從“一題多變”談高三習題教學的核心素養(yǎng)促成

四川

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》頒布實施后，高考試題更加注重考查學生生物學核心素養(yǎng)。高考試題大多數(shù)立意精巧、設計嚴密、邏輯性強、區(qū)分度較好，能充分考查學生的生物學核心素養(yǎng)能力水平。很多高考試題都可以作為高三習題教學某個考點的經典試題，讓人回味無窮。 “一題多變”的本質就是題型的變式，可反映學生生物學核心素養(yǎng)水平發(fā)展情況，讓學生學會解決一系列本質相同或類似的問題，在新的問題情境中體驗以不變應萬變的解題規(guī)律，故筆者認為在高三習題教學中可采用“一題多變”的變式訓練方式。

1.“一題多變”的高三習題教學效益

要想上好高三習題課，選題是關鍵。一類典型問題往往有多個考點，傳統(tǒng)習題教學中， 教師會針對這幾個考點分別去找心目中的典型習題，比如最新的高考真題、各地市的模擬題或診斷題，來作為習題課的素材來源。所選考題往往也是高三階段最易獲得的素材，但此類試題因其靈活性和綜合性較強，不利于大部分學生的掌握。課堂上，有限的審題時間讓很多學生連題都還沒讀懂，教師就已經開始試題的講解，學生聽得似懂非懂，部分學生即便能跟上教師的思路，也只是充當待裝的“容器”，沒有體驗過對試題的“深思熟慮”，更不用說在課堂上的吸收內化和課后的拓展運用。在遇到同類習題的時候，學生還是無從下手，這也造就了高三學生“固有現(xiàn)象”：聽得懂，不會做。顯然，如此效率低下的習題教學，不僅不利于發(fā)展和培養(yǎng)學生的素養(yǎng)，還會打擊學生的信心。習題是為發(fā)展和培養(yǎng)高三學生的核心素養(yǎng)服務的，不能“反客為主”，如果教師能夠適當改編，以“一題多變”的形式，變一題為多題，舉一反三，既可以為學生省下大量的審題時間，還可以讓不同層次的學生都有所收獲，讓學生真正成為素養(yǎng)的自主構建者。

2.“一題多變”在高三習題教學中的應用案例

2.1 基于科學思維和科學探究素養(yǎng)考查的“一題多變”

縱觀近3年全國高考生物試題，無論是全國卷還是上海、浙江等新高考地區(qū)的生物試卷，遺傳題無疑是最能考查學生科學思維和科學探究素養(yǎng)的壓軸題，其中基因定位和顯隱性判斷更是全國卷遺傳題考查熱點。為了幫助學生克服對遺傳題的心理恐懼，筆者在2018年全國卷Ⅰ第32題的基礎上進行改編，嘗試以“一題多變”的形式突出考查學生科學思維和科學探究素養(yǎng)。

【原題1】（2018年，全國卷Ⅰ，第32題）果蠅體細胞有4對染色體，其中2、3、4號為常染色體。已知控制長翅/殘翅性狀的基因位于2號染色體上，控制灰體/黑檀體性狀的基因位于3號染色體上。某小組用一只無眼灰體長翅雌蠅與一只有眼灰體長翅雄蠅雜交，雜交子代的表現(xiàn)型及其比例如表1：

表1

回答下列問題：

（1）根據(jù)雜交結果，____ （填“能”或“不能”）判斷控制果蠅有眼/無眼性狀的基因是位于X染色體還是常染色體上。若控制有眼/無眼性狀的基因位于X染色體上，根據(jù)上述親本雜交組合和雜交結果判斷，顯性性狀是______ ，判斷依據(jù)是______ 。

（2）若控制有眼/無眼性狀的基因位于常染色體上，請用表1中雜交子代果蠅為材料設計一個雜交實驗來確定無眼性狀的顯隱性（要求：寫出雜交組合和預期結果）。

（3）若控制有眼/無眼性狀的基因位于4號染色體上，用灰體長翅有眼純合體和黑檀體殘翅無眼純合體果蠅雜交，F(xiàn)1相互交配后，F(xiàn)2中雌雄均有_____ 種表現(xiàn)型，其中黑檀體長翅無眼所占比例為3/64時，則說明無眼性狀為____（填“顯性”或“隱性”）。

