2021年廣東省普通高中學業(yè)水平選擇性考試中科學思維的考查和教學啟示

廣東 謝 瑤

科學思維是生物學學科核心素養(yǎng)之一。生物學作為一門理科學科，強調(diào)尊重事實和證據(jù)?！翱茖W思維”是指尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴謹和務(wù)實的求知態(tài)度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。重在培養(yǎng)學生能夠探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學社會議題?？茖W思維如何評價、如何在試題中進行體現(xiàn)與考查成為了熱點關(guān)注問題?；仡?021年廣東省普通高中學業(yè)水平選擇性考試(以下簡稱2021年廣東卷)試題，命題者通過對試題材料的選擇，創(chuàng)設(shè)真實情境；通過多種形式呈現(xiàn)信息，以及多元的設(shè)問方式等對科學思維進行考查。高考試題啟示一線教學要注重對學生科學思維的培養(yǎng)，特別是在真實情境中解決問題的能力的培養(yǎng)。

一、科學思維考查情況

科學思維主要包括歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等。通過創(chuàng)設(shè)真實情境(生活情境、實驗情境等)，考查學生的分析能力和批判性思維；通過概念在具體實例中的體現(xiàn)，考查學生的演繹與推理能力；通過圖表文字信息轉(zhuǎn)化，考查學生的模型與建模能力等。具體情況如表1所示。

表1 2021年廣東卷試題中科學思維考查情況(必做題)

由表1可知，在2021年廣東卷試題中對科學思維的考查比重很大，范圍很廣，對各個維度的考查也是非常全面的。其中值得注意的是對學生“演繹與推理”能力的考查，通過具體實例考查學生演繹與推理水平的例子比比皆是?？碱}形式多樣，既有文字表達，也有圖表輔助。另外不同的是，在以往的同類型試題中對批判性思維、創(chuàng)造性思維的考查較少，但在此試題中卻可以看到考查這兩種維度的試題。

二、科學思維在試題中的體現(xiàn)

為了進一步了解2021年廣東卷試題中對科學思維考查的具體表現(xiàn)，筆者從素養(yǎng)內(nèi)容、素養(yǎng)表述以及水平等級三個方面對試題進行分析(表2)。

表2 科學思維在2021年廣東卷試題中的體現(xiàn)(必做題)

從表2可知，2021年廣東卷試題中對科學思維的考查涉及各個水平層次，素養(yǎng)表述或考法也十分豐富。不僅是對科學思維的單一考查，常結(jié)合大概念、科學探究等進行考查；也有少量試題同時體現(xiàn)對社會責任維度的關(guān)注。

三、試題范例分析

為了更好地了解試題對科學思維的考查情況，筆者以考查演繹與推理維度的試題為例，分析四個水平層級的命題特點。

1.演繹與推理考查試題范例一(水平一)

【例1】(2021年，廣東卷，第1題)我國新冠疫情防控已取得了舉世矚目的成績，但全球疫情形勢仍然嚴峻。為更有效地保護人民身體健康，我國政府正在大力實施全民免費接種新冠疫苗計劃，充分體現(xiàn)了黨和國家對人民的關(guān)愛。目前接種的新冠疫苗主要是滅活疫苗，下列敘述正確的是

( )

