把教材化成問(wèn)題 把問(wèn)題化成考題
——以學(xué)科素養(yǎng)為導(dǎo)向的高考沖刺復(fù)習(xí)策略

安徽

培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)是高中生物學(xué)教育的目標(biāo)，考查生物學(xué)核心素養(yǎng)是高考命題的方向，教師通過(guò)真實(shí)的科學(xué)情境進(jìn)行巧妙設(shè)問(wèn)，可以考查學(xué)生的核心素養(yǎng)發(fā)展程度。高考沖刺階段的教學(xué)不僅要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，更要引導(dǎo)學(xué)生利用已形成的生物學(xué)素養(yǎng)去分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。筆者在教學(xué)中把教材內(nèi)容作為分析材料，以教材內(nèi)容為載體設(shè)計(jì)一個(gè)個(gè)討論題，引導(dǎo)學(xué)生以學(xué)科素養(yǎng)為導(dǎo)向?qū)滩倪M(jìn)行深度分析，再設(shè)計(jì)相應(yīng)的考題進(jìn)行鞏固訓(xùn)練。這種教學(xué)方式既能讓學(xué)生跳出題海、回歸教材，又能達(dá)到讓教材內(nèi)容更貼近高考試題的目的。

1.回歸核心概念，用生命觀念引導(dǎo)學(xué)生深度分析

生命觀念是在理解概念、原理、規(guī)律的基礎(chǔ)上進(jìn)一步抽象出來(lái)的關(guān)于生命本質(zhì)的觀點(diǎn)、思想，是生物學(xué)學(xué)科思想的精髓。生命觀念主要包括：結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀、生態(tài)觀等，一旦觀念形成，學(xué)生就擁有了解決生物學(xué)具體事例的最重要的思維和方法。學(xué)生通過(guò)三年的學(xué)習(xí)已經(jīng)形成了生命觀念，所以在復(fù)習(xí)沖刺階段要做到利用生命觀念反過(guò)來(lái)對(duì)生物學(xué)概念、原理、 生命過(guò)程等分層次、多角度深化理解，建立由點(diǎn)到線到面乃至立體化的知識(shí)網(wǎng)架。

1.1 利用同一生命觀念在不同層次上對(duì)概念進(jìn)行理解

例如利用結(jié)構(gòu)和功能觀理解“蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者”這一核心概念，（1）從分子水平理解蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)是否能決定其空間結(jié)構(gòu)?空間結(jié)構(gòu)對(duì)蛋白質(zhì)的功能有何影響？如何來(lái)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的活性？結(jié)構(gòu)多樣性如何決定功能多樣性？（2） 從細(xì)胞和細(xì)胞器層面理解糖蛋白、載體蛋白和膜功能有著怎樣的適應(yīng)關(guān)系，理解蛋白質(zhì)在細(xì)胞器中或者細(xì)胞核中與其對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)功能的適應(yīng)關(guān)系，如與細(xì)胞呼吸相關(guān)的酶在線粒體內(nèi)膜上和內(nèi)膜的折疊對(duì)細(xì)胞呼吸第三階段產(chǎn)能有何適應(yīng)意義？（3）通過(guò)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系，討論蛋白質(zhì)為什么能體現(xiàn)性狀，乃至基因如何決定生物的性狀。

【例1】下面關(guān)于人骨髓造血干細(xì)胞的說(shuō)法正確的是（ ）

A.由核糖體合成的胰島素經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體加工、包裝后分泌到細(xì)胞外

B.細(xì)胞發(fā)生突變后可能引起血紅蛋白結(jié)構(gòu)改變，造成鐮刀型細(xì)胞貧血癥

C.解旋酶催化DNA雙鏈解開(kāi)后會(huì)立即失活，以保證DNA重新能夠螺旋

D.過(guò)氧化氫酶被運(yùn)輸?shù)骄€粒體內(nèi)，參與有機(jī)物的氧化分解過(guò)程

【答案】B

【分析】本題考查蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)與功能的適應(yīng)關(guān)系。A選項(xiàng)關(guān)于胰島素的敘述和骨髓造血干細(xì)胞不相適應(yīng)，不能發(fā)生在骨髓造血干細(xì)胞中；B選項(xiàng)骨髓造血干細(xì)胞突變后會(huì)引起血紅細(xì)胞的相應(yīng)改變，因此有可能造成鐮刀型細(xì)胞貧血癥；C選項(xiàng)酶起作用后不會(huì)立即失活；D選項(xiàng)過(guò)氧化氫酶不屬于有氧呼吸酶，不參與有機(jī)物的氧化分解過(guò)程。

