彰顯生物學(xué)科本質(zhì) 發(fā)揮學(xué)科育人功能
——評析2020 年高考全國卷Ⅰ生物試題

河北

2020 年全國卷Ⅰ生物試題具有以下特點：落實立德樹人的根本任務(wù)，貫徹德智體美勞全面發(fā)展的教育方針，體現(xiàn)了高考的服務(wù)選才和引導(dǎo)教學(xué)作用；試題重視生物學(xué)學(xué)科本質(zhì)，突出核心價值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力和必備知識等考查內(nèi)容；試題體現(xiàn)了基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性的考查要求；試題在保持難度穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，注重引導(dǎo)學(xué)生思考方向，適當(dāng)降低了試題信息量和作答書寫量。本文嘗試從《中國高考評價體系》的“一核四層四翼”三個要素的視角對2020 年高考全國卷Ⅰ生物試題進行分析，以期對2021 屆高考復(fù)習(xí)起到拋磚引玉的作用。

一、“一核”落實考查目的，凸顯高考核心功能

結(jié)合生物學(xué)科的必備知識，2020 年全國卷Ⅰ生物試題有機融入了重大的社會生活事件，創(chuàng)設(shè)真實的情境，具有鮮明的時代特色。如第1 題以“新冠肺炎疫情”這一生活實踐為情境素材，引導(dǎo)學(xué)生從“傳染病與防控”“病毒增殖”“蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能”角度分析如何“養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣，提高公共衛(wèi)生安全意識”，意在增強學(xué)生的社會責(zé)任感和使命擔(dān)當(dāng)意識。

試題的設(shè)計還關(guān)注高中生物教學(xué)的實際情況和我國勞動人民的智慧，精選生物學(xué)科在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用實例，著意增強學(xué)生學(xué)以致用和科學(xué)勞動的意識，提升民族自豪感。如第2 題以種子儲藏為實踐情境，考查學(xué)生對必備知識——細胞呼吸的理解；第30 題以“中耕”“施肥”“灌溉”“間作”等栽培措施對農(nóng)作物生理活動的影響為實踐情境，考查學(xué)生運用必備知識——細胞的分子組成、細胞呼吸、光合作用、群落等解決問題的能力；第32 題以生物育種為實踐情境，考查學(xué)生對必備知識——孟德爾遺傳規(guī)律、基因突變等的理解能力。

二、“四層”規(guī)定考查內(nèi)容，突出考查學(xué)科素養(yǎng)

《中國高考評價體系》中的“四層”，既有遞進關(guān)系，又相互關(guān)聯(lián)。學(xué)科素養(yǎng)是必備知識和關(guān)鍵能力制定的基礎(chǔ)，是連接必備知識、關(guān)鍵能力與核心價值的重要環(huán)節(jié)。本文以楊帆老師、郭學(xué)恒老師在《基于高考評價體系的生物科考試內(nèi)容改革實施路徑》一文中表述的學(xué)科素養(yǎng)四個維度進行分析。

1.知識與觀念

生物學(xué)是由事實、概念、定律等組成的結(jié)構(gòu)化的知識體系，因此知識與觀念是指學(xué)生在高中階段所學(xué)的生物學(xué)知識以及在這些知識的基礎(chǔ)上進一步抽象和概括后所形成的觀點和思想方法，是必備知識的組成之一。2020 年全國卷Ⅰ生物試題對該維度的考查主要有兩個方面：

（1）解釋或預(yù)測情境中現(xiàn)象

學(xué)生基于知識與觀念的理解，借助基本邏輯方法，解釋或預(yù)測問題情境中現(xiàn)象。如第1 題的C 選項“高溫可破壞病原體蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，煮沸處理餐具可殺死病原體”涉及的必備知識是次位概念“闡明蛋白質(zhì)通常由20 種氨基酸分子組成，它的功能取決于氨基酸序列及其形成的空間結(jié)構(gòu)，細胞的功能主要由蛋白質(zhì)完成”；涉及的關(guān)鍵能力是理解能力；涉及的科學(xué)思維是演繹推理。解決本選項的思維路徑為大前提：“病原體的功能與蛋白質(zhì)有關(guān)”，小前提：“高溫可破壞病原體蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)”。因此推理得出：煮沸處理（高溫）餐具可殺死病原體。第3 題以小鼠甲狀腺的科學(xué)實驗和探究為情境，要求學(xué)生基于對實驗操作的理解預(yù)測實驗結(jié)果。本題涉及的必備知識是重要概念“內(nèi)分泌系統(tǒng)產(chǎn)生的多種類型的激素，通過體液傳送而發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，實現(xiàn)機體穩(wěn)態(tài)”；涉及的關(guān)鍵能力是實驗探究能力；涉及的科學(xué)思維是演繹推理。

