淺談高中生物學(xué)問(wèn)題情境化命題的實(shí)施策略
——以2019 年生物技術(shù)及社會(huì)熱點(diǎn)為例

山東

當(dāng)前高考要應(yīng)對(duì)兩大類問(wèn)題情境：現(xiàn)實(shí)問(wèn)題情境（又稱社會(huì)生活生產(chǎn)實(shí)踐情境）與學(xué)術(shù)探索情境（又稱學(xué)習(xí)探索情境）?！?情境”即“問(wèn)題情境”，指的是真實(shí)的問(wèn)題背景，是以問(wèn)題或任務(wù)為中心構(gòu)成的活動(dòng)場(chǎng)域。“情境活動(dòng)”是指人們?cè)谇榫持兴M(jìn)行的解決問(wèn)題或完成任務(wù)的活動(dòng)。《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》實(shí)現(xiàn)了高考的“三個(gè)轉(zhuǎn)變”：在教育功能上，實(shí)現(xiàn)了高考由單純的考試評(píng)價(jià)向立德樹(shù)人重要載體和素質(zhì)教育關(guān)鍵環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)變；在評(píng)價(jià)理念上，實(shí)現(xiàn)了高考由傳統(tǒng)的“知識(shí)立意”“能力立意”評(píng)價(jià)向“價(jià)值引領(lǐng)、素養(yǎng)導(dǎo)向、能力為重、知識(shí)為基”綜合評(píng)價(jià)的轉(zhuǎn)變；在評(píng)價(jià)模式上，實(shí)現(xiàn)了高考從主要基于“考查內(nèi)容”的一維評(píng)價(jià)模式向“考查內(nèi)容、考查要求、考查載體”三位一體評(píng)價(jià)模式的轉(zhuǎn)變，將考查目標(biāo)凝練為“核心價(jià)值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識(shí)”這四點(diǎn)。教師教學(xué)中應(yīng)該重視利用各種途徑獲取信息資源，開(kāi)發(fā)、利用、命制能夠體現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)的生物試題，使學(xué)生達(dá)到《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》中需要達(dá)到的情懷、能力和知識(shí)要求。

1.山東省2020年高考模擬題中情境化命題分析

該套試題的突出特點(diǎn)是利用了當(dāng)前社會(huì)熱點(diǎn)話題和大量生物技術(shù)情境，要求學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)閱讀大量材料，迅速?gòu)念}干中獲取、分析信息，并且利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行遷移應(yīng)用。比如22 題提供白紋伊蚊與登革病毒新情境，重點(diǎn)考查種群、生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，設(shè)問(wèn)科學(xué)、合理，能夠很好地考查學(xué)生分析問(wèn)題的能力，尤其是最后要求設(shè)計(jì)方案，很好地突出了對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)中科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任的考查。18 題以橋本氏甲狀腺炎為情境，考查了甲狀腺激素的功能以及自身免疫疾病相關(guān)知識(shí)，考查學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。21 題直接以2019 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)為情境設(shè)置填空題，當(dāng)氧氣水平下降時(shí)，一種名為低氧誘導(dǎo)因子（HIF-1α）的蛋白質(zhì)復(fù)合體的水平會(huì)升高。在正常氧氣水平下，HIF-1α 合成后會(huì)被快速降解；但在低氧情況下，會(huì)逐漸累積。關(guān)鍵在于，這一復(fù)合體綁定在促紅細(xì)胞生成素（EPO，一種由腎臟和肝臟分泌的激素）基因附近的DNA 片段上。本題文字和圖像的信息量都很大，考查基因表達(dá)、細(xì)胞分化的相關(guān)知識(shí)，考查學(xué)生獲取信息、分析信息和解決實(shí)際問(wèn)題的能力；本題中的“原因是” “ 思路是”兩大設(shè)問(wèn)，考查學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究和語(yǔ)言表達(dá)能力。

2.試題命制策略

2.1 以愛(ài)國(guó)情懷、社會(huì)責(zé)任、健康生活作為試題的主要素材

《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》明確了高考“立德樹(shù)人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”的核心功能，以立德樹(shù)人統(tǒng)領(lǐng)服務(wù)選才和引導(dǎo)教學(xué)，把理想信念、愛(ài)國(guó)主義、品德修養(yǎng)、奮斗精神等融入考查內(nèi)容，加強(qiáng)對(duì)社會(huì)主義核心價(jià)值觀的考查。

