由科技論文進高考引發(fā)的思考

劉春盼

《普通高中生物學(xué)課程標準（2017年版》（以下簡稱《新課標》）中聚焦學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成，強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。同時《新課標》在命題程序中也強調(diào)命題應(yīng)創(chuàng)設(shè)真實情境、合理設(shè)問。試題情境應(yīng)圍繞現(xiàn)實問題（包括熱點問題）展開，盡量做到新穎、真實、科學(xué)、恰當(dāng)，有一定的信息量和適當(dāng)?shù)膹?fù)雜度，能夠成為學(xué)生運用學(xué)科知識分析和解決實際問題的載體。2020年北京卷第19題就屬于“情景化試題”，它以溫室效應(yīng)影響植物的光合作用以及我國科學(xué)家提出的對策為背景，要求學(xué)生通過閱讀材料，利用所學(xué)的生物學(xué)知識來解決實際問題，從而考查學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

1真題

創(chuàng)建D1合成新途徑，提高植物光合效率

植物細胞中葉綠體是進行光合作用的場所，高溫或強光常抑制光合作用過程，導(dǎo)致作物嚴重減產(chǎn)。光合復(fù)合體PSII是光反應(yīng)中吸收、傳遞并轉(zhuǎn)化光能的一個重要場所，D1是PSII的核心蛋白。高溫或強光會造成葉綠體內(nèi)活性氧（ROS）的大量累積。相對于組成PSII的其他蛋白，D1對ROS尤為敏感，極易受到破壞。損傷的D1可不斷被新合成的D1取代，使PSII得以修復(fù)。因此，D1在葉綠體中的合成效率直接影響PSII的修復(fù)，進而影響光合效率。

葉綠體為半自主性的細胞器，具有自身的基因組和遺傳信息表達系統(tǒng)。葉綠體中的蛋白一部分由葉綠體基因編碼，一部分由核基因編碼。核基因編碼的葉綠體蛋白在N端的轉(zhuǎn)運肽引導(dǎo)下進入葉綠體。編碼D1的基因psbA位于葉綠體基因組，葉綠體中積累的ROS也會顯著抑制psbA mRNA的翻譯過程，導(dǎo)致PSII修復(fù)效率降低。如何提高高溫或強光下PSII的修復(fù)效率，進而提高作物的光合效率和產(chǎn)量，是長期困擾這一領(lǐng)域科學(xué)家的問題。

近期我國科學(xué)家克隆了擬南芥葉綠體中的基因psbA，并將psbA與編碼轉(zhuǎn)運肽的DNA片段連接，構(gòu)建融合基因，再與高溫響應(yīng)的啟動子連接，導(dǎo)入擬南芥和水稻細胞的核基因組中。檢測表明，與野生型相比，轉(zhuǎn)基因植物中D1的mRNA和蛋白在常溫下有所增加，高溫下大幅增加;在高溫下，PSII的光能利用能力也顯著提高。在南方育種基地進行的田間實驗結(jié)果表明，與野生型相比，轉(zhuǎn)基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量（干重）均有大幅提高，增產(chǎn)幅度在8.1%～21.0%之間。

該研究通過基因工程手段，在擬南芥和水稻中補充了一條由高溫響應(yīng)啟動子驅(qū)動的D1合成途徑，從而建立了植物細胞D1合成的“雙途徑”機制，具有重要的理論意義與應(yīng)用價值。隨著溫室效應(yīng)的加劇，全球氣候變暖造成的高溫脅迫日益成為許多地區(qū)糧食生產(chǎn)的嚴重威脅，該研究為這一問題提供了解決方案。

（1）光合作用的反應(yīng)在葉綠體類囊體膜上進行，類囊體膜上的蛋白與形成的復(fù)合體吸收、傳遞并轉(zhuǎn)化光能。

（2）運用文中信息解釋高溫導(dǎo)致D1不足的原因是。

（3）若從物質(zhì)和能量的角度分析，選用高溫響應(yīng)的啟動子驅(qū)動psbA基因表達的優(yōu)點是：。

（4）對文中轉(zhuǎn)基因植物細胞D1合成“雙途徑”的理解，正確的敘述包括。

A.細胞原有的和補充的psbA基因位于細胞不同的部位

B.細胞原有的和補充的D1的mRNA轉(zhuǎn)錄場所不同

C.細胞原有的和補充的D1在不同部位的核糖體上翻譯

D.細胞原有的和補充的D1發(fā)揮作用的場所不同

E.細胞原有的和補充的D1發(fā)揮的作用不同

3備考策略

3.1關(guān)注科技前沿，嘗試自主命題

參考答案：

（1）光反應(yīng);葉綠體的色素。

（2）1高溫導(dǎo)致ROS積累，使D1受到破壞;2ROS積累抑制了psbAmRNA的翻譯，影響了D1的合成。

（3）提高了光能利用率和植物的凈光合作用速率，使植物增產(chǎn);

（4）ABC

2分析

這其實是一篇科技論文，該論文選自2020年4月21日國際植物生物學(xué)著名期刊NaturePlants在線發(fā)表的中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心、植物分子遺傳國家重點實驗室郭房慶研究組的最新突破性成果《創(chuàng)建細胞核源光系統(tǒng)II復(fù)合體D1亞基合成途徑增加光合效率和作物產(chǎn)量》。據(jù)不完全統(tǒng)計，不同地區(qū)在近幾年的高考中都出現(xiàn)了以科技論文為背景的考題，見表1。

