以標(biāo)為綱，談科學(xué)探究素養(yǎng)的評價體現(xiàn)

□江蘇省南京市天印高級中學(xué) 成培平

今年江蘇的生物卷是新課標(biāo)頒布后的第一次高考，雖然新高考方案待2021年才執(zhí)行，但從考試說明要求來看，試題結(jié)構(gòu)合理，覆蓋全面，具有梯度，實驗背景題較多，體現(xiàn)等級考試特點和理科特征，能聯(lián)系實際，融入生命科學(xué)進(jìn)展，體現(xiàn)時代特征，關(guān)注學(xué)科核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力，穩(wěn)中出新，引領(lǐng)教學(xué)。下面我就從實驗試題體現(xiàn)科學(xué)探究和科學(xué)思維核心素養(yǎng)等方面做些探討。

一、聚焦能力，關(guān)注素養(yǎng)

試卷注重考查理解能力、實驗與探究能力、信息獲取能力和綜合運用能力，體現(xiàn)理科特點。試題科學(xué)設(shè)計梯度，區(qū)分有度，具有綜合性和層次性。選擇題一般都綜合考察了4個以上的知識點，考查學(xué)生對概念的綜合把握。

1.江蘇卷第3題：赫爾希和蔡斯所進(jìn)行的利用T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗，充分證實了DNA是生物的遺傳物質(zhì)，以下關(guān)于此次試驗的說法中正確的是（ ）。

A.實驗中DNA的標(biāo)記可用15N代替32P

B.噬菌體外殼蛋白主要是由大腸桿菌編碼

C.噬菌體DNA由大腸桿菌提供合成原料

D.本次實驗主要證明DNA是大腸桿菌的遺傳物質(zhì)

解析：蛋白質(zhì)和DNA共有的元素之一為N，所以如果使用15N標(biāo)記，不僅噬菌體的DNA會被標(biāo)記，蛋白質(zhì)也同樣會受到標(biāo)記，所以A選項錯誤；噬菌體的DNA通過在大腸桿菌體內(nèi)編碼形成蛋白質(zhì)外殼，所以B選項錯誤；噬菌體自身的DNA是噬菌體DNA合成模板的主要來源，由大腸桿菌提供原料，所以C選項正確；該實驗主要驗證DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)，所以D選項錯誤。

2.江蘇卷高考生物試題第7題：以下各項對于植物細(xì)胞有絲分裂實驗的觀察過程描述正確的為（ ）。

A.想要觀察到有絲分裂，只能從新生的根尖上進(jìn)行取材

B.想要確保根尖組織細(xì)胞能夠得到充分分離，解離過程需要較長的時間

C.想要促進(jìn)細(xì)胞的分散，可以通過滴加清水、弄碎根尖以及壓片等方式

D.臨時裝片進(jìn)行鏡檢觀察時，處于分裂中期的細(xì)胞在視野中分布最多

解析：從生長旺盛的部位取材，包括莖尖、形成層、根尖等部分，均可以觀察到有絲分裂，A錯誤；解離時間一般在3～5min，時間過長，細(xì)胞過于酥軟，不利于漂洗且染色體易被破環(huán)，因此解離的時間不宜過長，B錯誤；在觀察有絲分裂的實驗中滴加清水，主要目的是為了更容易將蓋玻片蓋上，蓋好蓋玻片后實驗材料會充盈在水環(huán)境中，處于比較舒展?fàn)顟B(tài)，便于使用顯微鏡觀察其結(jié)構(gòu)，弄碎根尖、壓片可使細(xì)胞分離開，因此三者都能促進(jìn)細(xì)胞分散，所以C選項正確；細(xì)胞分裂過程中，間期時間最長，所以臨時裝片鏡檢時，處于有絲分裂間期的細(xì)胞，是視野中分布最多的，D錯誤。

