與高中生物科學(xué)史相關(guān)的情境問題探討

李建梅

摘 要：筆者在課題研究中發(fā)現(xiàn)高中生物科學(xué)史貫穿了各種任務(wù)情境：生活、學(xué)習(xí)和實踐情境，科學(xué)實驗和探究情境，生命科學(xué)史情境。在不同情境中各自體現(xiàn)了不同的考查要求：基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性，與高中生物科學(xué)史相關(guān)的情境問題應(yīng)會成為情境考查中重要的組成部分。

關(guān)鍵詞：高中生物科學(xué)史;情境問題

福建省2018級的高中生成為中國第三批、福建首批采用新高考改革的“先行軍”，分析前兩批次改革的利弊，我省采用了“3+1+2”的選科模式，老師們開啟了無考綱、無考試說明的時代，主要依據(jù)《中國高考評價體系》《中國高考評價體系說明》和2020年修訂的《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，轉(zhuǎn)變固有的教學(xué)理念，按照新標(biāo)準(zhǔn)、新要求指導(dǎo)學(xué)生的新課學(xué)習(xí)與復(fù)習(xí)備考，因為這些綱領(lǐng)性文件對高考的指導(dǎo)作用已被明確寫進(jìn)高考評價體系的核心功能。教育部考試中心用“立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”這個“核心”表明國家、社會、高校、各家庭矚目的高考的最終目的和意義所在，以及將高考引導(dǎo)教學(xué)這一說法進(jìn)行明文規(guī)定。并用“核心價值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識”這“四層”來彰顯教育所要賦予學(xué)生、傳授學(xué)生的內(nèi)涵，也是高考所要考查的內(nèi)容，再用“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性”這“四翼”明確學(xué)習(xí)知識是循序漸進(jìn)的，它的層次性是有所遞進(jìn)的，即高考的考查要求。同時高考評價體系還規(guī)定了高考的考查載體——情境，以此承載考查內(nèi)容，實現(xiàn)考查要求。可見高考試題通過設(shè)置情境問題，驅(qū)動任務(wù)，達(dá)到測評效果的要求已上升到與“一核”“四層”“四翼”同等重要的地位。

楊帆、郭學(xué)恒在《基于高考評價體系生物科考試內(nèi)容改革實施路徑》一文中就高中生物學(xué)試題的任務(wù)情境歸納為三類：生活、學(xué)習(xí)和實踐情境，科學(xué)實驗和探究情境，生命科學(xué)史情境。而筆者在一線教學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，以高中生物科學(xué)史為背景的情境問題在這三類的任務(wù)情境中均有出現(xiàn)。

一、生活、學(xué)習(xí)和實踐情境中的高中生物科學(xué)史

（一）生活、學(xué)習(xí)和實踐情境，是指學(xué)生日常生活中、社會實踐中或?qū)W習(xí)過程中熟悉的生物學(xué)相關(guān)現(xiàn)象、問題或事實。例如：20世紀(jì)生物學(xué)最重要的成就之一——DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的提出，許多考題以這一科學(xué)史為情境，考查內(nèi)容涉及堿基配對、數(shù)量計算、基本骨架及模型構(gòu)建等DNA的基本知識，這種問題屬于以學(xué)習(xí)過程中熟悉的科學(xué)史事實為情境。再例如：美國科學(xué)家卡爾文等人為研究二氧化碳在光合作用這一合成代謝中的去向，利用放射性同位素標(biāo)記法為我們揭示了光合作用暗反應(yīng)的過程，又叫卡爾文循環(huán)。以此為情境，考查關(guān)于光合作用中暗反應(yīng)的一系列內(nèi)容：物質(zhì)變化、能量轉(zhuǎn)換以及條件變化引起五碳化合物和三碳化合物瞬間物質(zhì)的量的改變等，也屬于以科學(xué)史構(gòu)建熟悉的生物學(xué)事實情境。

（二）以基礎(chǔ)性為主的試題。這一類型試題雖然以科學(xué)史情境為載體，但是考查內(nèi)容回歸對基本概念、原理、思想方法的考查，體現(xiàn)高考試題的“基礎(chǔ)性”。