（2）列舉生物學(xué)事實（或次位概念）

學(xué)生基于知識與觀念的理解，確定、辨認概念或原理的特征，選擇或列舉這個概念或原理的具體例子或次位概念。如第29 題要求學(xué)生從系統(tǒng)觀的視角分析生物膜的組成成分、種類、結(jié)構(gòu)和功能，并列舉出與之相關(guān)的生物學(xué)事實或下位概念。

2.科學(xué)思維

科學(xué)思維是建構(gòu)知識與概念的重要路徑之一，是考查必備知識和關(guān)鍵能力的理解與運用的重要載體。而思維的外顯化的形式是語言表達，因此近幾年真題中賦予科學(xué)思維的考查逐年增加，具有很高的區(qū)分度。

本套試卷既有低階思維方法的運用，如第2 題要求學(xué)生運用演繹與推理預(yù)測實驗結(jié)果；第31 題要求學(xué)生運用歸納與概括得出“藥物W 破壞了胰腺中的胰島B 細胞”，又有高階思維方法的考查，如第30 題（3）問，要求學(xué)生基于給定的“4 種作物在正常條件下生長能達到的株高和光飽和點”這一事實、證據(jù)，運用科學(xué)推理的方法對“選擇出最適合間作的兩種作物”的理由做出合理的論證，進而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性見解的能力和品格。

3.探究與創(chuàng)新

科學(xué)探究是建構(gòu)知識與概念的重要路徑之一，是體現(xiàn)科學(xué)思維的重要落腳點，是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，是基礎(chǔ)教育和高等教育重點關(guān)注的關(guān)鍵能力，能非常好地體現(xiàn)高考服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)的核心功能。然而高中實驗教學(xué)中仍存在“重講輕做”的現(xiàn)象，因此本套試題繼續(xù)加強對實驗探究能力的考查，意在促進高中生物實驗教學(xué)改革。

本套試卷探究與創(chuàng)新素養(yǎng)維度的考查主要涉及選擇實驗材料、理解實驗原理、書寫實驗思路、預(yù)期實驗結(jié)果、得出實驗結(jié)論。如第3 題考查基于實驗操作預(yù)測實驗結(jié)果；第4 題考查根據(jù)實驗?zāi)康倪x擇適宜的實驗材料；第5 題考查基于實驗過程和結(jié)果預(yù)測實驗結(jié)論；第37 題（4）問和第38 題（2）問均考查書寫實驗步驟；第38 題（3）問考查基于實驗步驟逆向書寫實驗原理；第31 題（4）問是本卷中一個亮點設(shè)問，首先要求學(xué)生基于實驗證據(jù)得出實驗結(jié)論“藥物W 破壞了胰腺中的胰島B 細胞”，即獲得“糖尿病模型鼠”，然后基于該實驗材料的理解逆向考查實驗?zāi)康摹?/p>

4.責(zé)任與擔(dān)當(dāng)

高中生物學(xué)學(xué)習(xí)成果之一是基于對生物學(xué)知識的理解，形成尊重生命、健康生活、保護環(huán)境等責(zé)任意識，也包括積極參與個人與社會事務(wù)的討論，作出理性的解釋和判斷。

如第1 題引導(dǎo)學(xué)生以生物學(xué)視角加深對新冠病毒增殖方式、傳播路徑和防治措施的理解，主動向他人宣傳健康文明的生活方式；第37 題創(chuàng)設(shè)“分離得到高效降解S 的細菌菌株”的科學(xué)實驗和探究情境，考查考生對微生物培養(yǎng)、分離、計數(shù)、篩選等內(nèi)容的理解和運用，凸顯環(huán)境保護理念，著意體現(xiàn)保護生態(tài)環(huán)境的社會責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識。

三、“四翼”保障考查要求，加強應(yīng)用性、創(chuàng)新性

根據(jù)國家所需要的人才特征和素質(zhì)教育的培養(yǎng)目標(biāo)，《中國高考評價體系》從 “基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性”四個維度評價學(xué)生素養(yǎng)達成度。本套試卷加強了應(yīng)用性和創(chuàng)新性兩個維度。

1.基礎(chǔ)性

基礎(chǔ)性考查要求是最基本的，體現(xiàn)了高考強調(diào)基礎(chǔ)扎實。這類試題要求考生調(diào)動某一生物學(xué)概念、方法或技能解決問題，考查對適合高校人才選拔、未來工作和終身學(xué)習(xí)所需具備的必備知識和關(guān)鍵能力的理解和掌握。如第1 題考查病毒增殖特點、蛋白質(zhì)變性，第2題考查細胞呼吸的概念?；A(chǔ)性考查往往位于第1 題、第2 題，題目難度小，有利于增強考生的獲得感、成就感。