3.江蘇卷第10題：在DNA粗提取與鑒定的過程中，以下關(guān)于該過程說法錯誤的是（ ）。

A.使用同樣方法對等體積兔血和雞血中進(jìn)行提取，所得到的DNA量相近

B.在DNA析出時，進(jìn)行攪拌操作動作要輕柔，防治DNA斷裂

C.可以使用預(yù)冷的乙醇來純化粗提的DNA

D.鑒定DNA的過程中，使用二苯胺試劑需要水浴加熱

解析：兔屬于哺乳動物，其紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核及各種細(xì)胞器，提取不到DNA，而雞屬于鳥類，其紅細(xì)胞內(nèi)含有細(xì)胞核與各種細(xì)胞器，DNA含量較多，A錯誤；DNA分子從細(xì)胞中被釋放出來且除去蛋白后是非常容易斷裂的,如果太過劇烈地攪拌，DNA鏈可能會被破環(huán)，因此輕柔攪拌的目的是為了獲得較完整的DNA分子，B選項正確；DNA的溶解度在冷的95%酒精溶液中最低，沉淀量最大。如果使用熱的95%酒精，將會使DNA的溶解度增大,DNA將無法完全沉淀，C選項正確；在2mol/L的NaCl溶液中溶解析出的DNA，使用二苯胺試劑時需要進(jìn)行水浴加熱處理，才能使溶液呈現(xiàn)藍(lán)色，D選項正確。

4.江蘇卷高考生物試題第12題：以下關(guān)于微生物實驗操作的說法當(dāng)中，描述錯誤的是（ ）。

A.用于培養(yǎng)微生物的試劑和器具都要經(jīng)過高壓蒸汽的滅菌處理

B.在接種前后，接種環(huán)都需要經(jīng)過酒精燈火焰的灼燒

C.完成接種后的培養(yǎng)皿需要倒置處理，防治培養(yǎng)出現(xiàn)污染

D.可以使用固體培養(yǎng)基來完成菌種分離和菌落計數(shù)過程

解析：接種室、接種箱等常用紫外線消毒法處理，接種環(huán)等常用灼燒滅菌法處理，吸管、培養(yǎng)皿等常用干熱滅菌法處理，培養(yǎng)基及多種器材用高壓蒸汽滅菌法處理，A錯誤；為了防止雜菌污染，每次在接種的前后，都需要對接種環(huán)進(jìn)行灼燒處理，達(dá)到滅菌的效果，B選項正確；在成功接種之后，倒置培養(yǎng)皿，以防皿蓋上水珠落入培養(yǎng)基造成污染，C正確；分離菌種可以用平板劃線法和稀釋涂布平板法，后者還可以用于微生物的計數(shù)，所用培養(yǎng)基為固體培養(yǎng)基，D正確。故選A。

5.江蘇卷第17題：下圖是某光合作用色素紙層析實驗的最終的結(jié)果，選取新鮮菠菜葉和一種藍(lán)藻經(jīng)過液氮冷凍研磨處理后的乙醇提取液為實驗樣品。以下各項內(nèi)容闡述正確的是（ ）。

A.在研磨過程中加入CaCO3，一旦過量將會破壞葉綠素

B.可使用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液作為層析液

C.如層析過程是在敞開的燒杯中進(jìn)行，則需要通風(fēng)處理

D.本次實驗的結(jié)果證明此藍(lán)藻無葉綠素b

解析：研磨時加入碳酸鈣是為了保護(hù)葉綠素，A錯誤；層析液可以由石油醚、丙酮和苯混合而成，也可以用92號汽油代替，B錯誤；層析時，為了防止層析液揮發(fā)，需要用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯，C錯誤；由圖可知，藍(lán)藻只有兩條色素帶，不含有葉綠色b，D正確，故選D。

6.江蘇卷第22題：部分實驗?zāi)軌蚶萌旧訌?qiáng)實驗效果，以下內(nèi)容中闡述正確的是（ ）。

A.用甲基綠染色后，觀察菠菜葉肉細(xì)胞中葉綠體的結(jié)構(gòu)會更加清晰

B.通過向蔗糖溶液添加一定量的紅墨水，可以更好的對白洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離過程進(jìn)行觀察

