2017年高考理綜Ⅰ卷生物學試題的科學解釋能力考查

陳 婷 俞如旺

(福建師范大學生命科學學院 福州 350117)

科學解釋能力是指： 運用科學理論、規(guī)律進行思考，科學地說出現(xiàn)象產(chǎn)生的原因、事物之間的聯(lián)系的能力，是一種重要的科學學科能力[1]。高考是選拔性考試，對考生的科學解釋能力的考查尤為重視。2017年高考理綜Ⅰ卷生物學試題突出考查考生的科學解釋能力，要求考生能在已有的學科認知和特定的試題背景中尋找證據(jù)，通過邏輯推理對生物學問題進行科學的解釋。因此，如何提高學生生物學解釋能力，是中學生物學教學的重要研究內(nèi)容。本文在對2017年高考理綜Ⅰ卷考查學生科學解釋能力的試題(以下簡稱： 科學解釋試題)進行分析和討論的基礎上，結(jié)合科學解釋試題的答題步驟和高考閱卷，例析考生在本次高考答題中出現(xiàn)的三大主要問題，為教學提供參考。

1 科學解釋試題的考查要素與分值分析

科學解釋能力在試題中的考查包括闡明特定現(xiàn)象的本質(zhì)、預測可能發(fā)生的情況以及推測事件發(fā)生的原因等三個要素。依據(jù)科學解釋能力的考查要素，對新課標Ⅰ卷進行分析，得出科學解釋試題的要素考查情況與考生得分情況(表1)。從表1可以看出，考生無論選做37題或38題，全卷科學解釋試題總分均為22分，占生物學試題總分值的24.4%，可見科學解釋能力的考查在全卷中占重要地位。其中，推測事件發(fā)生原因的要素的考查最為頻繁，且試題所占的總分值最高，占科學解釋試題總分的78%。

表1 科學解釋試題的要素考查與得分情況

題號4*30(1)①(2)37**(1)②(2)②38**(1)(2)②考查要素推測事件發(fā)生原因推測事件發(fā)生原因推測事件發(fā)生原因闡明特定現(xiàn)象本質(zhì)預測可能發(fā)生情況推測事件發(fā)生原因闡明特定現(xiàn)象本質(zhì)分數(shù)6444444平均得分2.381.372.530.930.670.370.24

(注：“*”標記為選擇題，“**”為選做題)

利用科學解釋試題的要素考查情況與得分情況，將每道試題的總分與考生的平均得分按考查要素進行分類統(tǒng)計，得出試題得失分比較(圖1)。從圖1可以看出，科學解釋能力的三要素中，推測事件發(fā)生原因的要素在試題考查中反饋結(jié)果最好，考生的平均分接近該要素考查總分的40%。預測可能發(fā)生情況的要素與闡明特點現(xiàn)象本質(zhì)的要素在試題考查中反饋出的結(jié)果相似，考生的平均分接近其要素考查總分的15%。但從科學解釋能力各要素的總體考查結(jié)果而言，考生的得分率均不高，因此能夠反映考生科學解釋能力薄弱的現(xiàn)狀。

2 科學解釋試題答卷中出現(xiàn)的錯誤與分析

科學解釋試題的答題步驟可分為： 理解題干，獲取有效信息→建立核心概念與現(xiàn)象間的邏輯關系→準確表達。其步驟分別決定了考生答題的方向性、推理的邏輯性和答案的完整性。下面對考生作答科學解釋試題時出現(xiàn)的典型錯誤進行整理(表2)，并分析其錯誤原因。