【答案】（1）不能 無眼 只有當無眼為顯性時，子代雌雄個體中才都會出現(xiàn)有眼與無眼性狀的分離

（2）雜交組合：無眼×無眼 預期結果：若子代中無眼∶有眼= 3∶1，則無眼為顯性性狀；若子代全部為無眼，則無眼為隱性性狀 （3）8 隱性

【分析】本題以果蠅三對等位基因的自由組合為背景材料，以表格的形式列出雜交后代的表現(xiàn)型和比例，運用基因分離定律和基因自由組合定律，設計雜交實驗判斷基因位置和顯隱性關系，以及通過自由組合的遺傳計算判斷性狀的顯隱性。涉及人教版教材必修2《遺傳與進化》第1章第2節(jié)“兩對相對性狀雜交實驗”，第2章第2節(jié)“基因在染色體上”和第3節(jié)“伴性遺傳”等相關考點內容，綜合考查學生科學思維和科學探究素養(yǎng)。本題與2014年天津卷第9題極為相似，也是基于2016年全國卷Ⅰ第32題的創(chuàng)新和改編。但就本題的測評分析而言，為使試題盡善盡美，有3個問題值得討論：①問題情境創(chuàng)設是否足夠真實？第（1）題中“若控制有眼/無眼性狀的基因位于X染色體上，根據(jù)上述親本雜交組合和雜交結果判斷，顯性性狀是______ ，判斷依據(jù)是______ 。”這一設問單就考查學生邏輯推理能力來說沒有問題，但問題在于本題選用的果蠅3對相對性狀都是真實存在的，且無眼基因位于4號常染色體上并為隱性性狀，然而試題創(chuàng)設“若控制有眼/無眼性狀的基因位于X染色體上”的問題情境本身不成立，在這種不真實情境下的檢測，是否真實有效值得討論。②題目設問方式是否影響測評效度？第（1）題第1空考查學生根據(jù)雜交結果能否判斷基因的位置，但緊接著試題設計中出現(xiàn)了兩種不同的假設情境：“若控制有眼/無眼性狀的基因位于X染色體上……”；“（2）若控制有眼/無眼性狀的基因位于常染色體上……”，這樣的設問實際上已表明上述結果不能確定基因的位置關系，使得第1空失去了應有的測評價值，并且這種“顛來倒去”的設問給人一種累贅感。③命題設計是否充分利用試題信息？該題中設計有3對相對性狀，表格中用較大板塊呈現(xiàn)有關灰體/黑檀體與長翅/殘翅的雜交實驗結果，但在問題設計中，只有第（3）題需要利用這一信息，且只需要從9∶3∶3∶1這一比例判斷出黑檀體為隱性、長翅為顯性，即可完成該題的作答。原題提供的信息量與其測評價值并不完全契合，間接導致各小題的難度層次不夠分明。試題的這3個問題也直接影響學生科學思維和科學探究素養(yǎng)的考查效度。

針對上述3個問題，筆者在習題教學中嘗試改編本題，以分別突出科學思維素養(yǎng)和科學探究素養(yǎng)的考查進行“一題多變”。

【改編1】果蠅體細胞有4對染色體，其中2、3、4號為常染色體。已知控制長翅/殘翅性狀的基因（A/a）位于2號染色體上，控制灰體/黑檀體性狀的基因（B/ b）、控制有眼/無眼性狀的基因（D/d）（顯隱性未知）所在的染色體未知。某小組用一只無眼灰體長翅雌蠅與一只有眼灰體長翅雄蠅雜交，雜交子代的表現(xiàn)型及其比例如表2：

表2

回答下列問題：

（1）根據(jù)上述雜交結果，_______ （填“能”或“不能”）判斷控制果蠅有眼/無眼性狀的基因是位于X染色體還是常染色體上，簡述理由 ： _____________________________________________________ 。

（2）若控制有眼/無眼性狀的基因位于4號染色體上，根據(jù)上述雜交實驗結果，可以判斷控制果蠅灰體/黑檀體性狀的基因位于________ （填“2 號”“3 號”“4 號”或“X”）染色體上，簡述判斷的理由 ： _____________________________________________ 。

【答案】（1）不能 若基因位于X染色體上，當親本為XDXd×XdY時，子代有眼雌∶有眼雄∶無眼雌∶無眼雄= 1∶1∶1∶1；若基因位于常染色體上，當親本為Dd×Dd時，子代也會出現(xiàn)與前者相同的結果。 （2）3號

表中雜交結果表明，灰體/黑檀體與長翅/殘翅、有眼/無眼均表現(xiàn)為自由組合，說明控制灰體/黑檀體基因不在2號與4號染色體上；又根據(jù)題干信息得知控制灰體/黑檀體的基因不在X染色體上，故控制果蠅灰體/黑檀體性狀的基因位于3號染色體上。

