基于生物學(xué)核心素養(yǎng)的高考試題研究

吳梢琪　周岐海

【摘 要】本文通過(guò)分析2016～2018年高考全國(guó)卷（Ⅲ）試題的核心素養(yǎng)考查情況，研究高考生物試題的特點(diǎn)，認(rèn)為命題是去粗取精以樹(shù)立生命觀念，巧用數(shù)學(xué)模型設(shè)置情境以發(fā)展科學(xué)思維，注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果分析以進(jìn)行科學(xué)探究，聯(lián)系生活實(shí)際和社會(huì)熱點(diǎn)以增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任;并提出教學(xué)與備考建議。

【關(guān)鍵詞】生物學(xué) 核心素養(yǎng) 全國(guó)卷（Ⅲ） 試題研究

【中圖分類(lèi)號(hào)】G ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2019）08B-0159-02

高考生物試題注重考查學(xué)生的知識(shí)、能力和素養(yǎng)，《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》中，生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任，課程標(biāo)準(zhǔn)要求結(jié)合核心素養(yǎng)與相應(yīng)的知識(shí)和方法科學(xué)設(shè)計(jì)試卷結(jié)構(gòu)，規(guī)劃測(cè)試藍(lán)圖。生物高考通過(guò)檢測(cè)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成情況進(jìn)行選拔，從而區(qū)分出不同素養(yǎng)水平的學(xué)生，通過(guò)將 2016～2018 年高考全國(guó)卷（Ⅲ）的試題內(nèi)容與生物學(xué)核心素養(yǎng)相聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)試題均涉及核心素養(yǎng)的四個(gè)方面的考核，符合學(xué)業(yè)水平考試中評(píng)價(jià)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展水平的命題原則。其中對(duì)生命觀念的考查最多，其次是科學(xué)思維和科學(xué)探究，越來(lái)越重視考查社會(huì)責(zé)任。試題的命制多為結(jié)合兩個(gè)或兩個(gè)以上的核心素養(yǎng)，如 2018 年第 29 題、2017 年第 31 題將四個(gè)核心素養(yǎng)與所涉及的知識(shí)和方法一一對(duì)應(yīng)。2016～2018 年高考試題的結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，選擇題部分較為基礎(chǔ)，多為直接考查課本知識(shí)點(diǎn);越來(lái)越重視考查科學(xué)史實(shí)驗(yàn)，如 2018 年第 1 題中以由我國(guó)科學(xué)家完成的研究工作為題考查遺傳因子的發(fā)現(xiàn)、光合作用的探究歷程、遺產(chǎn)物質(zhì)的早期探索實(shí)驗(yàn)以及基因工程的應(yīng)用等科學(xué)史實(shí)驗(yàn)。非選擇題部分注重對(duì)遺傳學(xué)和光合作用等內(nèi)容的考查，這對(duì)科學(xué)思維和探究能力要求較高。

一、去粗取精，樹(shù)立生命觀念

生命觀念是在生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上形成的，是生物學(xué)中最精華、最有價(jià)值的內(nèi)容，貫穿于生物學(xué)的全部課程，圍繞學(xué)科核心概念進(jìn)行少而精的課程教學(xué)是科學(xué)教育的發(fā)展趨勢(shì)。生命觀念的建立是認(rèn)識(shí)自然，進(jìn)行探究活動(dòng)以及解決實(shí)際問(wèn)題的基礎(chǔ)。近三年的高考試題幾乎都涉及生命觀念，其中對(duì)結(jié)構(gòu)和功能、物質(zhì)和能量的內(nèi)容考查較多，以核心概念為載體考查學(xué)生的生命觀念，如對(duì)光合作用和細(xì)胞呼吸、有絲分裂和減數(shù)分裂概念、特點(diǎn)、過(guò)程等基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行分析和對(duì)比，從而樹(shù)立結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)、物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化等觀念。2018 年第 2 題直接考查課本知識(shí)點(diǎn)，體現(xiàn)命題的基礎(chǔ)性和概括性，減少碎片化的知識(shí)，考查“精”學(xué)的內(nèi)容，該題檢測(cè)對(duì)細(xì)胞膜的組成成分、細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化和信息識(shí)別等重要概念的掌握，從而理解結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的特點(diǎn)，形成細(xì)胞水平的結(jié)構(gòu)和功能觀。

