賞析2016、2017年全國卷Ⅰ第29題，探索原創(chuàng)題的命制

安徽

高考生物命題以培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)為基準(zhǔn)，從生命觀念、理性思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任四個(gè)層次考查理解、獲取信息、實(shí)驗(yàn)與探究、綜合運(yùn)用等能力，遵循原創(chuàng)性、科學(xué)性、簡約性、匹配性、規(guī)范性等命題指導(dǎo)思想；落實(shí)基礎(chǔ)性、綜合性、創(chuàng)新性、應(yīng)用性等考查目標(biāo)；定位立德樹人、服務(wù)選拔、導(dǎo)向教學(xué)，真實(shí)檢驗(yàn)教與學(xué)的水平，以達(dá)到高考育人和甄選人才作用。本文以2016、2017年全國卷Ⅰ第29題為例，從素材情境、題型與難度、學(xué)科思想方法等方面進(jìn)行分析，并以此為依據(jù)對編寫原創(chuàng)題進(jìn)行思考，幫助學(xué)生適應(yīng)高考創(chuàng)新和改革。

一、樣題透析

1.【2016年全國卷Ⅰ·第29題】在有關(guān)DNA分子的研究中，常用32P來標(biāo)記DNA分子，用α、β、γ表示ATP或dATP （d表示脫氧）上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置（A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ）?；卮鹣铝袉栴}：

（1）某種酶可催化ATP的一個(gè)磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到DNA末端上，同時(shí)產(chǎn)生ADP。若要用該酶把32P標(biāo)記到DNA末端上，那么帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在ATP的_______（填“α”“β”或“γ”）位上。

（2）若用帶有32P的dATP作為DNA生物合成的原料，將32P標(biāo)記到新合成的DNA分子上，則帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在dATP的_________（填“α”“β”或“γ”）位上。

（3）將一個(gè)某種噬菌體DNA分子的兩條鏈用32P進(jìn)行標(biāo)記，并使其感染大腸桿菌，在不含有32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間。若得到的所有噬菌體雙鏈DNA分子都裝配成噬菌體（n個(gè)）并釋放，則其中含有32P的噬菌體所占比例為2/n，原因是_______________。

【答案】（1）γ （2）α （3）一個(gè)含有32P標(biāo)記的噬菌體雙鏈DNA分子經(jīng)半保留復(fù)制后，標(biāo)記的兩條單鏈只能分配到兩個(gè)噬菌體的雙鏈DNA分子中，因此在得到的n個(gè)噬菌體中只有2個(gè)帶有標(biāo)記

【素材來源】本題設(shè)問（1）的素材來源于人教版教材必修1第5章第2節(jié)“細(xì)胞的能量‘通貨’——ATP”的相關(guān)信息；設(shè)問（2）的素材來源于人教版教材必修2第3章第2節(jié)“DNA分子的結(jié)構(gòu)”；設(shè)問（3）的素材來源于人教版教材必修2第3章第3節(jié)“DNA的復(fù)制”中DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。基于給定的ATP和dATP的分子結(jié)構(gòu)簡式，通過文字?jǐn)⑹鲂问?，描述DNA的3′—OH帶上磷酸基團(tuán)反應(yīng)過程、DNA的復(fù)制過程和同位素標(biāo)記噬菌體侵染大腸桿菌的過程，創(chuàng)設(shè)問題情境，要求學(xué)生回答ATP和dATP分子標(biāo)記32P的磷酸基團(tuán)的位置，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

【例題賞析】本題為信息題，要求學(xué)生具有獲取信息能力和邏輯分析能力。題目設(shè)計(jì)新穎，命題角度有新意，試題的答案源于教材，需要學(xué)生結(jié)合題干信息，落實(shí)到基礎(chǔ)知識上，難度中等。《2016年高考全國理科綜合大數(shù)據(jù)分析報(bào)告（生物）》對某省考生成績分析顯示，本題的平均分為6.63分（滿分10分），標(biāo)準(zhǔn)差為2.94，得分率為66.3%。