【改編說明】本題在改編過程中，基本沿用高考試題的題干情境，只是將控制灰體/黑檀體性狀的基因位置關系改成未知，以便于后續(xù)的問題設計，同時題干中給出了各對基因的規(guī)定表示，便于學生作答。第（1）題的設計，與原題的第1空相同，但除了要求學生作出判斷外，還要簡述理由，如此設計能真實地測評學生的思維狀況和邏輯推理水平，降低試題猜測性。第（2）題的設計，主要是想充分利用表格所呈現(xiàn)的信息，考查學生是否能識別表格結果，實際上是各相對性狀之間的自由組合，從而對灰體/黑檀體性狀的基因進行定位。改編后的試題呈現(xiàn)以下特點：①試題的層次性增加。第（1）題考查涉及一對相對性狀，第（2）題考查涉及多對相對性狀。②表格中的信息得到了較為充分的利用。③盡量將填空式作答改為問答式作答，可讓學生充分表達自己的思維狀況和邏輯推理過程，更能體現(xiàn)對科學思維能力的考查。

【改編2】果蠅體細胞有4對染色體，其中2、3、4號為常染色體?？刂苹殷w/黑檀體性狀的基因（B/ b）、控制有眼/無眼性狀的基因（D/d）（顯隱性未知）所在的染色體未知。某小組用一只無眼灰體雌蠅與一只有眼灰體雄蠅雜交，雜交子代的表現(xiàn)型及其比例如表3：

表3

回答下列問題：

（1）根據(jù)上述雜交結果，_________ （填“能”或“不能”）判斷控制果蠅灰體/黑檀體性狀的基因是位于X染色體還是常染色體上，簡述理由 ： _________________________________________________ 。

（2）僅根據(jù)上述雜交實驗結果，還不足以判斷控制果蠅有眼/無眼性狀的基因位置關系和顯隱性關系。請以上述子代果蠅為材料設計實驗，用以判斷控制果蠅無眼性狀的基因：①是位于X染色體上還是常染色體上；②是顯性還是隱性。（要求實驗只用一個雜交組合，寫出實驗思路、預期實驗結果、得出結論）

【答案】（1）能 就灰體/黑檀體性狀而言，由子代3∶1可推測雙親基因型為Bb×Bb或XBXb×XBY。若為后者，后代黑檀體只在雄性個體中出現(xiàn)；只有位于常染色體上，才能出現(xiàn)上述實驗結果 （2）讓子代的無眼雌果蠅與無眼雄果蠅雜交，統(tǒng)計子代的表現(xiàn)型。若子代中有眼只在雄果蠅中出現(xiàn)，則無眼基因位于X染色體上，且為顯性；若子代中雌雄果蠅中都有無眼和有眼，則無眼基因位于常染色體上，且為顯性；若子代中雌雄果蠅全為無眼，則無眼基因位于常染色體上，且為隱性。

【改編說明】本題在改編過程中，簡化了原高考題的題干情境，去掉了長翅/殘翅性狀，減少這對相對性狀主要是從以下幾個方面考慮：原題設計了長翅/殘翅、灰體/黑檀體兩對性狀并表現(xiàn)為自由組合，但在實際作答中學生只需利用數(shù)據(jù)判斷顯隱性即可，可以不利用自由組合這一特點，使得這一信息在試題中的測評價值未能充分體現(xiàn)。本題第（1）題的設計，沒有考查對有眼/無眼性狀的基因進行染色體定位，而是考查對灰體/黑檀體性狀的基因型進行染色體定位，主要考慮到后者可以準確定位，而前者不能，選用能確定的性狀會使試題難度略有降低。第（2）題的設計，由于雜交結果不能對有眼/無眼性狀的基因進行染色體定位，很自然就引出要設計實驗方案進行染色體定位，考查考生設計實驗方案解決相關問題的科學探究能力；在設計時，實驗方案除要求能進行染色體定位外，還要能判斷顯隱性，增大了試題難度。第（2）題的設計是基于一些雜交實驗結果，從不同的角度可以得出不同的實驗結論，由此采用逆向推理思維，可用一個雜交實驗探究多個問題的思想進行命題設計，如摩爾根的果蠅雜交實驗中，F(xiàn)1紅眼雌雄果蠅相互交配，F(xiàn)2中表現(xiàn)為紅眼∶白眼= 3∶1，且白眼全為雄蠅，這一結果既能說明紅眼為顯性，也能表明其基因位于X染色體上。改編后的試題呈現(xiàn)以下特點：①對考查的內容較為深入，有些雜交結果能用于對基因的染色體定位，有些則不能，這是對伴性遺傳特點的深入考查。②試題的難度層次分明，第（1）題采用填空與簡答相結合的作答方式，試題相對簡單；第（2）題設計為簡答形式，除對學生的思維能力要求較高外，也對語言表達能力提出了較高的要求，試題相對較難。③試題測評的素養(yǎng)目標也更有層次性，第（1）題主要測評科學思維素養(yǎng)；第（2）題主要測評科學探究素養(yǎng)。

2.2 基于生命觀念和社會責任素養(yǎng)考查的“一題多變”