【例1】新型冠狀病毒肺炎（以下簡(jiǎn)稱新冠肺炎）疫情暴發(fā)以來(lái)，為了更大限度提升疫苗研發(fā)的成功率，科研攻關(guān)組布局了5 條疫苗研發(fā)技術(shù)路線（病毒滅活疫苗、核酸疫苗、重組蛋白疫苗、腺病毒載體疫苗和減毒流感病毒載體疫苗）。其中，腺病毒（呼吸道、胃腸道、肝臟等均可感染）載體疫苗已于3 月底完成了一期臨床試驗(yàn)受試者的接種工作，并于4 月9 日開(kāi)始招募二期臨床試驗(yàn)志愿者，這是全球首個(gè)啟動(dòng)二期臨床研究的新冠疫苗品種。以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是 （ ）

A.疫苗接種到機(jī)體，可以刺激機(jī)體的免疫反應(yīng)，產(chǎn)生抗體，達(dá)到保護(hù)作用

B.腺病毒載體疫苗的制備采用了基因工程的技術(shù)

C.該疫苗保留了新冠病毒的抗原蛋白特性，但是不能侵染細(xì)胞，使人致病

D.該技術(shù)的核心步驟是需要構(gòu)建基因表達(dá)載體，利用天然腺病毒直接作為運(yùn)載體

【答案】D

【試題分析】本題以新冠肺炎為立足點(diǎn)，考查新冠病毒疫苗的制備原理、腺病毒載體的常識(shí)、體液免疫的知識(shí)。解答該題需要聯(lián)系選擇性必修3 現(xiàn)代生物科技專題中的基因工程課題相關(guān)知識(shí)并且需要從題干中獲取背景知識(shí)。腺病毒載體是一種常用的基因工程的運(yùn)載體，由此判斷該疫苗的研發(fā)過(guò)程屬于基因重組的過(guò)程，將基因?qū)胂俨《局修D(zhuǎn)運(yùn)至受體細(xì)胞，從而表達(dá)出新冠病毒的相關(guān)抗原性蛋白質(zhì)來(lái)制備疫苗。該疫苗不會(huì)使人致病，但是可以刺激機(jī)體通過(guò)體液免疫產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，進(jìn)行預(yù)防。D 選項(xiàng)來(lái)源于題干信息——腺病毒對(duì)呼吸道、胃腸道、肝臟等均可感染。因此不能直接利用天然的腺病毒作為運(yùn)載體，可以改造后使用，D 項(xiàng)錯(cuò)誤。

本題針對(duì)疫苗的研發(fā)，考查了學(xué)生的信息獲取、推理假設(shè)的能力。教師可以根據(jù)此題，給學(xué)生補(bǔ)充該腺病毒載體疫苗制備的具體過(guò)程及制備其他種類疫苗的原理。

【例2】患有DFNB9 耳聾的個(gè)體缺乏編碼otoferlin 的基因，而otoferlin 是一種在聽(tīng)覺(jué)感覺(jué)細(xì)胞突觸中傳遞聲音信息必不可少的蛋白質(zhì)，主要調(diào)節(jié)囊泡與突觸前膜的融合和釋放，缺少時(shí)突觸在受到聲音刺激時(shí)不能釋放神經(jīng)遞質(zhì)。科學(xué)家們通過(guò)在患有DFNB9 耳聾的成年小鼠模型的耳蝸內(nèi)注射該基因，成功地將其聽(tīng)覺(jué)突觸功能和聽(tīng)力閾值恢復(fù)到接近正常水平。以下說(shuō)法正確的是 （ ）

A.基因可以通過(guò)控制蛋白質(zhì)的合成來(lái)控制生物體的性狀表現(xiàn)

B.otoferlin 本質(zhì)上屬于一種興奮性的神經(jīng)遞質(zhì)

