生命觀念視角下的北京市等級性考試生物學試題分析與教學啟示

中圖分類號:G633.91文獻標識碼：B

1生命觀念的要素及內涵

《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》指出，生命觀念是指對觀察到的生命現象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是人們經過實證后的觀點，是能夠理解或解釋生物學相關事件和現象的意識、觀念和思想方法。生命觀念主要包括四個要素：結構與功能觀、物質與能量觀、穩態與平衡觀、進化與適應觀，此外還包括生命的系統觀、生命的信息觀和生態觀等要素，不同要素之間的關系如圖1所示。

2生命觀念素養在試題中的考查

高考試題不僅是檢測學生學業質量的基本工具，還是探測學生核心素養水平和實現立德樹人目標的良好載體。2與細碎的生物學知識不同，生命觀念有助于學生在更大范圍內理解生物學事件和生命現象，讓學生在面對現實生活中的實際問題和挑戰時，能夠具有更好的解釋力和決策能力。市等級性考試生物學試題(以下簡稱“卷\"注重情境引領，聚焦生物學學科核心素養，重視生命觀念的考查，對中學生物學教學有積極的導向作用和價值引領，發揮了育人功能。4基于此，筆者研究了近4年卷對生命觀念素養的考查形式，并據此提出培養學生生命觀念的教學建議。

2.1延伸教材內容，考查結構與功能觀

結構與功能觀在不同層次水平均有體現： ① 生物大分子的結構決定其功能(分子水平)； ② 細胞及細胞器的結構與功能是統一的(細胞水平)； ③ 動植物各個器官的結構與功能是統一的（器官、個體水平）； ④ 生態系統的營養結構、空間結構決定其功能（生態系統水平）。

卷對上述層次水平的考查均有涉及。例如，2020年第5題中用顯微鏡觀察染色體的變異情況、2021年第2題中馬鈴薯細胞的局部電鏡圖片、2022年第8題中神經組織的局部電鏡圖片等，均利用真實的顯微結果考查學生結構與功能相適應的生命觀念。此外，學生基于結構闡釋其功能以及基于功能理解、推測其結構的過程，也是其詮釋結構與功能觀的基本思路。例如，2021年第19題第(1)、(2)問考查了學生運用結構與功能觀分析問題的能力。

2.2創設多種情境，考查物質與能量觀

物質與能量觀主要體現在以下幾個方面： ① 物質和能量的關系，生命是耗費能量來維持結構有序性的系統，物質的合成和分解伴隨著能量的儲存和釋放； ② 細胞需要從外界吸收物質、獲取能量，才能維持生命活動的正常進行； ③ 生態系統的物質可以自給自足，但需要能量輸入才能維持系統的運轉； ④ 細胞能夠節省物質和能量，減少不必要的物質和能量浪費，提高對物質和能量的利用效率。

生命觀念的考查主要體現在以科學的自然觀和世界觀為指導，探究生命活動的機制。5卷較好地凸顯了學科本質，重視從試題情境獲取有價值的生物學信息，強調運用生命觀念解釋生命現象。例如，2020年第19題第(3)問(例1)中需要學生結合情境，從物質和能量的角度分析選用高溫響應的啟動子驅動psbA基因表達的優點；2023年第1題(例2)中PET-CT所用示蹤劑由細胞能量代謝的主要能源物質改造而來，屬于糖類，該物質進入細胞后不易被代謝，可以反映細胞攝取能源物質的量。二者均體現了物質與能量觀。

例1(2020年卷第19題，節選)創建D1合成新途徑，提高植物光合效率：(3)若從物質和能量的角度分析，選用高溫響應的啟動子驅動psbA基因表達的優點是： 。

例2(2023年卷第1題)PET-CT是一種使用示蹤劑的影像學檢查方法。所用示蹤劑由細胞能量代謝的主要能源物質改造而來，進入細胞后不易被代謝，可以反映細胞攝取能源物質的量。由此可知，這種示蹤劑是一種改造過的