[例1]（2019—江蘇—3）

赫爾希和蔡斯的T2噬菌體侵染大腸桿實驗證實了DNA是遺傳物質(zhì)，下列關(guān)于該實驗的敘述正確的是（ ）

A.實驗中可用15N代替32P標(biāo)記DNA

B.噬菌體外殼蛋白是大腸桿菌編碼的

C.噬菌體DNA的合成原料來自大腸桿菌

D.實驗證明了大腸桿菌的遺傳物質(zhì)是DNA

解析：該試題是以T2噬菌體侵染大腸桿菌這一科學(xué)史為情境載體，選項設(shè)計的問題是對基本知識能力的考查。如：子代噬菌體的合成原料、編碼子代噬菌體的基因等的測評，以及生物學(xué)實驗基本技能。如：如何培養(yǎng)大腸桿菌才能使噬菌體入侵后子代噬菌體中只有DNA帶上標(biāo)記的檢測。強調(diào)學(xué)生理解高中生物科學(xué)史的原理和每一個實驗步驟，保證學(xué)生雖然沒條件重做經(jīng)典實驗，但能在“知其然”的基礎(chǔ)上深刻理解“其所以然”，體現(xiàn)了通過科學(xué)史考查基礎(chǔ)性知識的意圖。

二、科學(xué)實驗和探究情境中的高中生物科學(xué)史

（一）科學(xué)實驗和探究情境主要來自真實的生物學(xué)研究的內(nèi)容以及由這些內(nèi)容進(jìn)行知識遷移設(shè)定的情境或提出的問題。例如：以格里菲斯和艾弗里等人的細(xì)菌轉(zhuǎn)化實驗為情境，要求學(xué)生將該實驗的內(nèi)容與此后新興發(fā)展起來的現(xiàn)代基因工程建立起兩者之間的關(guān)聯(lián)，不僅實現(xiàn)知識跨越必修和選修模塊內(nèi)容，還能讓學(xué)生領(lǐng)會經(jīng)驗借鑒、知識遷移、融會貫通在科學(xué)研究中的重要性，正如牛頓的名言“如果我比別人看得更遠(yuǎn)些，那是因為我站在巨人的肩膀上”。再比如：孟德爾首創(chuàng)“假說——演繹法”研究豌豆的遺傳規(guī)律，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯糠椒ū槐姸嗫茖W(xué)家認(rèn)可和使用，摩爾根就是其中一員。引導(dǎo)學(xué)生觀察教材中關(guān)于摩爾根果蠅眼色基因在染色體上的位置的遺傳實驗，根據(jù)“假說——演繹法”的思路將隱藏的一些實驗推導(dǎo)出來，既能更好理解和重溫該方法的應(yīng)用，也能培養(yǎng)學(xué)生知識遷移的能力和思辨能力。如果以孟德爾和摩爾根的科學(xué)研究為情境，就他們研究的延續(xù)性和關(guān)聯(lián)性提出相關(guān)問題，這就屬于科學(xué)實驗和探究情境問題。

（二）以綜合性為主的試題。這一類型的試題以高中生物科學(xué)史上的經(jīng)典案例根據(jù)學(xué)生的實際認(rèn)知水平，進(jìn)行合理的推理和遷移來設(shè)置問題情境。由此實現(xiàn)在多模塊綜合背景下，考查學(xué)生綜合運用知識和能力的水平，進(jìn)而體現(xiàn)出高考試題的“綜合性”。

[例2]（2017—Ⅰ—38—5）回答下列問題：

艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn)，也可以說是基因工程的先導(dǎo)，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么這一啟示是？

解析：試題雖然源自教材原文，但是該部分屬于選修3開篇的先導(dǎo)和證據(jù)，經(jīng)常被師生忽視，高考正是通過此題提醒大家學(xué)習(xí)的延展性和綜合性，知識是融會貫通、靈活運用的，只要理解了細(xì)菌轉(zhuǎn)化實驗的內(nèi)涵，明白基因工程的定位，即使原文原句忘記了，也能推導(dǎo)出啟示，體現(xiàn)生物學(xué)的科學(xué)思維。