C.該發(fā)現(xiàn)為DFNB9 患者的未來(lái)基因治療試驗(yàn)開(kāi)辟了新的途徑

D.在患有DFNB9 耳聾的成年小鼠模型耳蝸內(nèi)直接注射otoferlin 基因，屬于體內(nèi)基因治療

【答案】AC

【試題分析】本題以科學(xué)家成功恢復(fù)了耳聾小鼠聽(tīng)力這一背景情境，考查了突觸中神經(jīng)傳遞、基因治療、基因控制性狀等相關(guān)知識(shí)，同時(shí)考查學(xué)生的知識(shí)遷移能力。B項(xiàng)可從題干獲取信息——該蛋白主要調(diào)節(jié)突觸前囊泡的釋放，缺少時(shí)突觸在受到聲音刺激時(shí)不能釋放神經(jīng)遞質(zhì)，可得出otoferlin 不是神經(jīng)遞質(zhì)。D 項(xiàng)考查基因治療的基本過(guò)程，基因治療需要構(gòu)建基因表達(dá)載體，不能直接注射單獨(dú)基因，該選項(xiàng)考查基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)生能夠?qū)λ鶎W(xué)知識(shí)進(jìn)行遷移。

2.2 立足“學(xué)習(xí)掌握”進(jìn)行試題命制

“學(xué)習(xí)掌握”是指學(xué)習(xí)者在面對(duì)生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索問(wèn)題情境時(shí)，進(jìn)行有效輸入、編碼、儲(chǔ)存各種形式的信息的綜合品質(zhì)。重點(diǎn)在于考查學(xué)生的信息獲取、理解掌握、知識(shí)整合的能力。

【例3】科學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種三特異性抗體，它能夠與多發(fā)性骨髓瘤（MM）細(xì)胞表面的CD38 抗原，以及T 細(xì)胞表面的CD3 和CD28 抗原結(jié)合。激活CD28 受體能夠刺激Bcl-xL 蛋白的表達(dá)，Bcl-xL 可以幫助阻斷T 細(xì)胞凋亡，從而延長(zhǎng)T 細(xì)胞的活性。以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是 （ ）

A.三特異性抗體和抗原特異性的識(shí)別和結(jié)合，屬于體液免疫的過(guò)程

B.該過(guò)程體現(xiàn)了抗體可以作為信號(hào)分子，增強(qiáng)機(jī)體的細(xì)胞免疫

C.該過(guò)程體現(xiàn)了細(xì)胞凋亡的根本原因是細(xì)胞內(nèi)BclxL 蛋白的作用

D.癌變細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的化學(xué)物質(zhì)會(huì)發(fā)生改變

【答案】C

【試題分析】本題以三特異性抗體為背景情境，考查學(xué)生對(duì)抗體、細(xì)胞凋亡、體液免疫、細(xì)胞免疫等相關(guān)知識(shí)的掌握情況。同時(shí)考查學(xué)生在具體情境下靈活運(yùn)用知識(shí)的能力。三特異性抗體與MM 細(xì)胞表面的CD38 抗原結(jié)合，屬于體液免疫。該抗體可以與T 細(xì)胞結(jié)合，通過(guò)刺激BclxL 蛋白的表達(dá)，Bcl-xL 可以幫助阻斷T 細(xì)胞凋亡，從而延長(zhǎng)T 細(xì)胞的活性，體現(xiàn)了該抗體作為信號(hào)分子，可激活T 細(xì)胞中某種蛋白質(zhì)的表達(dá)，增強(qiáng)機(jī)體的細(xì)胞免疫。結(jié)合癌細(xì)胞的清除是通過(guò)細(xì)胞免疫中效應(yīng)T 細(xì)胞的作用，推理出存在細(xì)胞免疫的過(guò)程。C 項(xiàng)中細(xì)胞凋亡的根本原因是基因所決定的細(xì)胞編程性死亡，考查細(xì)胞凋亡的概念。

【例4】研究人員通過(guò)編碼大腸桿菌使其生成一種稱為“L-DOPA”的氨基酸（在該氨基酸結(jié)構(gòu)上加入保護(hù)基團(tuán)鄰硝基苯），該受體菌所合成的貝類蛋白（貝類動(dòng)物足部能分泌一種具有極強(qiáng)黏附性的蛋白）的黏合性只有在UV 照射下才被激活。獲取的可醫(yī)用貽貝超級(jí)生物膠可用于骨折愈合。以下說(shuō)法不正確的是 （ ）

