下面具體分析第19 題如何以情境為載體,落實四層四翼,實現高考核心功能,并提出有關遺傳學模塊的教學建議。

1 原題呈現

《詩經》以“蠶月條桑”描繪了古人種桑養蠶的勞動畫面,《天工開物》中“今寒家有將早雄配晚雌者,幻出嘉種”,表明我國勞動人民早已擁有利用雜交手段培育蠶種的智慧。現代生物技術應用于蠶桑的遺傳育種,更為這歷史悠久的產業增添了新的活力。回答下列問題:

(1)自然條件下蠶采食桑葉時,桑葉會合成蛋白酶抑制劑以抵御蠶的采食,蠶則分泌更多的蛋白酶以拮抗抑制劑的作用。桑與蠶相互作用并不斷演化的過程稱為________________。

(2)家蠶的虎斑對非虎斑、黃繭對白繭、敏感對抗軟化病為顯性,三對性狀均受常染色體上的單基因控制且獨立遺傳。現有上述三對基因均雜合的親本雜交,F1中虎斑、白繭、抗軟化病的家蠶比例是________;若上述雜交親本有8 對,每只雌蠶平均產卵400 枚,理論上可獲得________只虎斑、白繭、抗軟化病的純合家蠶,用于留種。

(3)研究小組了解到:①雄蠶產絲量高于雌蠶;②家蠶的性別決定為ZW 型;③卵殼的黑色(B)和白色(b)由常染色體上的一對基因控制;④黑殼卵經射線照射后攜帶B 基因的染色體片段可轉移到其他染色體上且能正常表達。為達到基于卵殼顏色實現持續分離雌雄,滿足大規模生產對雄蠶需求的目的,該小組設計了一個誘變育種的方案。圖1 為方案實施流程及得到的部分結果。

圖1 誘變育種方案流程及結果

統計多組實驗結果后,發現大多數組別家蠶的性別比例與Ⅰ組相近,有兩組(Ⅱ、Ⅲ)的性別比例非常特殊。綜合以上信息進行分析:

①Ⅰ組所得雌蠶的B 基因位于_______________染色體上。

②將Ⅱ組所得雌蠶與白殼卵雄蠶(bb)雜交,子代中雌蠶的基因型是________________(如存在基因缺失,亦用b 表示)。這種雜交模式可持續應用于生產實踐中,其優勢是可在卵期通過卵殼顏色篩選即可達到分離雌雄的目的。

③盡管Ⅲ組所得黑殼卵全部發育成雄蠶,但其后代仍無法實現持續分離雌雄,不能滿足生產需求,請簡要說明理由。

參考答案:(1)協同進化(2)①3/64 ②50

(3)①常 ②ZbWB③Ⅲ組所得黑殼卵雄蠶為雜合子(基因型為ZBZb),與白殼卵雌蠶雜交,后代的黑殼卵和白殼卵中均既有雌性又有雄性,無法通過卵殼顏色區分性別。

2 試題分析

2.1 核心價值及情境創設

中國古代詩歌經典中有許多對種桑養蠶的描畫。在歷史長河中,栽桑養蠶制絲織綢這一產業已深深地滲透到歷代社會的諸多方面,對政治經濟、社會宗教、文化藝術、生產生活等產生重大影響。本題以詩歌經典的形式再現傳統桑蠶文化,同時展現生物技術在傳承和發揚傳統文化中的巧妙應用,引導學生思考傳承傳統文化的意義和路徑,弘揚中華民族博大精深的農耕文化、詩詞經典文化,滲透文化自信,厚植家國情懷。

本題滲透勞動精神,通過描繪“蠶月條桑”“今寒家有將早雄配晚雌者,幻出嘉種”的勞動成果經驗,展現古人勞動智慧,培育勞動情懷。題目將現代生物技術應用于家蠶優良品種培育,體現科學勞動可以顯著提高勞動效率的理念,使學生體會到生物學知識在指導勞動生產中的魅力,倡導科學勞動、創造性勞動,促使學生將科學勞動的觀念內化于心。