圖1 各要素所涉試題的得失分比例

表2 科學解釋試題的典型錯誤答案

題號考生典型錯誤答案原因30(1)①甲的補償點大于乙的補償點,二氧化碳濃度下降Ⅰ兩種植物光合作用釋放出氧氣,導致二氧化碳含量下降Ⅱ、Ⅲ光合作用消耗的CO2量大于呼吸作用產(chǎn)生的CO2量Ⅲ密閉小室中CO2的含量下降,導致光合作用速率降低Ⅲ(2)甲植物的CO2補償點大于乙植物,甲植物可以進行光合作用為有氧呼吸提供有機物和能量,最終提高有氧呼吸速率Ⅰ、Ⅱ光反應產(chǎn)生大量氧氣,使CO2增加,植物有氧呼吸增加Ⅱ光照一段時間后,植物光合作用產(chǎn)生有機物,為有氧呼吸提供所需物質(zhì),有氧呼吸速率提高Ⅱ光合作用合成ATP供不應求,使有氧呼吸增加,提供更多ATPⅡ、ⅢCO2有助于植物呼吸作用,氧氣濃度升高Ⅱ、Ⅲ37**(1)②細菌不能同時利用土壤中的C源和N源,因此利用了尿素的N就不能利用CO2Ⅱ沒有光合色素Ⅲ細菌中不具有利用CO2合成有機物的酶Ⅱ、Ⅲ(2)②尿素對其他細菌的繁殖有影響,因此要選用不含尿素的培養(yǎng)基Ⅱ含有NH4NO3培養(yǎng)基無法起選擇作用Ⅲ含有NH4NO3的培養(yǎng)基能夠為其他細菌提供生長因子Ⅱ、Ⅲ38**(1)大腸桿菌感受態(tài)細胞未完成轉(zhuǎn)化,無法導入基因A,因此無法得到蛋白AⅠCa2+濃度不適宜,導致無法得到蛋白AⅠ、Ⅲ大腸桿菌無高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng),不能加工蛋白質(zhì)Ⅰ基因A的內(nèi)含子在大腸桿菌中表達,所以不能合成蛋白AⅡ原核生物中沒有基因A的內(nèi)含子對應的機制Ⅲ(2)②噬菌體DNA可以在受體細胞中復制并表達,選用噬菌體為載體Ⅰ昆蟲病毒為原核生物,無真核生物所具有的切除內(nèi)含子的機制Ⅰ、Ⅱ昆蟲病毒含有RNAⅠ、Ⅲ家蠶是昆蟲,當昆蟲病毒侵入時會產(chǎn)生抗體Ⅱ、Ⅲ

(注： Ⅰ——答題方向錯誤；Ⅱ——推理缺乏邏輯；Ⅲ——答案不完整)

通過表2的分析可知，科學解釋試題的失分原因與其答題步驟密切相關，由答題方向錯誤、推理缺乏邏輯和答案不完整等三大問題造成，具體表現(xiàn)如下。

2.1 未理解試題的實質(zhì)，導致答題方向錯誤 考生答題時，首先應該閱讀題干、理解題干，獲取解題的有效信息，明確解題方向。但有的試題并未直接呈現(xiàn)明顯的解題方向，往往需要考生對題干進一步理解與分析，將題干內(nèi)容轉(zhuǎn)化為有效的信息，為科學解釋提供明確的方向。若考生不能理解試題所傳遞的實質(zhì)內(nèi)容，將導致答題方向錯誤，從而影響得分情況。

例1 (第38題第1問)某同學從人的基因組文庫中獲得了基因A，以大腸桿菌作為受體細胞卻未得到蛋白A，其原因是 。

考生錯誤答案：“大腸桿菌感受態(tài)細胞未完成轉(zhuǎn)化，無法導入基因A，因此無法得到蛋白A”“Ca2+濃度不適宜，導致無法得到蛋白A”“大腸桿菌無高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，不能加工蛋白質(zhì)”，這些答案反映出考生并沒有真正理解試題的實質(zhì)，僅通過初步閱讀試題、獲取題干淺層信息：“目的基因A導入大腸桿菌”或“大腸桿菌作為受體細胞”，錯誤地從“目的基因?qū)胧荏w細胞失敗”“原核生物的細胞結(jié)構(gòu)”等角度出發(fā)回答問題，導致證據(jù)、推理和推斷錯誤，構(gòu)建的解釋與正確答案相距甚遠。若考生通過進一步理解題干，獲得試題的深層信息：“基因A是人類基因，具有內(nèi)含子”“大腸桿菌是原核生物，不具有切除內(nèi)含子的機制”，將深層信息進行組織、整理后，便能得到正確答案。避免答題時的方向性問題，需要考生養(yǎng)成仔細閱讀、認真審題、深度理解題干的習慣，以獲取正確的信息作為科學解釋的證據(jù)，不被表層信息迷惑，從而保證答題方向的準確性。