C.對花生子葉中脂肪進(jìn)行檢測時，可以在子葉切片上使用龍膽紫溶液染色

D.可以使用臺盼藍(lán)染液進(jìn)行染色，以此來判斷培養(yǎng)液中酵母菌種群中的菌體死活

解析：甲基綠使DNA呈現(xiàn)綠色，而葉綠體本身呈綠色，其形態(tài)為扁平的橢球形或球形，因此用高倍顯微鏡觀察葉綠體不需要染色，A錯誤；白色洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞的細(xì)胞液無色，以此為實驗材料觀察細(xì)胞的質(zhì)壁分離時，在蔗糖溶液中加入適量的紅墨水使之成為紅色，會使觀察到的質(zhì)壁分離現(xiàn)象更明顯，B正確；脂肪被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色或被蘇丹Ⅳ染液染成紅色，龍膽紫等堿性染料可將染色體染成深色，因此檢測花生子葉中脂肪時，不能用龍膽紫溶液對子葉切片進(jìn)行染色，C錯誤；活細(xì)胞的細(xì)胞膜由于具有選擇透過性，可對物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的過程進(jìn)行控制，臺盼藍(lán)染色劑屬于活細(xì)胞中不需要的成分，無法通過細(xì)胞膜，所以使用臺盼藍(lán)不能使活細(xì)胞染成藍(lán)色，只有當(dāng)細(xì)胞死亡后，細(xì)胞膜喪失選擇透過性，臺盼藍(lán)染色劑才能進(jìn)入，能被染成藍(lán)色的為菌群中的死細(xì)胞，可以判斷死活，D正確。

二、來源生活，考查思維

生物學(xué)是實驗學(xué)科，試題還多以生活實驗為背景考察科學(xué)探究與科學(xué)思維。今年試題除了課本實驗，還加強(qiáng)了對實驗全過程的科學(xué)思維考察，考察實驗設(shè)計、操作、實驗現(xiàn)象以及結(jié)果分析的內(nèi)在邏輯，如第30題。對課本實驗的考查突出實驗的選材、實驗操作細(xì)節(jié)以及實驗原理的運用，如第7、10、12、17、9、13題等，考查學(xué)生是否有親手做實驗的經(jīng)歷，實驗中是否注意觀察，獨立思考，這對生物學(xué)實驗教學(xué)有積極引導(dǎo)。試卷啟示中學(xué)生物教學(xué)要注重學(xué)習(xí)過程，認(rèn)真開展實驗教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)，努力實現(xiàn)從生物學(xué)教學(xué)向生物學(xué)教育的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)學(xué)科的育人價值。

三、培養(yǎng)科學(xué)探究能力，發(fā)展生物核心素養(yǎng)

（一）指導(dǎo)觀察，學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題

科學(xué)探究主要的一項功能便是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力，只有通過細(xì)致觀察，找尋到問題的關(guān)鍵所在，才能夠真正地發(fā)現(xiàn)問題，從而解決問題。

比如在高中生物必修一教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中，講解物質(zhì)跨膜運輸這一節(jié)課時，教師可以設(shè)計相關(guān)實驗，以此來演示物質(zhì)的具體跨模運輸過程。首先應(yīng)該準(zhǔn)備一個漏斗，并向其加入一定濃度的蔗糖溶液，在漏斗表面加貼一張玻璃紙，然后將漏斗插入裝有一定水的燒杯中。學(xué)生通過自己的觀察就會發(fā)現(xiàn)漏斗的液面在不斷上升，這時教師提出問題?！盀槭裁此粫仙?？”學(xué)生們則回答：“漏斗中水位之所以會上升，是因為燒杯中的水。”很顯然學(xué)生的這個回答并沒有經(jīng)過深入思考，屬于自己的主觀思想。這個時候教師可以給出提示，在已知條件當(dāng)中，有一個關(guān)鍵信息，就是貼于漏斗上的玻璃紙，這層玻璃紙相當(dāng)于半透膜，水分可以穿過半透膜滲透到漏斗當(dāng)中。在這個時候?qū)W生便會提出相應(yīng)的問題?！八衷谶M(jìn)入漏斗中好，為什么不和液面保持相平呢？”教師回答：“水分在進(jìn)入漏斗的這一過程，屬于被動運輸。”學(xué)生通過自己的主觀觀察，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)問題，可以更好地理解知識的概念。所以教師應(yīng)在課堂教學(xué)中充分培養(yǎng)學(xué)生的自主發(fā)現(xiàn)問題能力，進(jìn)而鍛煉學(xué)生的思維能力，更好地解決問題，提升學(xué)生的生物核心素養(yǎng)。