A.維生素 B.葡萄糖C.氨基酸 D.核苷酸

2.3聚焦實際問題，考查穩態與平衡觀

穩態與平衡觀是指生命系統能夠通過一定的調節機制維持自身結構與功能的相對穩定、使自身處于動態平衡的狀態。各層次的生命系統都存在穩態： ① 細胞內某物質的量恰好滿足需求（分子水平）；② 細胞自噬過程可以調節細胞內部結構的穩態，細胞通過細胞增殖和凋亡使細胞數量保持穩定（細胞水平）； ③ 人和動物通過“神經一體液一免疫\"調節使各個器官、系統協調活動，實現內環境穩態，植物體內各種激素的調節共同維持了植物正常的生長和發育（個體水平）； ④ 生態系統發展到一定階段后，其物種組成、種群數量會保持相對穩定，能量的輸入、輸出接近相等(群體水平)。

卷需要學生在較好地理解生物學概念的基礎上形成生命觀念，并運用穩態與平衡觀等探究生命活動規律，解決實際問題。例如，2022年第10題（例3)、2023年第7題、第9題、第10題主要考查人體通過\"神經一體液一免疫\"調節實現內環境穩態，進而保護人體健康；2023年第20題（例4)以我國科學家揭示的細胞氧化還原穩態調控途徑創設情境，要求學生在已經學習過的葉綠體、線粒體的結構與功能、細胞器間的協調配合等知識的基礎上，通過閱讀新材料，從穩態與平衡觀的角度進一步完善、構建新的細胞器間協作的知識結構，迅速抓住本質規律，快速進行知識遷移，運用科學思維靈活、創新地解決新問題。

例3(2022年卷第10題）人體皮膚損傷時，金黃色葡萄球菌容易侵入傷口并引起感染。清除金黃色葡萄球菌的過程中，免疫系統發揮的基本功能屬于

A.免疫防御 B.免疫自穩 C.免疫監視、免疫自穩D.免疫防御、免疫監視

例4(2023年卷第20題，節選)調控植物細胞活性氧產生機制的新發現：(4)本文拓展了高中教材中關于細胞器間協調配合的內容，請從細胞器間協作以維持穩態與平衡的角度加以概括說明： .。

2.4依托事實證據，考查進化與適應觀

進化與適應觀需要學生從“歷史一現在一未來”維度理解生命的思想與觀念，理解其需要回答“生命從哪里來”“現在如何”“到哪里去”“為什么是這樣”等問題。所有的生命現象產生的原因最終都要到進化里去尋找。因此，進化與適應觀是最具有生物學屬性的生命觀念。進化與適應觀主要體現在以下方面： ① 生命是大自然演化的產物，生物的現存特征是經過選擇保留下來的，而非人為設計或推理的產物； ② 生物進化的方向多種多樣，進化的結果是適應和物種的形成； ③ 生物通過變異、選擇、積累、隔離不斷進化。

卷從多方面滲透進化與適應的思想，并且把學生解決實際問題的能力作為評判其生物學學科核心素養的重要依據。例如，2020年第21題圍繞粳雜交水稻雜種優勢的遺傳機制展開設問，考查生物進化與適應的原因；2021年第17題第(4問需要學生分析生物與生物、生物與環境間的相互作用，運用進化與適應觀闡明柏按藻人侵的原因；2022年第6題(例5)依托事實證據，從分子水平考查人與黑猩猩是從共同祖先進化而來，第19題第(5)問(例6)考查學生綜合運用物質與能量觀和進化與適應觀解釋蚜蟲的生存策略。

例5(2022年卷第6題)人與黑猩猩是從大約700萬年前的共同祖先進化而來，兩個物種成體的血紅蛋白均由α和 $\\upbeta$ 兩種肽鏈組成，但 α 鏈的相同位置上有一個氨基酸不同，據此不能得出

A.這種差異是由基因中堿基替換造成的

B.兩者共同祖先的血紅蛋白也有α鏈C.兩者的血紅蛋白都能行使正常的生理功能D.導致差別的變異發生在黑猩猩這一物種形成的過程中

例6(2022年卷第19題，節選)蚜蟲的適應策略：(5)從物質與能量以及進化與適應的角度，分析蚜蟲在冬季所采取的生殖方式對于種群延續和進化的意義： 。

3指向生命觀念的課堂教學啟示

高中生物學課堂作為培養學生生命觀念的主陣地，教師應有意識地在其中挖掘和開發課堂內外關于生命觀念的有效教學資源，拓展生物學教學維度，拓寬學生的認知視野，提高生命觀念的教學效果，推動學生生物學學科核心素養的全面發展。