A.該項(xiàng)技術(shù)利用的原理是基因重組

B.受體細(xì)胞選大腸桿菌因其繁殖速度快、遺傳物質(zhì)少，可以直接合成有活性的生物膠

C.可用這種生物膠封閉皮膚傷口和其他組織損傷

D.該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于不僅可使大腸桿菌生產(chǎn)足量的貽貝黏蛋白，還可避免自身黏著

【答案】B

【試題分析】本題以研究人員通過(guò)編碼大腸桿菌獲取可醫(yī)用貽貝超級(jí)生物膠，用于傷口和骨折愈合為情境，考查基因工程的相關(guān)知識(shí)和學(xué)生獲取信息的能力。B 項(xiàng)受體細(xì)胞為原核生物，貝類蛋白是一種分泌蛋白，需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工包裝。大腸桿菌產(chǎn)生的蛋白沒(méi)有生物活性，需要進(jìn)一步地加工和改造。由題干中信息——貝類蛋白黏合性只有在UV 照射下才被激活，可以得出該技術(shù)可避免大腸桿菌自身黏著。

2.3 重視社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題和生物技術(shù)新情境的開(kāi)發(fā)利用

高考內(nèi)容的問(wèn)題情境是以紙筆形式進(jìn)行建構(gòu)的，通過(guò)選取適宜的素材再現(xiàn)學(xué)科理論或者呈現(xiàn)真實(shí)社會(huì)環(huán)境下的實(shí)際問(wèn)題，考查學(xué)生運(yùn)用必備知識(shí)和關(guān)鍵能力去解決實(shí)際問(wèn)題，全面綜合展現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)水平。通過(guò)合理呈現(xiàn)試題情境，設(shè)置新穎的試題呈現(xiàn)方式和設(shè)問(wèn)方式，考查學(xué)生完成開(kāi)放性或探究性任務(wù)的能力。

【例5】植物是通過(guò)發(fā)出吸引或抑制特定微生物的化學(xué)信號(hào)來(lái)影響其根際微生物群的。研究人員通過(guò)對(duì)谷類植物進(jìn)行改造，使其產(chǎn)生一種信號(hào)，可以與其根系周圍細(xì)菌進(jìn)行交流，使它們能夠利用這些細(xì)菌來(lái)促進(jìn)生長(zhǎng)，包括提高固氮功能。以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是 （ ）

A.該技術(shù)對(duì)提高營(yíng)養(yǎng)不良土壤中栽培的作物產(chǎn)量以及減少大田化肥使用量有著巨大的應(yīng)用前景

B.該項(xiàng)技術(shù)體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞可以調(diào)整生物的種間關(guān)系

C.與目標(biāo)作物一樣從化肥應(yīng)用中受益的雜草，將不會(huì)從植物和微生物之間的關(guān)聯(lián)中受益

D.涉及的細(xì)菌主要是指能夠自養(yǎng)的根瘤固氮菌

【答案】D

【試題分析】在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)方面，研究人員利用合成生物學(xué)技術(shù)，設(shè)計(jì)出植物與其根際細(xì)菌之間的分子信號(hào)通路，有助于小麥和玉米等非豆類作物實(shí)現(xiàn)固氮。本題考查學(xué)生利用題干知識(shí)進(jìn)行分析的能力。根瘤固氮菌的代謝類型屬于異養(yǎng)需氧型。通過(guò)對(duì)谷類植物進(jìn)行改造使其產(chǎn)生一種信號(hào)，可以與其根系周圍細(xì)菌進(jìn)行交流，提高固氮功能，減少化肥的使用，避免雜草的獲益。

2.4 立足新舊教材差異的試題命制

新人教版教材與舊版相比，增加了很多新元素。比如生物技術(shù)方法、科學(xué)思維方法的介紹，也增加了一些學(xué)科交叉內(nèi)容、最新的研究熱點(diǎn)及進(jìn)展。這一部分新增添的內(nèi)容可能會(huì)成為以后考查的熱點(diǎn)問(wèn)題，應(yīng)該引起師生的關(guān)注。

【例6】?jī)?nèi)共生起源學(xué)說(shuō)認(rèn)為，真核細(xì)胞的線粒體和葉綠體分別起源于原始真核細(xì)胞內(nèi)共生的細(xì)菌和藍(lán)藻，即一個(gè)單細(xì)胞原核生物被另一個(gè)攝入，被吞入的生物被保留在宿主細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中。下列證據(jù)不能說(shuō)明線粒體與細(xì)菌、葉綠體與藍(lán)藻是具有同源性的是 （ ）