（二）大膽質(zhì)疑，體現(xiàn)問題價值

教師在學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的基礎(chǔ)上，應(yīng)該鼓勵學(xué)生大膽地提出問題，勇敢質(zhì)疑，這是解決問題的關(guān)鍵。而目前高中生提出問題主要靠自身的觀察，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象之間所存在的矛盾。例如在生物必修一當(dāng)中，就是在講解細(xì)胞能量的通貨——ATP時，可以首先讓學(xué)生了解ATP的組成結(jié)構(gòu)以及基本作用，并為其提供資料。第一個資料是成年人在劇烈運動后，每分鐘大概為水解0.5千克的ATP，以此供應(yīng)自己所需要的能量，而若是安靜的狀態(tài)下則需要水解40千克的ATP。第二個資料為人在安靜狀態(tài)下肌肉ATP含量，只供給肌肉收縮1～2秒內(nèi)所需要的能量。學(xué)生通過具體分析，便會發(fā)現(xiàn)這兩個資料中所存在的矛盾。“為什么細(xì)胞內(nèi)的ATP含量較少，但能分解如此之多的ATP？”這時學(xué)生提出自己的疑問。教師需要為學(xué)生解答疑問，之所以會產(chǎn)生這樣的矛盾，是因為ATP分解產(chǎn)物中存在著ADP，而其在特定的條件下可以再次轉(zhuǎn)化為ATP，這樣就能不斷維持水解的過程，從而為生物個體的運動提供基本能量。因此細(xì)胞內(nèi)的ATP雖然較少。但能夠通過ATP和ADP之間的相互轉(zhuǎn)化，為生物的生命活動不斷提供能量。學(xué)生通過提出自己的質(zhì)疑，更好地理解知識概念，完成探究過程，提高自身的科學(xué)探究能力。

（三）大膽設(shè)想，設(shè)計實驗求證

由于學(xué)生的探究角度和研究方法不同，因此在探究過程中往往會提出教師所沒有設(shè)想的問題。在這種狀況下，教師應(yīng)該鼓勵學(xué)生大膽設(shè)想，并通過具體的求證實驗，驗證自己的想法是否正確，通過具體的動手實踐，從而提升自身的學(xué)習(xí)能力。

例如在生物必修一降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶時，教師在講解基本內(nèi)容后，可以鼓勵學(xué)生提出自己的設(shè)想。如某些生物體中可能會存在重金屬離子，那么這些重金屬離子的含量是否會影響酶的活性？學(xué)生提出問題后，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確的探究，可在課余時間帶領(lǐng)學(xué)生去實驗室，通過親身指導(dǎo)設(shè)計相關(guān)實驗，并提供實驗條件讓學(xué)生自主進(jìn)行實驗探究。比如學(xué)生利用過氧化氫的分解實驗進(jìn)行探究，可以通過將兩組過氧化氫放入同樣的過氧化氫酶。在其中一組加入重金屬離子，而另外一組則作為對照組不添加，兩組實驗的其他條件相同，經(jīng)過一段時間后，具體查看過氧化氫的分解情況，這樣就能夠驗證學(xué)生的猜想是否正確。學(xué)生通過具體的實驗可以增強(qiáng)自身的動手操作能力，此外還能夠掌握利用實驗來驗證科學(xué)猜想的方法，幫助自身樹立正確的科學(xué)精神以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒瀾B(tài)度。教師需要培養(yǎng)學(xué)生形成這種習(xí)慣，即在掌握理論知識的基礎(chǔ)上，提出猜想并積極地進(jìn)行實驗驗證自己的猜想，從而培養(yǎng)學(xué)生的探索能力和科學(xué)探究能力。還可以使學(xué)生通過自身的動手操作，嘗試去構(gòu)建模型，比如物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型等，通過模型構(gòu)建，培養(yǎng)學(xué)生對生物學(xué)習(xí)的興趣，掌握具體的動手操作能力，構(gòu)建自身的知識體系。