1.2 利用不同的生命觀念在不同的角度理解同一個(gè)概念

例如“物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸”這一核心概念，（1）從結(jié)構(gòu)與功能觀的角度分析，細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型的結(jié)構(gòu)決定了什么性質(zhì)的物質(zhì)可以通過(guò)磷脂雙分子層，什么性質(zhì)的物質(zhì)需要通過(guò)載體蛋白的協(xié)助才能通過(guò)細(xì)胞膜？（2）利用進(jìn)化與適應(yīng)觀分析為什么同樣的物質(zhì)在跨膜運(yùn)輸時(shí)，有時(shí)是協(xié)助擴(kuò)散有時(shí)是主動(dòng)運(yùn)輸？（3）利用物質(zhì)與能量觀理解為什么主動(dòng)運(yùn)輸時(shí)需要消耗能量？（4）從穩(wěn)態(tài)與平衡觀的角度回答通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸建立和維持細(xì)胞內(nèi)外離子濃度差有何意義？

【例2】人原尿中的葡萄糖進(jìn)入腎小管細(xì)胞需要消耗鈉離子的滲透能，而腎小管上皮細(xì)胞中的葡萄糖進(jìn)入組織液則不需要消耗能量，則下列推論不合理的是 （ ）

A.葡萄糖進(jìn)出腎小管上皮細(xì)胞都需要膜蛋白的參與

B.腎小管重吸收葡萄糖需要ATP直接供能

C.腎小管吸收鈉離子的速率影響葡萄糖的重吸收

D.糖尿病人腎小管中葡萄糖濃度升高不會(huì)改變其吸收葡萄糖的方式

【答案】B

【分析】本題考查物質(zhì)跨膜運(yùn)輸這一概念。A選項(xiàng)葡萄糖是水溶性分子，需要載體蛋白的協(xié)助才能實(shí)現(xiàn)跨膜運(yùn)輸；B選項(xiàng)由題干信息可知腎小管重吸收葡萄糖依靠的是鈉離子的滲透能，是間接利用ATP供能的主動(dòng)運(yùn)輸方式；C選項(xiàng)鈉離子的滲透能可為葡萄糖主動(dòng)運(yùn)輸供能；D選項(xiàng)腎小管吸收葡萄糖的運(yùn)輸方式是長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果，不會(huì)因病人的偶然情況而改變。

1.3 利用生命觀念跨教材模塊整合概念

例如“酵母菌”這一概念涉及多個(gè)教材模塊，人教版必修1中對(duì)酵母菌的呼吸方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究；必修3中提及了酵母菌的計(jì)數(shù)和生長(zhǎng)曲線；選修1中利用酵母菌來(lái)釀酒；選修3中酵母菌可以作為基因工程的受體細(xì)胞。筆者在教學(xué)過(guò)程中要求學(xué)生討論以下和酵母菌相關(guān)的問(wèn)題串，以此對(duì)相關(guān)散亂的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有效的整合：（1）利用物質(zhì)和能量觀分析酵母菌的同化作用類型是什么，如果配制酵母菌培養(yǎng)基應(yīng)選用何種類型的物質(zhì)為原料？（2）利用生態(tài)觀分析酵母菌生長(zhǎng)曲線中酵母菌的增長(zhǎng)速率先快后慢，最后數(shù)量又下降的原因是什么？（3）用結(jié)構(gòu)與功能觀分析酵母菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)如何與細(xì)胞呼吸過(guò)程相適應(yīng)？

【例3】酵母菌是一種單細(xì)胞真菌，同時(shí)也是一種典型的異養(yǎng)兼性厭氧微生物，在有氧和無(wú)氧條件下都能夠存活，可用于釀造生產(chǎn)，也可作為基因工程和細(xì)胞周期研究的模式生物。

（1）研究發(fā)現(xiàn)酵母菌在發(fā)酵時(shí)原料中的葡萄糖約有98%轉(zhuǎn)化為酒精和其他發(fā)酵產(chǎn)物，推測(cè)另外2%的葡萄糖用于____________________ 。

（2）某同學(xué)在配制酵母菌的培養(yǎng)基時(shí)添加氯化銨作為氮類養(yǎng)料，這樣做_____________________________________（填“合理”或“不合理”），原因是_____________________________________________________ 。