二、巧用數(shù)學(xué)模型設(shè)置情境，發(fā)展科學(xué)思維

科學(xué)思維是指在尊重事實(shí)和證據(jù)的基礎(chǔ)上在認(rèn)識(shí)事物和解決問(wèn)題中運(yùn)用科學(xué)的思維方式，主要有歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等類(lèi)型。數(shù)學(xué)模型包括曲線(xiàn)模型和表格模型，是每年必考的題型，體現(xiàn)學(xué)生的分析和推理能力。運(yùn)用數(shù)學(xué)模型解決生物學(xué)問(wèn)題，以發(fā)展科學(xué)思維。

試題創(chuàng)設(shè)的數(shù)學(xué)模型多為以課本材料和科技論文中的素材為基礎(chǔ)進(jìn)行改造，因此在教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)以及曲線(xiàn)圖的能力。分析曲線(xiàn)模型需要充分考慮曲線(xiàn)的起點(diǎn)、終點(diǎn)、拐點(diǎn)、最高點(diǎn)、最低點(diǎn)、曲線(xiàn)間或曲線(xiàn)與坐標(biāo)軸的交叉點(diǎn)以及曲線(xiàn)的走勢(shì)。如 2018 年第 29 題中設(shè)置葉面積系數(shù)與植物群體光合速率、呼吸速率及干物質(zhì)積累速率之間的關(guān)系曲線(xiàn)圖，考生不僅要理解各點(diǎn)（段）代表的意思，還要分析“三率”即光合速率、呼吸速率和干物質(zhì)積累速率之間的內(nèi)在關(guān)系?；谇€(xiàn)圖進(jìn)行分析推理得出隨著葉面積增加，“三率”的變化趨勢(shì)和產(chǎn)生變化的原因。近三年試題中還涉及影響光合作用因素、雜交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表，人體血漿中葡萄糖和酮體濃度變化曲線(xiàn)以及干旱與植物脫落酸合成關(guān)系的曲線(xiàn)等數(shù)學(xué)模型情境，這些以數(shù)學(xué)模型為情境的試題大多涉及科學(xué)探究的考查。

三、注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果分析，進(jìn)行科學(xué)探究

科學(xué)探究包括觀察能力、提問(wèn)能力、設(shè)計(jì)和方案實(shí)施以及對(duì)結(jié)果的交流與討論等能力。近三年全國(guó)卷（Ⅲ）中對(duì)科學(xué)探究能力的考核多為實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析能力的題型，如在 2016 年第 29 題中，自變量為溫度和相對(duì)濕度，因變量為光合速率，通過(guò)控制溫度或相對(duì)濕度恒定，通過(guò)比較光合速率量的變化值即可推出對(duì)光合作用影響較大的因素。2017 年第 30 題中要求分析干旱對(duì)突變體和野生幼苗的根、莖生長(zhǎng)的曲線(xiàn)模型，2018 年第 31 題要求運(yùn)用數(shù)學(xué)方法分析兩組雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此類(lèi)試題多為分析對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的結(jié)果，指向核心素養(yǎng)中科學(xué)探究的四級(jí)水平。解題關(guān)鍵為找出自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量，排除無(wú)關(guān)變量的干擾，理清自變量和因變量的關(guān)系。

近三年的試題中僅有一道題涉及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，2017 年第 32 題考查的是用“實(shí)驗(yàn)法”驗(yàn)證遺傳定律，要求學(xué)生基于給定的材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，包括實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)期結(jié)果和結(jié)論等，第（1）小題解題關(guān)鍵在于排除干擾項(xiàng)，由于每?jī)蓚€(gè)品系均有一對(duì)性狀相同，實(shí)際上考查的是兩對(duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)，故只需三個(gè)品系兩兩雜交并驗(yàn)證雜交結(jié)果是否為 9∶3∶3∶1 即可，將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化。第（2）小題根據(jù)題干材料可判斷選擇 ①×② ，經(jīng)正反交驗(yàn)證雄性個(gè)體的性狀是否一致即可，本題考查了學(xué)生的材料選擇、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析能力，同時(shí)還檢驗(yàn)學(xué)生的文字表達(dá)能力，這對(duì)學(xué)生的科學(xué)思維和探究能力要求較高。