2.2 核心概念掌握不牢固，導致推理缺少邏輯性 扎實的知識基礎是正確答題的關鍵，考生在進行科學解釋的時候，需要建立生物學現(xiàn)象與核心概念、規(guī)律之間的聯(lián)系。考生對核心概念掌握不牢固，導致答題思路混亂、推理缺乏邏輯從而影響得分。

例2 (第30題第2問)若將甲種植物密閉在無O2、但其他條件適宜的小室中，照光培養(yǎng)一段時間后，發(fā)現(xiàn)植物的有氧呼吸增加，原因是 。

考生錯誤答案之一：“光照一段時間后，植物光合作用產(chǎn)生有機物，為有氧呼吸提供所需物質(zhì)，有氧呼吸速率提高”，該答案具有完整的科學解釋結(jié)構(gòu)，答題方向正確。但考生對核心概念掌握不牢固，誤以為有氧呼吸提高是由于光合作用產(chǎn)生的有機物增多導致，使得推理過程缺乏科學的邏輯關系。有考生回答：“甲植物的CO2補償點大于乙植物，甲植物可以進行光合作用為有氧呼吸提供有機物和能量，最終提高有氧呼吸速率”，該答案首先體現(xiàn)考生不理解試題的實質(zhì)，錯誤引用信息“CO2補償點”導致答題方向錯誤。其次，體現(xiàn)出考生核心概念不扎實，誤認為光合作用通過為有氧呼吸提供有機物和能量導致有氧呼吸速率提高。還有考生認為光合作用是通過影響ATP含量、[H]含量、CO2含量，最終增強植物有氧呼吸速率。解決核心概念掌握不牢固而導致的推理邏輯性問題，考生需要具備夯實的核心概念作為答題基礎，才能夠正確利用核心概念進行科學解釋，使科學推理具有邏輯性。

2.3 不了解科學解釋的基本結(jié)構(gòu)，導致回答缺乏完整性 有考生在解釋生物學現(xiàn)象時，分明能從正確的角度切入試題，且基礎知識、核心概念扎實，具備構(gòu)建科學推理的能力，但最終給出的答案卻殘缺不全。究其根本是考生不了解科學解釋的基本結(jié)構(gòu)導致。完整的科學解釋需要包含證據(jù)、推理、推斷三個基本結(jié)構(gòu)[2]。證據(jù)是指由科學數(shù)據(jù)組成的、用來支持學生推斷的依據(jù)。推理是利用假說、演繹等科學方法連接證據(jù)與推斷的橋梁。推斷是從學科角度認識現(xiàn)象所得出的初步結(jié)論。

例3 (30題第1問①空)將正常生長的甲、乙兩種植物放置在同一密閉小室中，適宜條件下照光培養(yǎng)，培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)兩種植物的光合速率都降低，原因是 。

有的考生已經(jīng)從正確的答題方向——“光合作用大于呼吸作用，導致小室中CO2降低”切入，但給出答案“光合作用消耗的CO2量大于呼吸作用產(chǎn)生的CO2量”，未提供證據(jù)和進一步的推理，使回答缺乏完整性。有的考生回答：“密閉小室中CO2的含量下降，導致光合作用速率降低”，卻沒有提供證據(jù)證明密閉小室中CO2的含量為何下降，因此答案也不完整?？梢?，證據(jù)、推理與推論是考生回答科學解釋試題的得分要點?？忌谶M行科學解釋的最后，還需要對科學解釋的表達進行確認，確保答案中包含科學解釋的三個基本結(jié)構(gòu)，避免因答案不完整而造成的錯誤。

(*通信作者)