“一題多變”不僅包含題目相同設問不同的改編，還包括設問相同題目不同的改編。對于考查學生生命觀念和社會責任素養(yǎng)的高考試題而言，近3年高考生物全國卷的試題在非選擇題設問方式上進行了創(chuàng)新嘗試，彰顯了全國卷獨特的命題特點。為了幫助學生適應此類試題的變化，筆者以2018年全國卷Ⅲ第32題為基礎進行改編，嘗試以“一題多變”的形式突出考查生命觀念和社會責任素養(yǎng)。

【原題2】（2018年，全國卷Ⅲ，第32題節(jié)選）如圖是某農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模式圖。

據(jù)圖回答下列問題：

（2）根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中分解者的作用，若要采用生物方法處理生活垃圾，在確定處理生活垃圾的方案時，通常需要考慮的因素可概括為 3 個方面，即_________ 。

【答案】（2）待分解垃圾的性質，引進的分解者生物的種類，處理環(huán)境的理化條件

【分析】本題在農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模式下，以采用生物方法處理生活垃圾為具體情境，要求學生結合生態(tài)系統(tǒng)中分解者的作用，描述出處理方案的考慮因素，較好地考查了生態(tài)系統(tǒng)的結構功能觀、生態(tài)文明觀以及應用生物學知識解決生產生活實際問題的社會責任素養(yǎng)，是2018年生物試題創(chuàng)新的典例。

【改編1】為探究不同因素對種群數(shù)量的影響，某科研小組用某種釀酒酵母菌（最適溫度為30℃）進行了培養(yǎng)實驗，實驗內容如下：

①配制無菌果漿培養(yǎng)液和活化釀酒酵母菌液。

②利用多套相同裝置，按表4步驟進行操作。

表4

③用血球計數(shù)板計數(shù)裝置中起始釀酒酵母菌數(shù)目，做好記錄。

④將各裝置放在其他條件相同且適宜的條件下培養(yǎng)。

⑤連續(xù)培養(yǎng)7天，每天固定時間取樣計數(shù)，做好記錄。

回答下列問題：

（1）（2）略

（3）根據(jù)該釀酒酵母培養(yǎng)所需條件，若要在家庭制作不同風味類型的果酒，在實際操作前，通常需要考慮的因素可概括為 3 個方面，即_________ 。

【答案】（3）果酒制作原料的種類，釀酒酵母菌種的選擇，果酒制作理化條件的控制

【改編說明】本題為筆者參與教學考試雜志社“優(yōu)師計劃”所命制的試題節(jié)選。本題從生活實踐角度立意，參照2018年全國卷Ⅲ第32題第（2）小題的設問方式對本題第（3）小題進行設問，同樣考查了應用生物學知識解決生產生活實際問題的社會責任素養(yǎng)。

【改編2】回答下列關于酶的問題：

某公司研制了一種能夠清洗污漬的酶，如果要將這種酶添加到洗衣粉中，需要在包裝上對消費者提示和說明的內容有_________ 。

【答案】添加酶的種類，適用溫度范圍，適用衣物種類，正常使用量等

【改編說明】本題從生產實踐角度立意，仍參照2018年全國卷Ⅲ第32題第（2）小題的設問方式對本小題進行設問，同樣考查了應用生物學知識解決生產生活實際問題的社會責任素養(yǎng)，同時也考查了分子層面的結構與功能觀等生命觀念素養(yǎng)。

3.落實核心素養(yǎng)的“一題多變”式的高三習題教學建議

以“一題多變”的形式對高考試題進行改編，需要從核心素養(yǎng)考查水平層次、試題考查效度、題干信息利用程度、問題的真實情境、考查熱點和趨勢等多個方面進行全方面地考慮和權衡，確保試題能夠滿足學生不同素養(yǎng)水平的測評和發(fā)展需要，讓每一個學生都能在特定的情境中進行思考和交流，從而促進學生生物核心素養(yǎng)的分層達標。教師要潛心鉆研高考試題，立足高考試題進行“一題多變”，創(chuàng)設出一系列“形同質異”“形異質同”的情境作為高三習題教學的素材，讓學生的學習過程成為在教師引導下的再創(chuàng)造過程，并在課堂教學中演繹高考命題專家試題的命制過程和思維路徑，揭示高考試題的命制規(guī)律和特點，從而幫助學生把握高考試題命題趨勢，淡化學生對高考試題的畏懼感。

隨著《普通高中生物學課程標準（2017版）》的頒布實施，以學科知識結構為核心的傳統(tǒng)課程標準體系將逐漸向以個人終身發(fā)展、終身學習為主體的核心素養(yǎng)課程模型轉化，核心素養(yǎng)已成為新高考改革下課題教學的新目標，如何讓學生在生物學習過程中逐步養(yǎng)成個人發(fā)展所需的素養(yǎng)，值得所有教師思考，寄希此文為高三習題教學促進學生生物學核心素養(yǎng)的養(yǎng)成提供參考。