【教學(xué)啟示】基于ATP分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、細(xì)胞對ATP的利用和DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)等主干知識，以文字?jǐn)⑹鰧?shí)驗(yàn)過程來設(shè)置問題情境，根據(jù)學(xué)生已有的知識，結(jié)合題目中的信息，考查學(xué)生獲取信息的能力、分析和解決問題的能力，并關(guān)注研究DNA復(fù)制的科學(xué)發(fā)展史，體驗(yàn)同位素標(biāo)記法在研究生命現(xiàn)象、揭示生命本質(zhì)中的重要作用。在給定情境中，運(yùn)用DNA復(fù)制的規(guī)律，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出合理的解釋，闡明生物學(xué)內(nèi)涵，體現(xiàn)了對理性思維的培養(yǎng)。理解假說-演繹法是理性思維的重要方法，要求學(xué)生用語言文字?jǐn)⑹?、表達(dá)和交流，為進(jìn)一步探究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，以知識為載體，促進(jìn)能力的發(fā)展，養(yǎng)成學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.【2017年全國卷Ⅰ·第29題】根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型，有些病毒對人類健康會造成很大危害。通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。

假設(shè)在宿主細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換。請利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞等為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以確定一種新病毒的類型。簡要寫出（1）實(shí)驗(yàn)思路；（2）預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論即可。（要求實(shí)驗(yàn)包含可相互印證的甲、乙兩個(gè)組）

【答案】（1）思路

甲組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記尿嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時(shí)間后收集病毒并監(jiān)測其放射性。

乙組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時(shí)間后收集病毒并監(jiān)測其放射性。

（2）結(jié)果及結(jié)論

若甲組收集的病毒有放射性，乙組無，即為RNA病毒；反之為DNA病毒。

【素材來源】本題素材來源于人教版教材必修2第3章第1節(jié) “DNA是主要的遺傳物質(zhì)”，以DNA病毒、RNA病毒為素材，創(chuàng)設(shè)真實(shí)、貼切學(xué)生生活實(shí)際、有價(jià)值的問題情境，以科學(xué)的思維和方法為命題線索，通過對實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、方法、技術(shù)的選擇，考查設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、論證預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力。

【例題賞析】本題為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，從DNA是主要的遺傳物質(zhì)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)入手，結(jié)合組成DNA和RNA分子的堿基不同，用科學(xué)家探究DNA是遺傳物質(zhì)的歷程引領(lǐng)探究思路的形成，并對用染色法鑒定DNA和RNA的相關(guān)素材進(jìn)行拓展，與教材T2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，讓學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)探究的思路和預(yù)期結(jié)果。本題是2017年全國卷Ⅰ的創(chuàng)新亮點(diǎn)，難度大、得分率低、區(qū)分度大。得分率低的主要原因是很多考生不能用語言文字恰當(dāng)?shù)乇磉_(dá)和交流。

【教學(xué)啟示】本題落實(shí)了生物學(xué)核心素養(yǎng)的導(dǎo)向要求，充分體現(xiàn)了對生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任四個(gè)層次的考查，這四個(gè)層次又相互滲透，形成核心素養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)。該題克服了填空題考查知識點(diǎn)的零散性，加強(qiáng)了對學(xué)生文字表達(dá)能力的考查，在探究生物學(xué)相關(guān)問題上以理性思維為中心環(huán)節(jié)，把知識、能力和素養(yǎng)融為一體，體現(xiàn)《課程標(biāo)準(zhǔn)》的命題思想。本題具有高瞻的創(chuàng)新性，突出對生命現(xiàn)象和規(guī)律的探究能力，以及運(yùn)用生物學(xué)知識解決實(shí)際問題能力，發(fā)揮了高考立德樹人、服務(wù)選拔、導(dǎo)向教學(xué)的作用。該題的學(xué)科思想方法具體分析如圖。