2.綜合性

綜合性考查要求相對較高，體現(xiàn)高考強調(diào)的融會貫通。這類試題要求考生在正確思想觀念引領(lǐng)下，綜合運用生物學(xué)學(xué)科某一或多個重要概念、方法和技能解決問題，促進學(xué)生形成全面、完整的認知結(jié)構(gòu)，鼓勵學(xué)生從整體上把握各種自然現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。如第29 題以生物膜為核心考查對重要概念“細胞各部分結(jié)構(gòu)既分工又合作，共同執(zhí)行細胞的各項生命活動”的理解；第30 題不僅考查學(xué)生對多個核心概念的理解，如必修課程的概念1（組成細胞的化合物）、概念2（物質(zhì)跨膜運輸、細胞呼吸、光合作用）和選擇性必修課程概念2（競爭、群落空間結(jié)構(gòu)），還涉及演繹、論證等科學(xué)思維方法的運用。

3.應(yīng)用性

應(yīng)用性強調(diào)生物學(xué)與生產(chǎn)生活的緊密聯(lián)系，體現(xiàn)高考強調(diào)的學(xué)以致用。這類試題要求學(xué)生在正確思想觀念引領(lǐng)下，深入挖掘問題情境中的學(xué)科本質(zhì)和應(yīng)用價值，考查學(xué)生獨立思考、靈活運用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力。如第5 題要求學(xué)生根據(jù)果蠅雜交實驗結(jié)果判斷長翅/截翅的遺傳方式、顯性性狀和親代雌蠅是否純合；第38 題以單克隆抗體制備為載體考查學(xué)生運用生物學(xué)原理和方法解決“抗新冠藥物和疫苗的研發(fā)”問題的能力，體現(xiàn)時代主題，增強學(xué)生的社會責(zé)任感和使命擔(dān)當(dāng)意識。

4.創(chuàng)新性

黨的十九大報告把加快建設(shè)創(chuàng)新型國家作為新時代國家發(fā)展戰(zhàn)略。與以往教育理念中智育不同，素質(zhì)教育強調(diào)創(chuàng)新性，因此創(chuàng)新性體現(xiàn)高考強調(diào)的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維。與創(chuàng)新性密切相關(guān)的能力和素養(yǎng)有發(fā)散思維、逆向思維，捕捉新事物萌芽的能力、新穎的推測和假設(shè)并周密論證的能力等。例如第30 題（1）問是一個開放性試題，具有多種合理答案；在考查發(fā)散思維能力的同時，對種間競爭概念內(nèi)涵、細胞呼吸的影響因素進行了考查；第31 題（2）問要求學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識“滲透壓”的基礎(chǔ)上，能夠依據(jù)“腎小管液中的葡萄糖含量增加”這一新證據(jù)推出“尿量增加”的新結(jié)論；第31 題（4）問要求學(xué)生捕捉新事物“糖尿病模型鼠”的價值，勇于大膽創(chuàng)新，篩選“治療糖尿病藥物”。

四、復(fù)習(xí)建議

今年使用全國卷Ⅰ的省份中，明年部分省份（如河北、湖北、湖南、廣東、福建等）將使用“一核四層四翼”的高考評價體系。筆者結(jié)合今年試卷分析，談?wù)?021 年新高考復(fù)習(xí)建議，希望起到拋磚引玉作用，不當(dāng)之處懇請批評指正。

1.創(chuàng)設(shè)情境，涵蓋“四層”內(nèi)容

《中國高考評價體系》中“四層”考查內(nèi)容是素質(zhì)教育在高考中的表達，利于推動核心素養(yǎng)在高中教育中的落地，從而推動高中素質(zhì)教育的發(fā)展。在新授課、復(fù)習(xí)課教學(xué)中，教師應(yīng)合理創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和深入思考。筆者以“生長素的發(fā)現(xiàn)”的復(fù)習(xí)為例談一談情境創(chuàng)設(shè)與“四層”內(nèi)容之間的關(guān)系。

復(fù)習(xí)過程中展示生長素發(fā)現(xiàn)的科學(xué)史事實，重點不在要求學(xué)生識記事實，而是引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家一樣在對事實的分析過程中建構(gòu)和理解概念，挖掘和提煉出科學(xué)家在研究過程中的學(xué)科思想、實驗方法以及思維品質(zhì)，在學(xué)習(xí)生物科學(xué)史的過程中汲取更多科學(xué)精神，進而實現(xiàn)高考評價體系“四層”考查內(nèi)容。