3.1利用模型構建，滲透生命觀念

模型構建是人們對生物體結構和功能的簡化和抽象過程，能夠幫助學生更好地理解和掌握生物學知識和生命觀念。關于生物體形態結構，器官、組織與細胞等的結構模型，其中DNA分子的雙螺旋結構最為常見。在實際教學中，教師可以將生物學知識點與對應的生物學模型相聯系，利用多種手段和工具引導學生自主構建生物學模型。例如，在“動物生命活動的調節\"的教學過程中，為了能夠讓學生真正認知動物神經調節和激素調節的復雜生理過程，教師可以通過指導學生制作精致的物理模型，如鈉鉀泵模型和腎上腺素胞內信號轉導模型，形象地展示動物體內神經調節和激素調節的分子機制。通過模型構建，學生能夠對結構與功能觀、穩態與平衡觀、物質與能量觀及生命的信息觀產生更加深刻的理解，同時對生命觀念的滲透具有積極意義。

3.2挖掘教材實驗，培養生命觀念

生物學是以實驗為基礎的學科，生物學實驗教學是高中生物學教學的重要組成部分。高中生物學教材中涉及豐富的生物學實驗內容。教師引導學生通過生物學實驗操作、觀察與探究來發現知識，在提升自身綜合實驗素養的同時，也培養了良好的生命觀念。例如，在“綠葉中色素的提取和分離\"實驗中，教師可以挖掘出新的探究實驗“光源下的葉綠素熒光現象”，即從背面照射試管，可以看到色素提取液是綠色的，從正面照射試管，可以看到色素提取液變成了紅色。教師進而提出問題：紅色的熒光是怎么形成的？學生思考得出：葉綠素吸收的光能最終會轉化成3種形式一化學能、葉綠素的自發熒光和熱能；實驗中，被提取出來的色素由于脫離了葉綠體，吸收大量藍紫光后不再進行光合作用，而是形成熒光重新輻射出來；在吸收和輻射的過程中，一部分能量轉化為熱能散失，因此觀察到的熒光是比藍紫光能量更低的紅光。

教師通過設計和實施實驗教學，使學生對光合色素吸收、傳遞和轉化光能的理解從理論轉向實際，讓學生對結構與功能觀、物質與能量觀及生命的信息觀產生更加具體的理解，充分激發學生的學習熱情，推動其發展生命觀念。

3.3創設生動情境，形成生命觀念

發展學生生物學學科核心素養的基礎條件之一是情境的創設，創設生動的情境能夠幫助學生更加直觀、形象地理解和掌握生物學知識和生命觀念。因此，課堂應當與實際聯系，教師創設生動情境，幫助學生逐步在實際情境中構建生命觀念。例如，在進化與適應觀的教學中，教師通過提供資料創設情境，引領學生分析桉樹“野火燒不盡，春風吹又生\"的特性，是在長期的進化過程中形成的對環境的適應。再如，在血糖平衡相關內容的教學中，教師可以通過設計小組活動，檢測體育課后學生的血糖濃度，使學生能夠借助直觀的數據理解生命的穩態現象，形成穩態與平衡觀。

3.4立足校本課程，厚植生命觀念

生命觀念的培育，不僅僅依托課堂，還可立足于校本課程。教師可以將學生帶出教室，讓學生在課題實踐、社會活動中去觀察、探究與感知，從而使其對生命有更深入的理解和認知，厚植學生的生命觀念素養。本校的“科創從這里起步一生命科學研究校本課程\"被認定為市高中特色課程，教師通過構建生命發現、生命體驗、生命探索的課程群，引導學生開展了眾多小課題研究和社會活動。例如“礦質元素對植物生長的影響”“餐廚垃圾微生物菌劑發酵處理\"“校園常見植物滯塵能力與吸收二氧化硫能力探究\"等，以此引導學生參與到認識生命、探索生命、感悟生命的過程中，充分發展學生的生命觀念素養。

參考文獻

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