（3）科學(xué)家在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了兩種細(xì)胞呼吸異常的突變體，和野生型酵母菌相比，其中一種突變體的細(xì)胞質(zhì)中丙酮酸濃度較高，另一種突變體的線粒體中[H]濃度較高，推測(cè)產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因分別和線粒體膜上的____和_________ 異常有關(guān)。

（4）培養(yǎng)酵母菌時(shí)，酵母菌的繁殖方式主要是出芽生殖，但也可以進(jìn)行有性生殖，圖1為酵母菌的有性生殖圖解。假如某二倍體酵母菌的基因型是Aa，若對(duì)其產(chǎn)生的孢子分別進(jìn)行單獨(dú)培養(yǎng)，則得到的酵母菌的基因型及比例是______________________ 。

圖1

【答案】（1）構(gòu)建細(xì)胞結(jié)構(gòu)成分 （2）不合理

酵母菌的營(yíng)養(yǎng)類型是異養(yǎng)型，氮源要提供有機(jī)營(yíng)養(yǎng)

（3） 丙酮酸載體 有氧呼吸酶 （4） A∶a = 1∶1

【分析】通過(guò)這種“拼盤(pán)式”命題可以幫助學(xué)生突破思維定式，實(shí)現(xiàn)章節(jié)之間、模塊之間知識(shí)的滲透。

2.回歸經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行科學(xué)思維、科學(xué)探究的強(qiáng)化訓(xùn)練

教材中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)無(wú)疑是最好的科學(xué)事實(shí)材料，因此教師在復(fù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容時(shí)應(yīng)在學(xué)生已掌握了概念、原理的基礎(chǔ)上重視對(duì)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的再認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化科學(xué)思維、科學(xué)探究過(guò)程中對(duì)方法的訓(xùn)練。

例如在人教版教材必修2遺傳部分中的孟德?tīng)柾愣闺s交實(shí)驗(yàn)和摩爾根果蠅雜交實(shí)驗(yàn)都屬于邏輯思維性和科學(xué)探究性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容既包含分析綜合、歸納演繹、抽象概括等科學(xué)思維方法，也包含假說(shuō)演繹、數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)、模型建構(gòu)等科學(xué)探究方法。筆者在復(fù)習(xí)時(shí)分別把每個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作為問(wèn)題的情境，設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題，達(dá)到提升學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力的目的。（1）請(qǐng)根據(jù)孟德?tīng)枌?duì)豌豆的一對(duì)相對(duì)性狀進(jìn)行雜交和測(cè)交實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象思考下列問(wèn)題：利用掌握的遺傳規(guī)律判斷高莖豌豆和矮莖豌豆的顯隱性，并說(shuō)明判斷理由；如何證明高莖豌豆的基因型；如何證明高莖豌豆和矮莖豌豆這一對(duì)相對(duì)性狀是否遵循基因分離定律。（2）請(qǐng)根據(jù)孟德?tīng)枌?duì)豌豆的兩對(duì)相對(duì)性狀雜交和測(cè)交的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，利用掌握的遺傳規(guī)律去分析如何證明豌豆的黃、綠和圓、皺這兩對(duì)相對(duì)性狀是否遵循基因的自由組合定律，如何證明這兩對(duì)等位基因的位置關(guān)系。（3）請(qǐng)根據(jù)摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，利用掌握的遺傳規(guī)律去分析控制果蠅眼色的基因位于常染色體上還是X染色體上，還可以啟發(fā)學(xué)生通過(guò)其他雜交方式來(lái)證明這個(gè)結(jié)論，并寫(xiě)出遺傳圖解及預(yù)測(cè)結(jié)果。筆者在教學(xué)過(guò)程中要求學(xué)生按表1中的順序進(jìn)行科學(xué)訓(xùn)練并反復(fù)揣摩練習(xí)，領(lǐng)悟其過(guò)程，形成科學(xué)的思維習(xí)慣。

表1

2.1 訓(xùn)練思維的邏輯性

概念、原理、規(guī)律的學(xué)習(xí)過(guò)程要經(jīng)過(guò)具體—— 抽象——具體的過(guò)程。對(duì)科學(xué)事實(shí)進(jìn)行分析綜合、抽象概括屬于第二階段，進(jìn)一步演繹推理以解決實(shí)際問(wèn)題屬于第三階段。高考試題要求學(xué)生能夠掌握遺傳的基本規(guī)律，并把它運(yùn)用于解決試題中給出的實(shí)際問(wèn)題，試題考查的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力涵蓋在第二階段和第三階段中。