筆者通過查閱文獻，查到了近幾年各省市以科技論文為素材的部分生物試題，分析科技論文創(chuàng)造的素材與其他素材相比的優(yōu)勢（表2）。

《新課標》提出以核心素養(yǎng)為宗旨，內(nèi)容聚焦大概念，教學(xué)過程重實踐，學(xué)業(yè)評價促發(fā)展的基本理念，在高考考查中也體現(xiàn)了這方面的轉(zhuǎn)變，考查的內(nèi)容有機地融入社會主義核心價值觀、中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、社會主義先進文化教育內(nèi)容，努力呈現(xiàn)社會、經(jīng)濟、生態(tài)等發(fā)展的新成果、新成就，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感、創(chuàng)新精神、實踐能力。因此，教師在平時的教學(xué)中要關(guān)注社會生活、熱點新聞、科技熱點等，盡可能地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，使學(xué)生以“要我學(xué)習(xí)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)習(xí)”，有效提高課堂效率。教師利用具體的事例，幫助學(xué)生認識生物學(xué)與社會發(fā)展的緊密聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注和參加與生物科學(xué)技術(shù)有關(guān)的社會問題討論和決策。教師還可以研讀科研論文，梳理其中實驗的基本思路、展開過程、重要方法和設(shè)計細節(jié)，并聯(lián)系高中教學(xué)內(nèi)容，對復(fù)雜的實驗進行簡化，找出重難點、培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力。例如，關(guān)注“生物通”等網(wǎng)站中的最新科研成果，每年頒發(fā)的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎等，教師將這些資料中復(fù)雜的實驗條件、方法進行簡化，剔除冗余信息，經(jīng)過刪減，改編成新情景題讓學(xué)生做。這樣不僅可以使學(xué)生了解學(xué)術(shù)前沿、拓展學(xué)生的眼界，加深其對知識的理解，提升其應(yīng)用遷移知識的能力，還能夠有效提升學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)?？萍颊撐臑樗夭牡拿}模式如圖1所示。

3.2知識教學(xué)應(yīng)依托真實的情景

如同測評一個人的駕駛素養(yǎng)一樣，只有在社會情境中才能真實地考查駕駛員的駕駛素養(yǎng)。同樣，只有在真實的情境中才能考查學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展情況。真實的情景可以呈現(xiàn)真實可靠的問題任務(wù)。在真實的情境中學(xué)習(xí)，學(xué)生的觀念、能力和社會責(zé)任都可以得到真實的體現(xiàn)。德國有一位學(xué)者做過這樣一個比喻：將15g鹽放在你的面前，無論如何你難以下咽，但將這15g鹽放入一碗美味的湯肴中，就在你享用佳肴時，輕而易舉地將15g鹽全部吞咽。教學(xué)情景和知識的關(guān)系就像湯和鹽的關(guān)系。知識只有融入情境中才能顯示出活力和美感。而目前存在的淺層教學(xué)將知識“干巴巴”的呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生只是被動地接受，根本談不上學(xué)習(xí)的樂趣，這正是目前教學(xué)的最大弊端之一。以科技論文為背景的情境化試題要求學(xué)生從情境材料中尋找解題的信息和線索，模擬了知識的產(chǎn)生過程，在解題過程中展現(xiàn)能力和素養(yǎng)。

3.3獲取信息能力和構(gòu)建學(xué)科完整知識體系是教學(xué)的重點

以科技論文為背景的情境化試題體現(xiàn)的教學(xué)評價理念，是從“解題”到“解決問題”的轉(zhuǎn)變。情境化試題將學(xué)生置于真實的情景中，讓學(xué)生用所學(xué)知識去解決實際問題，如題中涉及到如何解決高溫對植物光合作用的不利影響。學(xué)生需要通讀材料利用所學(xué)的知識、能力和素養(yǎng)從材料中獲取關(guān)鍵信息去解決這個問題，體現(xiàn)“學(xué)有所用”，體現(xiàn)能力的外延功能，而不是只有“輸入”沒有“輸出”，將學(xué)生培養(yǎng)成“高分低能”的人。同時，教師要注意培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，在教學(xué)中要注意避免使學(xué)生產(chǎn)生定勢思維，不要把知識“講死”了。例如，題目中涉及到的D1減少是兩個原因：1高溫造成ROS積累，破壞D1;2ROS也會抑制psbAmRNA的翻譯過程，使新合成的D1減少。我國科學(xué)家并沒有在這兩個方面去死磕，而是另辟蹊徑選擇了另一條途徑來克服這個問題，體現(xiàn)了非常好的創(chuàng)新能力。

構(gòu)建完整學(xué)科知識體系是教學(xué)的重點。以科技論文為背景的情景化試題依托學(xué)科知識體系，為表達特定主題，選取了不同知識片段，使得知識不是那么連貫和系統(tǒng)。學(xué)生在解題時，需要運用自己的知識體系去補充和建構(gòu)情景材料，讓材料文字和問題呈現(xiàn)出內(nèi)在的邏輯性。因此，教師應(yīng)重視培養(yǎng)學(xué)生知識的橫向聯(lián)系，將分布在不同教材、不同章節(jié)的知識編織成網(wǎng)，方便學(xué)生隨時提取。

4結(jié)束語

以科技論文為背景的情境化試題是近年來高考的新題型，科技論文不僅具有科學(xué)性、學(xué)術(shù)性、前沿性等特點，而且表述嚴謹、規(guī)范，數(shù)據(jù)翔實、圖文并茂。以科技論文為素材命制高考題不僅保證了試題的科學(xué)性和權(quán)威性，還體現(xiàn)了能力立意，且命題效率高、質(zhì)量好，不易撞題。高考以科技論文為背景設(shè)置新問題，將所考查的知識隱藏在看似深奧的新情景中，體現(xiàn)了高考以“能力立意”的指導(dǎo)思想，體現(xiàn)了源于教材又高于教材的理念。

參考文獻：

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[3]吳成軍.生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)與評價[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2020.

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