A.藍(lán)藻的核糖體RNA（rRNA）不僅可以與藍(lán)藻本身的DNA 雜交，而且還可與眼蟲葉綠體的DNA 雜交

B.線粒體和葉綠體的核糖體與原核細(xì)胞的核糖體一致，是由30S 和50S 兩個(gè)亞基組成

C.擁有先進(jìn)的氧化代謝途徑的好氧細(xì)菌在進(jìn)化地位中占明顯優(yōu)勢(shì)

D.線粒體、葉綠體外膜與宿主膜比較一致，內(nèi)膜則分別同細(xì)菌和藍(lán)藻的膜相似

【答案】C

【試題分析】本題來(lái)源于2019 年新教材人教版高中生物必修1《分子與細(xì)胞》第5 章第3 節(jié)“思維訓(xùn)練”中關(guān)于葉綠體和線粒體的起源，根據(jù)題干信息理解內(nèi)共生學(xué)說(shuō)。需要學(xué)生在掌握葉綠體和線粒體這兩種細(xì)胞器相關(guān)必備知識(shí)的基礎(chǔ)上，能夠推理分析其分別與好氧細(xì)菌、藍(lán)藻的同源性。C 項(xiàng)中好氧細(xì)菌在進(jìn)化上占有優(yōu)勢(shì)，不會(huì)被單細(xì)胞厭氧原核生物吞入，從進(jìn)化角度分析得出本項(xiàng)不符合內(nèi)共生學(xué)說(shuō)。該題使學(xué)生明白看待問(wèn)題應(yīng)該全面，要從不同的角度和立場(chǎng)分析，進(jìn)行思維的辨析和碰撞。

【例7】關(guān)于光合作用和細(xì)胞呼吸的部分過(guò)程如圖所示，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是 （ ）

圖光合作用和細(xì)胞呼吸的部分過(guò)程

A.兩者都是跨膜質(zhì)子H+通過(guò)ATP 合酶蛋白驅(qū)動(dòng)ATP合成的

B.在葉綠體基質(zhì)和線粒體基質(zhì)中都會(huì)積累一定量的H+，形成質(zhì)子濃度差

C.兩者過(guò)程中都會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)

D.兩者過(guò)程中都存在電子的傳遞過(guò)程

【答案】B

【試題分析】本題以光合作用和細(xì)胞呼吸的過(guò)程共性為命題點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注兩個(gè)過(guò)程的本質(zhì)，找出其共同的特性，使學(xué)生明白兩者并不是孤立的過(guò)程，讓其體會(huì)物質(zhì)與能量觀。該題與化學(xué)知識(shí)聯(lián)系緊密，涉及氧化還原反應(yīng)得失電子的知識(shí)?？疾樯飳W(xué)關(guān)于兩者的反應(yīng)場(chǎng)所的基本知識(shí)。B 項(xiàng)中水的光解過(guò)程發(fā)生在葉綠體類囊體腔內(nèi)，因此類囊體膜內(nèi)側(cè)和線粒體兩層膜的膜間隙中都會(huì)積累一定量的H+，形成質(zhì)子濃度差。

試題命制情境形式很多，有生活情境、模擬情境、科技情境、實(shí)驗(yàn)試題情境等。試題命制的素材來(lái)源可以是生產(chǎn)、生活現(xiàn)象、演示實(shí)驗(yàn)、生命科學(xué)史、詩(shī)詞、成語(yǔ)、神話小故事、童話小故事、科學(xué)新進(jìn)展、新聞人物、社會(huì)熱點(diǎn)等等。教師要善于發(fā)現(xiàn)、收集、積累，甚至創(chuàng)造教學(xué)素材，在教學(xué)中應(yīng)該力求貼近生活、生產(chǎn)和社會(huì)。試題命制情境真實(shí)、生動(dòng)而鮮活，可充分體現(xiàn)生物學(xué)科的課程性質(zhì)和功能價(jià)值，引導(dǎo)考生關(guān)注社會(huì)生活中生物學(xué)議題。