2.2 訓(xùn)練表達(dá)的準(zhǔn)確性

學(xué)生在回答原因類問(wèn)題時(shí)最容易犯的錯(cuò)誤是直接回答抽象的理論而缺乏具體的依據(jù)。例如回答如何判斷顯隱性的問(wèn)題時(shí)，部分學(xué)生往往以“無(wú)中生有，有中生無(wú)”“性狀分離”等形式回答，但這樣的回答只有抽象的內(nèi)容，而脫離了具體的事實(shí)依據(jù)，從而犯下空說(shuō)抽象理論的錯(cuò)誤，正確的回答應(yīng)是在抽象理論指導(dǎo)下的具體的事實(shí)依據(jù)，是將抽象理論具體化的過(guò)程，因此正確的回答應(yīng)是高莖和矮莖雜交，子代全表現(xiàn)為高莖，所以高莖為顯性，矮莖為隱性。

【例4】（2018年，全國(guó)卷Ⅰ，第32題改編）果蠅體細(xì)胞有 4 對(duì)染色體，其中 2、3、4 號(hào)為常染色體。已知控制長(zhǎng)翅/殘翅性狀的基因位于2號(hào)染色體上。某生物興趣小組用紅眼灰體長(zhǎng)翅雌蠅與紅眼黑體長(zhǎng)翅雄蠅雜交，甲同學(xué)統(tǒng)計(jì)灰體果蠅為雌性40只、雄性42只，黑體果蠅為雌性39只、雄性41只，乙同學(xué)統(tǒng)計(jì)了長(zhǎng)翅和殘翅以及紅眼和白眼這兩對(duì)相對(duì)性狀的結(jié)果并繪制了如圖2所示的柱狀圖來(lái)直觀表示統(tǒng)計(jì)結(jié)果。根據(jù)結(jié)果回答下列問(wèn)題：

圖2

（1）根據(jù)甲同學(xué)結(jié)果，_________ （填 “能”或“不能”）判斷控制果蠅灰體/黑體性狀的基因是位于X染色體還是常染色體上。若控制灰體/黑體性狀的基因位于X染色體上，根據(jù)上述親本雜交組合和雜交結(jié)果判斷，顯性性狀是____，判斷依據(jù)是________________________________ 。

（2）若控制黑體/灰體性狀的基因位于常染色體上，請(qǐng)用題中雜交子代果蠅為材料，設(shè)計(jì)一個(gè)雜交實(shí)驗(yàn)來(lái)確定灰體性狀的顯隱性（要求：寫(xiě)出雜交組合和預(yù)期結(jié)果）。

（3）若控制灰體/黑體性狀的基因位于4號(hào)染色體上，用灰體長(zhǎng)翅紅眼純合體和黑體殘翅白眼純合體果蠅雜交，F(xiàn)1相互交配后，F(xiàn)2中雌雄各有__________種表現(xiàn)型，其中黑體長(zhǎng)翅紅眼所占比例為9/64 時(shí)，則說(shuō)明黑體性狀為_(kāi)________ （填“顯性”或“隱性”）。

【答案】（1）不能 灰體 伴X染色體遺傳中如果雜合體雌性和隱性雄性個(gè)體交配才可能出現(xiàn)該信息結(jié)果，因此親本中灰體為雜合體雌性，為顯性性狀 （2）讓灰體與灰體交配，觀察子代，如果子代產(chǎn)生黑體則灰體為顯性；如果子代全為灰體則灰體為隱性 （3）4、8隱性

【分析】本題考查的知識(shí)點(diǎn)較為綜合，涉及基因的分離定律、自由組合定律、伴性遺傳，意在讓學(xué)生通過(guò)圖形和文字獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并利用所掌握的遺傳學(xué)規(guī)律進(jìn)行分析綜合、演繹推理得出科學(xué)的結(jié)論。該題充分體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究能力的生物學(xué)核心素養(yǎng)的考查，本題解答時(shí)遵循的原則有（1）學(xué)生要熟練掌握常染色體和伴性遺傳時(shí)雜交和測(cè)交的子代表現(xiàn)型及比例，以便對(duì)考題中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，概括出其本質(zhì)，并進(jìn)一步解決問(wèn)題。（2）分性狀分析原則：觀察題目設(shè)問(wèn)考查的相對(duì)性狀數(shù)目，問(wèn)一對(duì)性狀分析一對(duì)性狀，問(wèn)兩對(duì)性狀分析兩對(duì)性狀，問(wèn)哪對(duì)性狀分析哪對(duì)性狀，不要混在一起分析，以免出現(xiàn)分析混亂、選擇性困難的情況。（3）假設(shè)推理原則：通過(guò)假設(shè)分析所有可能性，最終找出符合試驗(yàn)事實(shí)的假設(shè)。