二、思考原創(chuàng)題

實(shí)驗(yàn)題是高考生物試題中最為常見的類型之一，常以文字?jǐn)⑹?、圖表曲線、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等形式呈現(xiàn)，考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識要點(diǎn)的掌握程度，把握知識間的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從圖表中獲取信息，運(yùn)用所學(xué)知識與觀點(diǎn)，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學(xué)問題進(jìn)行解釋、推理，作出合理的判斷或得出正確的結(jié)論。通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)形式，運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)與調(diào)查、假說-演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學(xué)研究方法，理論聯(lián)系實(shí)際，綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決自然界和社會生活中的一些生物學(xué)問題，關(guān)注科學(xué)、技術(shù)和社會。筆者結(jié)合對高考真題的研究，對日常教學(xué)中的編制原創(chuàng)題進(jìn)行思考。

1.命題意圖

一道好的原創(chuàng)題或改編題不僅能檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果、促進(jìn)學(xué)生發(fā)展和提高教學(xué)水平，還能真實(shí)地反映教和學(xué)的水平，引導(dǎo)師生轉(zhuǎn)變教和學(xué)的方式，促使學(xué)生在課內(nèi)、外進(jìn)行生動活潑的學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的視野，養(yǎng)成活躍思維的習(xí)慣，使學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)得到全面均衡的發(fā)展。編制一道原創(chuàng)題，可根據(jù)教材和《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求，首先確定考查目標(biāo)，其次確定核心概念、基本原理、方法與過程、知識的拓展延伸以及解決實(shí)際問題等考查內(nèi)容，考查內(nèi)容要求達(dá)到理解、實(shí)驗(yàn)與探究、獲取信息和綜合運(yùn)用等能力的哪種層次，考查目標(biāo)要有層次性、相關(guān)性和邏輯性。試題要符合基于學(xué)科重要概念、核心素養(yǎng)和主要方法這三個(gè)維度及具有可教、可學(xué)、可測的特點(diǎn)。

2.命題素材的選擇和處理

素材的選擇直接關(guān)系到試題的新穎程度、題型設(shè)置和考查方向。借鑒高考試題的素材來源，考慮到不同學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)情況，素材的選擇和處理要保持公平性，原創(chuàng)題素材一般來源于教材中的實(shí)例、圖表、相關(guān)信息和課后練習(xí)，或與教材內(nèi)容相關(guān)的科研論文，以及與教材聯(lián)系緊密的社會熱點(diǎn)問題等。源于教材中的素材需要改編，結(jié)合其他章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行綜合處理；科研論文需要文字精簡，控制素材中的信息量，實(shí)驗(yàn)方法描述要簡要概括，重新制圖去掉實(shí)驗(yàn)中無關(guān)的變量因素。處理素材時(shí)，要根據(jù)學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和理解程度選擇有關(guān)的知識內(nèi)容設(shè)計(jì)情境，做到情境真實(shí)、科學(xué)、適切，要有相當(dāng)?shù)男畔⒘亢鸵欢ǖ膹?fù)雜性，注意考查知識點(diǎn)與核心素養(yǎng)的對應(yīng)，將考查的知識點(diǎn)置于情境之中。

3.命題問題的設(shè)計(jì)