筆者以“植物向水性”創(chuàng)設(shè)生活情境、科學(xué)實驗與探究情境，并提出如下問題：①比較不同植物的根在生長方向上有什么共性？②植物向水性的原因是什么？

設(shè)計意圖：

（1）用植物向水性這一真實的新情境替換植物向光性這一熟悉情境，激發(fā)學(xué)生探究其原因的興趣。此外我國科研人員以擬南芥為實驗材料在向水性機理方面取得了重大突破，能激發(fā)學(xué)生的愛國熱情。

（2）問題①啟迪學(xué)生通過比較、歸納等思維方法概括出向水性定義；問題②通過類比思維方法，遷移運用植物生命活動調(diào)節(jié)理論解釋植物向水性的原因。

2.精選試題，進階“四翼”要求

學(xué)習(xí)進階是學(xué)生在一個時間范圍內(nèi)學(xué)習(xí)和探究某一主題的概念時所遵循的連貫的、典型的學(xué)習(xí)路徑的描述，一般呈現(xiàn)為圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復(fù)雜、相互關(guān)聯(lián)的概念序列的描述。筆者認為可以采用學(xué)習(xí)進階思想，選編針對某一概念、方法或技能的題組，使學(xué)生看得見自己在學(xué)業(yè)方面的“成長”過程，利于教師進行針對性的個性化指導(dǎo)。實踐表明，題組是通向理解的階梯、是突破難點的鑰匙。

下面筆者以“生長素理論”為核心嘗試設(shè)計某一題組。

植物在單側(cè)光照射下會彎向光源生長。回答下列問題：

（1）生長素在胚芽鞘中的運輸屬于極性運輸，這種運輸?shù)姆较蚴莀_____________。

（2）單側(cè)光照射后，燕麥胚芽鞘向光性的原因是_____________。

（3）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：向光素接受光信號后會發(fā)生某種化學(xué)變化，使它從細胞膜上脫離。脫離下來的向光素形成濃度梯度，并與生長素轉(zhuǎn)運蛋白相互作用，進而可能誘導(dǎo)生長素向胚芽鞘背光側(cè)運輸。請以燕麥胚芽鞘的向光素缺失突變體和野生型為材料，設(shè)計實驗來驗證“生長素在胚芽鞘橫向運輸是由向光素引起的”。要求簡要寫出實驗思路和預(yù)期結(jié)果。（注：向光素缺失突變體是不能合成向光素的個體。向光素是接受光的受體，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)）

【參考答案】

（1）從形態(tài)學(xué)上端到形態(tài)學(xué)下端

（2）單側(cè)光照射后，胚芽鞘尖端產(chǎn)生的生長素由向光一側(cè)向背光一側(cè)運輸。尖端的生長素運輸?shù)缴扉L區(qū)，因此背光一側(cè)的生長素含量多于向光一側(cè)。生長素具有促進細胞伸長的作用，胚芽鞘背光一側(cè)比向光一側(cè)生長得快，從而造成向光彎曲生長

（3）實驗思路：

①取相同生長狀況的燕麥胚芽鞘的野生型和突變體為實驗材料。

②A 組：單側(cè)光照射野生型燕麥胚芽鞘；

B 組：在黑暗條件下培養(yǎng)野生型燕麥胚芽鞘；

C 組：單側(cè)光照射向光素缺失突變體燕麥胚芽鞘；

③在適宜條件下培養(yǎng)一段時間后，觀察A、B、C 組燕麥胚芽鞘的生長情況。

預(yù)期結(jié)果：

A 組燕麥胚芽鞘彎向光源生長，B 組燕麥胚芽鞘直立生長，C 組燕麥胚芽鞘直立生長

【設(shè)計意圖】

第（1）小問對應(yīng)“基礎(chǔ)性”考查要求，目標(biāo)指向“生長素極性運輸?shù)姆较颉薄?/p>

第（2）小問對應(yīng)“綜合性”考查要求，目標(biāo)指向生長素的產(chǎn)生、運輸、分布、生理作用四個視角，綜合考查學(xué)生對“生長素理論”這一必備知識的理解能力和演繹思維等學(xué)科素養(yǎng)。

第（3）小問對應(yīng)“應(yīng)用性”“創(chuàng)新性”考查要求，目標(biāo)指向能夠借鑒、應(yīng)用科學(xué)家的研究思路、方法，寫出實驗思路，能夠依據(jù)新證據(jù)得出新結(jié)論。