（見(jiàn)下頁(yè)表2）

3.回歸教材生物學(xué)熱點(diǎn)，凸顯社會(huì)責(zé)任

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確指出教師要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)，在教學(xué)上要與學(xué)生的日常生活、醫(yī)療保健、環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)適度結(jié)合，利用生物學(xué)原理和方法參與公共事務(wù)的討論并做出相關(guān)的個(gè)人決策。高考題也會(huì)以相關(guān)熱點(diǎn)問(wèn)題為情境進(jìn)行設(shè)問(wèn)，體現(xiàn)對(duì)社會(huì)責(zé)任這一學(xué)科素養(yǎng)的考查。中學(xué)生物教材中包含了很多相關(guān)的熱點(diǎn)，如涉及疾病與健康的有艾滋病病毒、流感病毒、癌細(xì)胞與癌癥、細(xì)胞衰老與壽命、人類遺傳病、糖尿病、肥胖、免疫治療等；涉及環(huán)境問(wèn)題的有生態(tài)修復(fù)、污染治理、富營(yíng)養(yǎng)化、生物多樣性保護(hù)等；涉及經(jīng)濟(jì)生活的有害蟲(chóng)防治、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖、良種選育、糧食增產(chǎn)等；涉及科學(xué)前沿的有干細(xì)胞 、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、克隆等。教師在復(fù)習(xí)中除了強(qiáng)調(diào)熱點(diǎn)問(wèn)題涉及的基本概念原理外，還要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行辯證的分析，要能發(fā)表科學(xué)合理的觀點(diǎn)、給出解決的途徑、展望未來(lái)的發(fā)展方向。

表2

【例5】抗蟲(chóng)棉是將一種來(lái)源于細(xì)菌的、可專門(mén)破壞棉鈴蟲(chóng)消化道的Bt殺蟲(chóng)蛋白基因經(jīng)過(guò)改造，轉(zhuǎn)到了棉花中的轉(zhuǎn)基因作物。該棉花細(xì)胞中存在這種殺蟲(chóng)蛋白質(zhì)，專門(mén)破壞棉鈴蟲(chóng)的消化系統(tǒng)，導(dǎo)致其死亡，而對(duì)人畜無(wú)害。

圖3

（1）構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)需要的工具酶有_________ ，導(dǎo)入受體細(xì)胞時(shí)提前使用Ca2+處理農(nóng)桿菌的目的是____________ 。

（2）目的基因整合到棉花染色體的目的是______________________________。

（3）科學(xué)工作者試驗(yàn)成功后處理殘余轉(zhuǎn)基因農(nóng)桿菌的合理做法是______________________________________________________________________ 。

（4）與種植普通棉相比、種植轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉花的優(yōu)點(diǎn)是_________________________________________________________________________ 。

（5）近年來(lái)因種植抗蟲(chóng)棉，防治棉田害蟲(chóng)演變?yōu)橐苑乐窝料x(chóng)、煙粉虱、盲蝽象為重點(diǎn)，從生態(tài)學(xué)的角度解釋其原因是___________________________________________ 。

【答案】（1）限制酶、DNA連接酶 （2）實(shí)現(xiàn)目的基因穩(wěn)定的復(fù)制和表達(dá) （3）經(jīng)滅菌后倒入廢液缸

（4）減少了農(nóng)藥的使用，減少了環(huán)境污染 （5）缺少棉鈴蟲(chóng)的競(jìng)爭(zhēng)有利于其他害蟲(chóng)的增長(zhǎng)

【分析】本題（1）（2）考查基因工程的基本原理，（3）（4）（5）均在一定程度上考查了學(xué)生的社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)。

總之，教師在高三復(fù)習(xí)沖刺階段要引導(dǎo)學(xué)生回歸教材、以教材為本，立足于教材概念、教材情境，以問(wèn)題和試題為載體促進(jìn)生物學(xué)核心素養(yǎng)的最終達(dá)成，為即將到來(lái)的高考乃至于學(xué)生的終身發(fā)展服務(wù)。