三、生命科學(xué)史情境

（一）生命科學(xué)史情境用生命科學(xué)史中的重要事件作為試題情境，使學(xué)生能夠在科學(xué)研究精神和科學(xué)研究方法方面得到啟迪，學(xué)會繼承、借鑒和創(chuàng)新。學(xué)生在熟悉生命科學(xué)史過程中不僅掌握到豐富的生物學(xué)知識，更重要的是學(xué)會科學(xué)家在實驗中應(yīng)用的生物學(xué)研究的思路方法，以及體會它所展現(xiàn)出來的獨特的社會價值，也就是科學(xué)推動社會進(jìn)步的魅力。像前面提到的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)這一科學(xué)史，有的題目可以將它作為題干的背景鋪墊，考查內(nèi)容還是落在基礎(chǔ)知識層面，如果題目考查的是提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的意義，它使生物學(xué)研究進(jìn)入了分子生物學(xué)時代，在認(rèn)識自然的歷程中邁出重要的一步，成為生物學(xué)史上的里程碑，就可以將考查的深度和廣度又往前推進(jìn)了一步，真正屬于生命科學(xué)史情境的考查載體。如果將DNA重組技術(shù)作為背景材料，考查內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生將轉(zhuǎn)基因植物或轉(zhuǎn)基因動物應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或醫(yī)藥研究當(dāng)中以提高效率，體現(xiàn)科研的社會價值，也屬于生命科學(xué)史情境問題的設(shè)計。

（二）以應(yīng)用性、創(chuàng)新性為主的試題。應(yīng)用性要求學(xué)生應(yīng)用課堂所學(xué)知識，理論聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際解決問題;而創(chuàng)新性要求就更高了，學(xué)生要具備發(fā)散思維、逆向思維、批判性思維等思維品質(zhì)，才能在全新或陌生的情境中有效思考，完成開放性或探究性的任務(wù)，或在教材熟悉的科學(xué)史情境中發(fā)現(xiàn)新問題等。

[例3]（2014—課標(biāo)Ⅰ—32—2）

雜交育種前，為了確定F2代的種植規(guī)模，需要正確預(yù)測雜交結(jié)果。若按照孟德爾遺傳定律來預(yù)測雜交結(jié)果，需要滿足三個條件：條件之一是抗病與感病這對相對性狀受一對等位基因控制，且符合分離定律，其余兩個條件是 ？

解析：該題以遺傳學(xué)之父——孟德爾經(jīng)典的遺傳學(xué)定律考查學(xué)生對經(jīng)典雜交實驗的理解應(yīng)用能力，打破了遺傳題重計算輕描述的弊端，展現(xiàn)了以科學(xué)史為情境的應(yīng)用性試題。

[例4]（2021—廈門市二質(zhì)檢—21）

材料：S蛋白是新冠病毒（SARS-CoV-2）感染機體的關(guān)鍵組分，也是研制新冠疫苗的關(guān)鍵起點。疫苗有多種類型，如滅活疫苗、重組病毒疫苗、mRNA疫苗等。2021年2月25日，由中國工程院院士陳薇領(lǐng)銜研發(fā)的以腺病毒為載體的疫苗獲準(zhǔn)上市注冊申請，為我國乃至世界預(yù)防新冠疫情又增加了一件利器。

有人認(rèn)為，最近出現(xiàn)的變異新冠病毒有可能使該疫苗失去保護(hù)作用，你是否贊同他的觀點？請說明理由。

解析：該題創(chuàng)新性地以2020年開始至今的社會性話題和熱門科研為背景，要求學(xué)生深刻理解病毒變異可能帶來的變化和疫苗的作用機理，應(yīng)用發(fā)散性思維可從正反兩面開放性解釋問題，無論贊成還是反對，合理即可。體現(xiàn)生物學(xué)的學(xué)科素養(yǎng)和社會價值。

結(jié)束語

高考評價體系中明確提出考查載體是依托情境，而且情境多來自科技論文，但是科技論文存在一個弊端，出題者對論文所涉及的實驗背景、意圖等的理解未必符合作者的表達(dá)意圖，那么這個時候生命科學(xué)史就顯示出了它的優(yōu)越性。它是經(jīng)過了幾十年甚至幾百年不同科學(xué)家的不斷驗證、補充、完善而形成的，以它為情境或許更嚴(yán)謹(jǐn)，更能體現(xiàn)它的社會價值，應(yīng)該能成為將來命題的趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]楊帆，郭學(xué)恒.基于高考評價體系生物科考試內(nèi)容改革實施路徑[J].中國考試，2019（12）：53-58.

[2]王實泉，李神斌.基于高考評價體系中的考查載體：生物學(xué)試題情境的創(chuàng)設(shè)及對教學(xué)備考的啟示[J].中學(xué)生物學(xué)，2020（7）.

2019年度福建省莆田市名師專項課題：“基于大概念理念的高中生物科學(xué)史教學(xué)策略研究”的成果。