四、聯(lián)系生活實(shí)際和社會(huì)熱點(diǎn)，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任

社會(huì)責(zé)任體現(xiàn)的是學(xué)生的綜合能力，在實(shí)際生產(chǎn)生活中科學(xué)地運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)、技術(shù)和方法，社會(huì)責(zé)任主要包括社會(huì)議題、現(xiàn)實(shí)生活問(wèn)題、生態(tài)意識(shí)、生活方式等內(nèi)容。

從三年的試題對(duì)比來(lái)看，試題越來(lái)越重視以多種方式考查社會(huì)責(zé)任，包括熱點(diǎn)話(huà)題、生態(tài)環(huán)保和中國(guó)優(yōu)秀傳統(tǒng)文化（傳統(tǒng)文學(xué)作品、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)和手工藝）等多個(gè)方面。2016 年第 5 題運(yùn)用“螳螂捕蟬，黃雀在后”諺語(yǔ)考查食物鏈的知識(shí)，體現(xiàn)了我國(guó)優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化以及學(xué)生的文學(xué)素養(yǎng);第 39 題用泡菜濾液為實(shí)驗(yàn)材料純化乳酸菌，結(jié)合具體的生活實(shí)例考查學(xué)生解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力。2017 年第 4 題以給人靜脈注射生理鹽水的素材考查內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)和調(diào)節(jié)，也為學(xué)生呈現(xiàn)生活問(wèn)題的情境。2018 年第 32 題以農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模式圖說(shuō)明采用生物方法處理生活垃圾的方式，考查學(xué)生的生態(tài)意識(shí)，提倡環(huán)境友好;第 1 題和第 38 題分別以我國(guó)首例人工合成牛胰島素、克隆猴——“中中”和“華華”為素材考查相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，在一定程度上增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感并培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)技術(shù)造福人類(lèi)的態(tài)度與價(jià)值觀，同時(shí)體現(xiàn)了生命科學(xué)前沿知識(shí)的重要性。

五、教學(xué)與備考建議

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)將學(xué)科內(nèi)容與立德樹(shù)人的要求相結(jié)合，高考試題指向注重知識(shí)、能力和素養(yǎng)。通過(guò)以上對(duì) 2016～2018 年高考全國(guó)卷（Ⅲ）試題的核心素養(yǎng)考查情況的分析，提出以下高中生物學(xué)的教學(xué)和備考的建議。

（一）注重構(gòu)建概念圖和思維導(dǎo)圖，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，采用“少而精”的教學(xué)方式。高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中提到的次要概念體現(xiàn)在課本每一小節(jié)的知識(shí)內(nèi)容中，因此可采用思維導(dǎo)圖進(jìn)行具體教學(xué)，分要點(diǎn)劃分主題，如從元素組成、結(jié)構(gòu)（包括結(jié)構(gòu)通式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）和種類(lèi)（包括必需和非必需氨基酸）等三個(gè)要點(diǎn)繪制以氨基酸為主題的思維導(dǎo)圖。重要概念是核心概念的具體描述，體現(xiàn)為章節(jié)性。復(fù)習(xí)的過(guò)程中通過(guò)構(gòu)建概念圖的方式有助于學(xué)生對(duì)重要概念的理解，可充分利用好生物課本（人教版）中每個(gè)章節(jié)自我檢測(cè)中的概念圖。如必修一第二章中的有關(guān)蛋白質(zhì)分子的概念圖，將有關(guān)蛋白質(zhì)的次要概念元素組成、基本單位、結(jié)構(gòu)通式和形成過(guò)程等聯(lián)系起來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生將概念圖補(bǔ)充完整并檢測(cè)文字表述，在理解概念圖構(gòu)建的基礎(chǔ)上讓學(xué)生自主構(gòu)建核酸、糖類(lèi)和脂質(zhì)等的概念圖，最終形成一個(gè)章節(jié)網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)建思維導(dǎo)圖和概念圖不僅能讓學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，歸納總結(jié)出每一章節(jié)或小節(jié)的重要概念，而且還能將新舊概念知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