①通過理化方法滅活病原體制成的疫苗安全可靠

②接種后抗原會迅速在機體的內(nèi)環(huán)境中大量增殖

③接種后可以促進T細胞增殖分化產(chǎn)生體液免疫

④二次接種可提高機體對相應(yīng)病原的免疫防衛(wèi)功能

A.①④ B.①③ C.②④ D.②③

【解析】本題考查的內(nèi)容是免疫調(diào)節(jié)。借用新冠疫情、新冠疫苗的真實情境實現(xiàn)對“免疫系統(tǒng)能夠抵御病原體的侵襲，識別并清除機體內(nèi)衰老、死亡或異常的細胞，實現(xiàn)機體穩(wěn)態(tài)”這一次位概念的考查。分析此題需要學生在掌握上述概念的基礎(chǔ)上，運用推理的方法推論題設(shè)情境下的新問題，即接種疫苗后的反應(yīng)情況。接種后疫苗作為抗原會引起機體特異性免疫反應(yīng)，但是疫苗已滅活，不能大量繁殖。接受抗原刺激的是B細胞，其增殖、分化，進行體液免疫。二次接種時，體內(nèi)記憶細胞可以更加迅速地增殖分化，產(chǎn)生大量抗體，提高機體對于此病原的免疫防衛(wèi)功能。B、C、D選項都是在概念的基礎(chǔ)上推理、解釋接種疫苗這一事件的原理。在科學思維考查上屬于水平一：運用概念解釋簡單的生命現(xiàn)象。

2.演繹與推理考查試題范例二(水平二)

【例2】(2021年，廣東卷，第7題)金霉素(一種抗生素)可抑制tRNA與mRNA的結(jié)合，該作用直接影響的過程是

( )

A.DNA復制 B.轉(zhuǎn)錄

C.翻譯 D.逆轉(zhuǎn)錄

【解析】本題考查的內(nèi)容是基因表達。創(chuàng)設(shè)金霉素的藥理原理這一新情境，引導學生利用簡單的生物學概念“DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導蛋白質(zhì)的合成”，解釋金霉素抑制tRNA與mRNA的結(jié)合，使tRNA不能攜帶氨基酸進入核糖體，屬于翻譯的過程。所以此題屬于水平二的考查。

3.演繹與推理考查試題范例三(水平三)

【例3】(2021年，廣東卷，第10題)孔雀魚雄魚的魚身具有艷麗的斑點，斑點數(shù)量多的雄魚有更多機會繁殖后代，但也容易受到天敵的捕食，關(guān)于種群中雄魚的平均斑點數(shù)量，下列推測錯誤的是

( )

A.缺少天敵，斑點數(shù)量可能會增多

B.引入天敵，斑點數(shù)量可能會減少

C.天敵存在與否決定斑點數(shù)量相關(guān)基因的變異方向

D.自然環(huán)境中，斑點數(shù)量增減對雄魚既有利也有弊

【解析】本題主要考查“適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果”這一概念，同時也考查學生對“不同種群的生物在長期適應(yīng)環(huán)境和彼此相互適應(yīng)的過程中形成動態(tài)的生物群落”這一概念的理解。要解答本題需要學生厘清孔雀魚種群中雄魚性狀的特點，再基于這一事實與證據(jù)，運用生物學的原理和規(guī)律對雄魚的平均斑點數(shù)量進行預(yù)測和解釋，屬于科學思維水平三的考查?？兹隔~魚群中的斑點有利于雄性個體吸引雌性個體，使其獲得更多的交配機會。當缺少天敵的時候，該類型的個體數(shù)量會增加。當引入天敵的時候，斑點數(shù)量多的雄魚會更容易受到天敵的捕食，導致數(shù)量減少；反之，斑點數(shù)量少的雄魚會得到更多的交配機會。所以斑點數(shù)量可能會減少。從題干信息可知斑點數(shù)量多的雄魚有更多的機會繁衍后代但容易受到天敵的捕食，反之，可以推論斑點數(shù)量少的雄魚繁衍后代的機會少但是容易躲避天敵的捕食。綜上可知斑點數(shù)量的增減有利也有弊。

4.演繹與推理考查試題范例四(水平四)

【例4】(2021年，廣東卷，第20題節(jié)選)果蠅眾多的突變品系為研究基因與性狀的關(guān)系提供了重要的材料。摩爾根等人選育出M-5品系并創(chuàng)立了基于該品系的突變檢測技術(shù)，可通過觀察F1和F2的性狀及比例，檢測出未知基因突變的類型(如顯/隱性、是否致死等)，確定該突變基因與可見性狀的關(guān)系及其所在的染色體?；卮鹣铝袉栴}：