此外,本題以遺傳與進化為考察點,以時間為主線,創設蠶桑遺傳育種的學習探索情境,再現人類認識、利用自然的過程。在復雜的大情境下每小題又呈現具體的小情境,小情境相對獨立又相互關聯,具有整體性和連續性。其中,題(1)以桑與蠶相互作用為簡單問題情境,學生只需運用單一的認知活動,便可解決問題;題(2)則呼應題干遺傳育種大主題,創設綜合層面的問題情境,利用雜交育種技術選育優良蠶種;題(3)延續選育優良蠶種的主題,以家蠶優良品種培育中現代生物技術的應用為情境,情境復雜程度更高,信息呈現方式更多樣。試題情境與設問的融合程度高,能很好地考察學生應用、創新能力。

2.2 關鍵能力及考查要求

關鍵能力是支撐學習者在面對生物學學科相關實踐時,高質量認識問題、分析問題、解決問題所必備的能力,是培育核心價值發展學科素養的必備基礎。生物學學科新高考考查的關鍵能力包括理解能力、實驗探究能力、解決問題能力和創新能力。四個關鍵能力之間不是獨立存在的,而是相互依存、互相發展的。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,生物學新高考還明確了應從基礎性、綜合性、應用性和創新性四個維度對考生進行考查。

本題所考查的關鍵能力及考查要求見表1,其中題(1)結合具體情境,考查學生對生物學概念的理解能力,體現基礎性;題(2)主要考察理解能力和解決問題能力。學生需要理解并運用自由組合定律解決實際問題,理解統計學方法在生物學中的應用原理,前后兩問考察知識點之間聯系緊密,屬于同一知識網絡,體現綜合性;題(3)設計了一個誘變育種的方案,要求學生有效獲取信息,深度思考誘變育種過程中的原理,作出合理假設,解釋分析實驗過程,考查了學生的理解能力、實驗探究能力和解決問題能力,讓學生充分感受到生物學知識中蘊含的應用價值,體現應用性。試題設計思路新穎,以流程圖與圖片相結合的方式呈現育種方案,能較好測評高階思維水平,體現創新性。

表1 題目考察的必備知識、關鍵能力、學科核心素養及等級

2.3 學科素養

學科素養是指合理地運用科學的思維方法,是有效地組織整合相關知識,調動運用相關能力,高質量地認識問題、分析問題、解決問題的綜合品質。學科素養是連接必備知識、關鍵能力和核心價值的重要層面,生物學學科核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任四個相互聯系的方面。

本題將遺傳變異相關知識應用到生產實際中,通過解決現實生活中的問題來提升學生學科核心素養(表1)。題(1)以協同進化的概念為載體,引導學生體會生命始終處于發展變化之中,生物的生存是適應的結果,側重生命進化觀念的素養測評。題(2)主要考察科學思維,要求學生能分析問題情境,運用推演與計算、模型與建模等思維方法來組織、調動相關的知識與能力,解決情境中的問題。題(3)將科學探究和科學思維相結合,在探究活動中測評學生的批判性思維、逆向思維、創造性思維水平,考查了學生基于已知信息作出合理假設,預測分析實驗結果的科學探究能力和演繹推理、回溯推理等思維方法。

2.4 必備知識

必備知識是指生物學學科高考要求考生掌握的知識,主要以陳述性知識和程序性知識的形式呈現,是學科素養的基礎支撐。本題考察的必備知識主要涉及遺傳變異以及進化,要求學生理解協同進化的概念,理解伴性遺傳的概念以及性別決定機制,應用遺傳規律解決實際問題(表1)。

2.5 設問方式

本題設問角度多樣,問題難度遞增,從基本問題入手,層層遞進,逐步過渡到對高階思維的考察,體現新高考理念。例如,題(3)整體考察學生能否靈活運不同思維方法解決問題,但每空設問角度各不相同,難度遞進。其中,題①考察學生能否基于已知條件作出合理假設,并判斷假設的合理性;題②要求學生作出假設并演繹推理出結果,難度逐步提高,出現設問角度轉換;題③則要求學生在作出假設推理出結果的基礎上,深入思考后代無法持續分離雌雄的原因,難度再次加大,設問角度再次轉換。