問題設(shè)計(jì)是命題核心環(huán)節(jié)，要以教材知識點(diǎn)、學(xué)生認(rèn)知水平為基礎(chǔ)，注重對理解、信息獲取、實(shí)驗(yàn)分析等方面能力的考查，體現(xiàn)學(xué)科思想與方法。問題設(shè)計(jì)難度要由淺入深，知識認(rèn)知水平由易到難，能力體現(xiàn)逐步提高，既要面對全體學(xué)生，又要有合適的區(qū)分度；題干要簡要，避免語義歧義；設(shè)計(jì)的問題要指向明確，不能模棱兩可，確保題目的科學(xué)性和規(guī)范性，命題不宜直接呈現(xiàn)學(xué)生未知的學(xué)科術(shù)語，要用學(xué)生能夠理解的語句表達(dá)；設(shè)問角度多樣，可直接用教材的原句作答，或根據(jù)已有知識結(jié)合題干信息，用自己的語言概括作答、繪制圖表作答、直接用計(jì)算結(jié)果作答，或用文字語言表達(dá)實(shí)驗(yàn)的思路和預(yù)期結(jié)果等。對于設(shè)計(jì)開放性的問題，要考慮學(xué)生實(shí)際知識和思維水平，盡量提供學(xué)生可能會答出的答案。

4.學(xué)生試做，試題打磨

通過研究歷年高考試題發(fā)現(xiàn)，某些試題在教師看來是較難的試題，學(xué)生卻很容易答出正確的答案，而教師看來是容易的試題，學(xué)生實(shí)際的得分率卻較低，命題者的預(yù)期結(jié)果與初衷相悖。究其原因很可能由于命題人與學(xué)生的知識儲備不同，思維的高度、視角、思維方式不同。編制好的試題需要學(xué)生抽樣試做，根據(jù)答題的結(jié)果，及時(shí)修改、打磨潤色，防止學(xué)生答出的答案和思考的角度恰是命題人所疏忽的，只有經(jīng)過修改、打磨潤色的試題才能大面積用于學(xué)生演練和測試，從而防止試題誤導(dǎo)學(xué)生，造成學(xué)生對知識理解的混淆。

三、原創(chuàng)題示例

ATP的分子結(jié)構(gòu)式常簡寫成A－Pα～Pβ～Pγ，其中α、β、γ表示ATP上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置，細(xì)胞中絕大多數(shù)生命活動需要的能量都是由ATP直接提供，ATP被喻為細(xì)胞的能量“通貨”。根據(jù)題意回答下列問題：

（1）將放射性磷酸（32P）注入活細(xì)胞內(nèi)，隨后迅速分離細(xì)胞內(nèi)的ATP，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)的ATP含量不變，但ATP的Pγ已經(jīng)被放射性32P所標(biāo)記，ATP的放射強(qiáng)度和32P放射強(qiáng)度相同。該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是_______________________________________________________________。

（2）螢火蟲尾部發(fā)光細(xì)胞中含有熒光素和熒光素酶，熒光素與ATP反應(yīng)被激活，生成的熒光素化腺苷酸與氧氣在熒光素酶的催化作用下反應(yīng)形成蟲熒光酰腺苷酸發(fā)光物質(zhì)。現(xiàn)將帶有放射性磷酸（32P）標(biāo)記的ATP注入發(fā)光細(xì)胞內(nèi)，很快在發(fā)光物質(zhì)蟲熒光酰腺苷酸中檢測到放射性，則帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在ATP的_________（填“α”“β”或“γ”）位上。發(fā)光細(xì)胞以這種方式對ATP的利用具有的生物學(xué)意義是__________________________________________________________________________________________。

（3）放射性同位素標(biāo)記法還可以用來研究DNA復(fù)制。某研究人員用不含放射性標(biāo)記的大腸桿菌在以14NH4Cl作為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)n代，提取大腸桿菌的DNA并測得DNA相對分子質(zhì)量為a，以同樣的方法用15NH4Cl作為唯一氮源的培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌n代，測得DNA平均相對分子質(zhì)量為b，那么全部由15N標(biāo)記的DNA相對分子質(zhì)量為____________________________________。

【答案】

（1）ATP和ADP在細(xì)胞內(nèi)快速相互轉(zhuǎn)化，細(xì)胞內(nèi)ATP維持動態(tài)平衡

（2）α ATP水解成腺苷酸(AMP)，不僅為發(fā)光物質(zhì)的合成提供能量，同時(shí)也提供原料

（3）（2nb-a）/(2n-1)