注：不考慮圖中染色體間的交叉互換和已知性狀相關(guān)基因的突變

(4)圖中所示的突變檢測技術(shù)，具有的①優(yōu)點是除能檢測上述基因突變外，還能檢測出果蠅________基因突變；②缺點是不能檢測出果蠅________基因突變。(①、②選答1項，且僅答1點即可)

【解析】本題考查遺傳的基本規(guī)律。解答本題需要學生運用圖文轉(zhuǎn)化能力讀懂新情境，再利用演繹與推理推斷原因和本質(zhì)，同時在草稿紙上進行建模，屬于基于事實證據(jù)揭示生物學規(guī)律與機制。在此基礎(chǔ)上運用邏輯推理判斷該突變檢測技術(shù)的運用范圍，辨明優(yōu)缺點，屬于個人立場層面的解釋。解析此題需先看懂檢測技術(shù)的技術(shù)路線圖，即理解此技術(shù)可以檢測X染色體上的突變，包括隱性突變和顯性突變。不同突變對后代影響不同，結(jié)果不同。因為是伴X染色體遺傳，所以統(tǒng)計后代時需要對性別進行區(qū)分，同時不能檢測常染色體的突變情況。

綜上所述，2021年廣東卷試題中對科學思維的考查十分靈活，采用的情境包括了時事、生活、實驗等。對學生的能力要求從分析、推理、解釋、預(yù)測到評價，屬于層次漸進式。

四、教學啟示

對比往年同類試題，可以關(guān)注到2021年廣東卷對學科核心素養(yǎng)的關(guān)注和考核。對于科學思維的考查量也是明顯增多，在質(zhì)量和維度上也符合育人的理念。這就啟示著教師在今后的教學中應(yīng)以學科核心素養(yǎng)為目標，堅持立德樹人的導向，挖掘材料中的思考點，逐層培養(yǎng)學生的科學思維。

1.創(chuàng)新科學史教學

以科學史教學為例，以往教學在課時緊張的基礎(chǔ)上經(jīng)常被教師處理成歸納材料得出信息點的模式；或者是要求學生自主歸納探究歷程；再或者讓學生以科學史實驗為材料分析實驗。在這次考試中可以發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)知識的考查棄“機械記憶”重“理解”。所以，在科學史的教學上進行簡單的歸納操作已不能滿足時代對學生的需要，時代要求學生“知其然，更知其所以然”。教師在教學上應(yīng)該多思考“當年科學家們是怎么想到的”以及“在那個時代，該如何思考和解決問題”。

2.重視論證教學

生物學作為一門理科學科，講究尊重事實和證據(jù)。在新教材中可以看到很多關(guān)于證據(jù)思維的引導，所以教師在教學中應(yīng)培養(yǎng)學生的證據(jù)意識。先培養(yǎng)學生的潛意識“只有推論并不一定是對的”“能解釋也不一定是對的”，接著通過教學引導學生解決“怎么尋找證據(jù)”的問題，而后是“這些能不能夠成為證據(jù)”，最后是對學生“如何從證據(jù)走向結(jié)論”這一過程的邏輯論證能力進行培養(yǎng)。這一系列的問題可以很好地實現(xiàn)論證教學，培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)。

3.善用情境教學

教師要以培養(yǎng)學生學會解決問題為目標，利用生物學觀點、規(guī)律、邏輯等，讓學生在遇到問題時能夠有理有據(jù)地解決。在此次試題中有一個非常明顯的特點，即題題皆情境。情境是多樣的，也是具體的。教師在教學中不可能面面俱到地涉及所有的情境。所以這就需要教師善用情境教學，帶著學生體驗解決問題的過程，感悟解決問題的方法，而不只是解決問題的本身。

五、總結(jié)