（二）從科學(xué)史實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果分析能力。通過(guò)理解并掌握課本基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以及模型圖的基本思路，把握科學(xué)史實(shí)驗(yàn)規(guī)律發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，從中了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的探索規(guī)律和步驟，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。比如，證明 DNA 是主要的遺傳物質(zhì)一課中的三個(gè)科學(xué)史實(shí)驗(yàn)，從材料的選擇，實(shí)驗(yàn)方法如實(shí)驗(yàn)變量的控制、實(shí)驗(yàn)的過(guò)程、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論和評(píng)價(jià)等區(qū)別與改進(jìn)體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性。將實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容轉(zhuǎn)化為探究實(shí)驗(yàn)的步驟，從平時(shí)的科學(xué)史教學(xué)或?qū)嶒?yàn)課教學(xué)中掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的要點(diǎn)。如在艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)上可以讓學(xué)生寫(xiě)出“ S ?型細(xì)菌中的轉(zhuǎn)化因子是 DNA 還是蛋白質(zhì)或多糖”探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程。此外，還可以通過(guò)利用科學(xué)史、教材和學(xué)術(shù)論文圖表設(shè)置問(wèn)題編制課后練習(xí)進(jìn)行鞏固，提倡學(xué)以致用，在練習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。

（三）在課堂教學(xué)和編制試題中滲透實(shí)際生活的具體問(wèn)題和社會(huì)熱點(diǎn)。在教學(xué)和試題情境的選擇上需充分結(jié)合前沿科技信息和社會(huì)熱點(diǎn)，運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)解決實(shí)際生活問(wèn)題。教師可通過(guò)學(xué)術(shù)網(wǎng)站、紙質(zhì)期刊、高校教材和微信公眾號(hào)等搜集熱點(diǎn)，或以興趣小組的方式讓學(xué)生以熱點(diǎn)為研究課題開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)。將科學(xué)前沿知識(shí)與具體的知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合，吸引學(xué)生的注意力使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感。如在細(xì)胞的癌變及免疫調(diào)節(jié)的內(nèi)容上可結(jié)合 2018 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)抑制負(fù)免疫調(diào)節(jié)的癌癥療法，具有天然抵抗艾滋病的基因編輯嬰兒等熱點(diǎn)。

（四）在備考的過(guò)程中，結(jié)合多個(gè)核心素養(yǎng)有側(cè)重點(diǎn)和層次性地進(jìn)行試題的選擇、改編和原創(chuàng)是必不可少的。命題素材可在社會(huì)熱點(diǎn)、科技論文成果和現(xiàn)實(shí)生活中獲取，以問(wèn)題情境激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。試題的命制需要按照標(biāo)準(zhǔn)的命題程序即明確考試要求、創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境、設(shè)計(jì)核心素養(yǎng)量表以及審核修改定題。教師在進(jìn)行核心素養(yǎng)的評(píng)價(jià)時(shí)還需注意從學(xué)習(xí)水平和學(xué)習(xí)過(guò)程等不同的方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，如以試題、作業(yè)以及具體的實(shí)踐應(yīng)用等方式進(jìn)行評(píng)價(jià)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018

[2]劉恩山.生命觀念是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的標(biāo)志[J].生物學(xué)通報(bào)，2018，53（01）

[3]吳成軍.試論科學(xué)思維及其在生物學(xué)學(xué)科中的獨(dú)特性[J].生物學(xué)教學(xué)，2018，43（11）

[4]余景耀.中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化在培養(yǎng)生物學(xué)科核心素養(yǎng)中“社會(huì)責(zé)任”方面的實(shí)踐[J].中學(xué)生物教學(xué)，2018（17）

【基金項(xiàng)目】廣西師范大學(xué)教改項(xiàng)目“基于科學(xué)論證的生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)”。

【作者簡(jiǎn)介】吳梢琪（1996— ），女，廣西玉林人，廣西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院在讀研究生，研究方向?yàn)樯飳W(xué)科教學(xué);通訊作者：周岐海，男，博士，教授。

（責(zé)編 盧建龍）