3 教學啟示

遺傳學內容是高考必考內容之一,也是高中生物學中邏輯思維水平最高的內容。本題情境豐富,立足主干知識,以能力素養為考察重點,強調融會貫通和學以致用,在考察內容和呈現方式上都較新穎,對一線教師開展遺傳學模塊教學有較好的指引作用。

3.1 注重思維教學,培養科學探究能力

科學思維和科學探究密不可分,科學探究是培養科學思維的載體,其內在本質是培養科學思維。本題在探究活動中考察學生的科學思維方法和思維品質,體現了高考“無思維,不命題”的考察要求,旨在引導教師注重思維教學,理解教學。《普通高中生物學課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課程標準》)中指出,科學思維是具有挑戰性的教學要求,需要逐步培養形成。

遺傳規律及其形成過程是科學探究的結果,更是科學思維的產物。在遺傳學教學中,教師應注重科學思維和科學方法的訓練,讓學生從零碎知識的技能習得轉向高階思維的發展。教師要突出思維過程訓練,設置不同層次和角度的問題,引導學生深度思考,鼓勵學生創造性地運用各種思維方法解決同一問題,提升思維的能動性。例如,本題模塊側重的假說演繹法中蘊含著嚴密的邏輯思維,是培養學生科學思維和科學探究的合適素材,可以提升學生思維的嚴密性和連貫性。教師在教學中可多引導鼓勵學生靈活運用假說演繹法、逆推法、配子法、拆分組合法等解決問題。

3.2 突出主干知識,培養應用遷移能力

從必備知識的角度看,本題考察的遺傳規律、伴性遺傳與誘變育種等核心知識,與《課程標準》“內容聚焦大概念”的基本理念吻合。本題通過巧妙設計探究情境,將傳統的遺傳學規律與誘變育種進行有機結合,多層次、多角度地考察學生在新情境下解決實際問題的能力和知識遷移應用能力,體現了“教學過程重實踐”的理念。縱觀近年高考遺傳題,如2021年廣東高考20 題、2021年北京高考20 題、2021 天津高考19 題等,遺傳學基本規律結合其它主干知識,考察學生應用基本理論解決實際問題已成新趨勢。

運用所學知識能力解決實際問題,能促進學生的知識遷移和對新知識的同化。教師可對教材主干知識適當延伸,根據實際合理創新教材,強化對基本原理、規律的遷移應用。例如,教材在關于伴性遺傳在實踐中的應用詳細解釋了蘆花母雞的選育原理。教師可組織學生查閱相關資料,了解伴性遺傳規律在生產實踐中的應用,鼓勵學生應用教材基本原理解決問題,培養綜合運用知識、能力、素養解決問題的能力。

3.3 注重情境教學,提升信息加工能力

信息的加工整理是解決問題最重要的基礎能力。《中國高考評價體系》倡導加大對學生的閱讀能力、獲取信息能力的考查,為學生的終身學習奠定堅實的基礎,助力我國終身學習體系的建立。本題情境層次多,信息量大且呈現方式多樣,著重考察了學生提取、加工、分析有效信息的能力。

讓學生在具體的情境中開展學習是發展學生核心素養的最佳途徑。教師要善于以各種類型的情景為載體,引導學生靈活運用各種閱讀策略,培養文本內容的理解能力和信息的闡釋能力。教師應鼓勵學生對同一信息進行多重編碼,深入理解現象與本質、原因與結果、整體與部分、條件與過程等相關原理,將新信息納入已知的知識體系中,并用于進一步的判斷推理。例如,教師在習題講評過程中可以有意識引導科學閱讀,培養學生讀取關鍵信息、排除干擾信息、整合加工信息的能力。