【解析】（1）根據(jù)ATP中的Pγ已經(jīng)被放射性32P所標(biāo)記，ATP的放射強(qiáng)度和32P放射強(qiáng)度相同，說明細(xì)胞內(nèi)原來的ATP已經(jīng)水解形成ADP，再與放射性磷酸基團(tuán)結(jié)合，重新形成ATP，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)論是ATP和ADP在細(xì)胞內(nèi)快速相互轉(zhuǎn)化，細(xì)胞內(nèi)ATP維持動態(tài)平衡。（2）根據(jù)發(fā)光物質(zhì)蟲熒光酰腺苷酸帶有放射性標(biāo)記，說明A－32Pα～Pβ～Pγ→A－32Pα+PPi（焦磷酸）所釋放的能量被用來激活熒光素，激活的熒光素與A－32Pα結(jié)合，形成發(fā)光物質(zhì)。ATP以這種方式水解，為發(fā)光物質(zhì)的合成提供能量和原料。（3）以培養(yǎng)一個(gè)大腸桿菌為例，根據(jù)DNA半保留復(fù)制特點(diǎn)，以14NH4Cl培養(yǎng)大腸桿菌n代，得到的14N/14N –DNA分子量為a，以15NH4Cl培養(yǎng)大腸桿菌n代，獲得2個(gè)14N/15N –DNA分子、2n-2個(gè)15N/15N –DNA分子，可以看成1個(gè)14N/14N –DNA分子，2n-1個(gè)15N/15N –DNA分子，設(shè)15N/15N –DNA分子相對分子質(zhì)量為x，則[a+（2n-1）x] /2n=b，x=(2nb-a)/(2n-1)。

【命題思路與立意】本題根據(jù)考核目標(biāo)與要求進(jìn)行命制，選取“ATP在能量代謝中的作用（Ⅱ）”和“DNA分子的復(fù)制（Ⅱ）”為主要考查內(nèi)容和知識點(diǎn)，將ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化、ATP的利用和DNA半保留復(fù)制的生物學(xué)核心概念和基本原理，通過描述放射性同位素標(biāo)記法的實(shí)驗(yàn)過程，將ATP直接為細(xì)胞的絕大多數(shù)生命活動提供能量作適當(dāng)?shù)闹R拓展，要求學(xué)生從題目中獲取信息，進(jìn)行理性思維，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。命題的立意旨在考查學(xué)生的理解能力、獲取信息的能力和綜合運(yùn)用的能力。通過ATP的利用和DNA的復(fù)制，培養(yǎng)學(xué)生生命觀念中的結(jié)構(gòu)、功能、物質(zhì)、能量和信息觀，將知識、能力、學(xué)科思想方法融為一體。本題的素材來源于教材ATP的利用中的螢火蟲發(fā)光實(shí)例、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，以及與教材知識點(diǎn)相關(guān)的高校教材中的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，保證了素材的科學(xué)性和真實(shí)性。根據(jù)考查的知識和能力目標(biāo)的要求，因?qū)嶒?yàn)探究題型難度過大，故不宜采用，而采用以文字?jǐn)⑹龅男问矫枋鰧?shí)驗(yàn)過程創(chuàng)設(shè)情境，采用填空題和計(jì)算題的形式，設(shè)問（1）要求學(xué)生用教材中的原句答出正確答案；設(shè)問（2）將ATP磷酸的標(biāo)記位置的問題答案置于情境之中，回答發(fā)光細(xì)胞對ATP的利用意義，要求理解情境材料，用語言文字概括并進(jìn)行表達(dá)交流，培養(yǎng)學(xué)生文字表達(dá)能力和學(xué)科思想；設(shè)問（3）要求學(xué)生理解DNA半保留復(fù)制的方式，進(jìn)行計(jì)算解決實(shí)際問題。