基于數(shù)字化資源的高中生物原創(chuàng)題的命制

劉 艷 劉錫凱

（大慶外國語學(xué)校 黑龍江大慶 163411）

1 基于數(shù)字化資源進(jìn)行原創(chuàng)命題的意義

數(shù)字化資源是指以文字、圖像等形式儲存在一定的載體上并可供利用的信息。教師利用數(shù)字化資源的主要途徑包括通過“360導(dǎo)航”等搜索引擎搜集社會熱點(diǎn)題材，通過“中國知網(wǎng)”等專業(yè)網(wǎng)站搜集前沿科技素材。創(chuàng)設(shè)真實(shí)的命題情境，才能有針對性地設(shè)置問題，注重學(xué)生知識和能力的雙重考查，達(dá)到選拔人才，促進(jìn)中小學(xué)素質(zhì)教育的目標(biāo)。利用數(shù)字化資源創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行原創(chuàng)命題，體現(xiàn)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的立意，以多角度、多維度考査學(xué)生的能力。

2 基于數(shù)字化資源進(jìn)行原創(chuàng)命題的實(shí)踐

2.1 關(guān)注社會熱點(diǎn)，滲透生命觀念核心素養(yǎng)

【原創(chuàng)命題1】2021年12月9日，我國宇航員在太空空間站展示了“太空細(xì)胞學(xué)”實(shí)驗(yàn)，熒光顯微鏡下的心肌細(xì)胞利用自身生物電激發(fā)熒光，進(jìn)行了“太空蹦迪”，讓大家看到了失重狀態(tài)下跳動的心肌細(xì)胞，下列有關(guān)說法錯誤的是 （ ）

A.心肌細(xì)胞在失重狀態(tài)下也可以進(jìn)行有節(jié)律性地收縮

B.熒光標(biāo)記法使用熒光蛋白等熒光物質(zhì)作為標(biāo)記，多是分子水平的標(biāo)記

C.心肌細(xì)胞中的細(xì)胞核、線粒體和核糖體都會產(chǎn)生水

D.低溫和高溫都能夠使心肌細(xì)胞的酶空間結(jié)構(gòu)改變失去活性

參考答案：D。

分析：從題干中可以獲悉，心肌細(xì)胞在失重狀態(tài)下也可以進(jìn)行有節(jié)律性地收縮，完成原有的功能，A選項(xiàng)正確。使用熒光蛋白等作為標(biāo)記物，屬于分子水平范疇，B選項(xiàng)正確；細(xì)胞核中的轉(zhuǎn)錄過程以DNA為模板轉(zhuǎn)錄成mRNA時，磷酸二酯鍵的脫水縮合產(chǎn)生水，線粒體中有氧呼吸第三階段產(chǎn)生水，核糖體在翻譯過程中蛋白質(zhì)的形成有水的產(chǎn)生，C選項(xiàng)正確。酶的空間結(jié)構(gòu)在低溫條件下穩(wěn)定，沒有失去活性，D選項(xiàng)錯誤。

命題立意：本題以太空直播課堂為背景，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會熱點(diǎn)，并與所學(xué)知識相結(jié)合。知識點(diǎn)的考查覆蓋了高中生物人教版必修1及必修2的內(nèi)容。所考查的內(nèi)容源于教材又高于教材，滲透了課程標(biāo)準(zhǔn)中所提出的“結(jié)構(gòu)與功能”生命觀念核心素養(yǎng)的理念。

2.2 關(guān)注生產(chǎn)生活，滲透科學(xué)思維核心素養(yǎng)

【原創(chuàng)命題2】“夏黑”葡萄具有無核，適應(yīng)性強(qiáng)，早熟等優(yōu)良性狀。矮壯素（CCC）可促進(jìn)植株的生殖生長，同時增加葉綠素含量，可提高光合作用，作為一種優(yōu)良的植物生長調(diào)節(jié)劑被果農(nóng)廣泛使用。為了研究摘心與矮壯素處理對“夏黑”葡萄枝條生長的影響，研究人員進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖1所示，下列推測錯誤的是 （ ）

圖1 矮壯素處理對“夏黑”葡萄枝條生長的影響

A.CCC具有微量、高效、效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)

B.摘心處理可抑制“夏黑”葡萄的營養(yǎng)生長，從而促進(jìn)其花芽分化，提高結(jié)實(shí)率

C.CCC可直接參與細(xì)胞代謝進(jìn)而調(diào)節(jié)“夏黑”葡萄的生命活動

D.從4月27日開始，CCC及摘心處理的枝條粗度相差不大且高于對照組

參考答案：C。

分析：矮壯素（CCC）是一種植物生長調(diào)節(jié)劑。由于植物體內(nèi)沒有分解調(diào)節(jié)劑的酶，因此具有微量、高效、效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，A選項(xiàng)正確。摘心處理可抑制“夏黑”葡萄的營養(yǎng)生長，從而促進(jìn)其花芽分化，提高結(jié)實(shí)率，B選項(xiàng)正確。矮壯素作為植物生長調(diào)節(jié)劑不直接參與“夏黑”葡萄的細(xì)胞代謝，只起到調(diào)節(jié)作用，C選項(xiàng)錯誤。由圖可知，從4月27日開始，CCC及摘心處理的枝條粗度相差不大且均高于對照組，D選項(xiàng)正確。

命題立意：本試題以網(wǎng)紅“夏黑”葡萄為情境，以中國知網(wǎng)的文獻(xiàn)“摘心與矮壯素處理對“夏黑”葡萄枝條內(nèi)源激素及生長的影響”中的實(shí)際數(shù)據(jù)為依據(jù)，考查考生對新信息的獲取及處理能力，對植物生長調(diào)節(jié)劑相關(guān)知識的實(shí)際運(yùn)用能力，滲透科學(xué)思維核心素養(yǎng)。

【原創(chuàng)命題3】江西省渼陂古村醬油的釀造歷史悠久，據(jù)《光緒·吉安府志》記載：“醬油……惟渼陂所出最上，諸邑不及”。渼陂古村醬油采用“日曬夜露”法，具有色澤金黃，醬香味濃郁，可口甘甜等特點(diǎn)。圖2是渼陂醬油的生產(chǎn)工藝流程圖：

圖2 渼陂醬油的生產(chǎn)工藝流程

（1）醬油的制作主要以大豆蛋白等為主要原料，發(fā)酵過程中利用的微生物主要是米曲霉，米曲霉能將大豆中的蛋白質(zhì)分解成_________________，渼陂古村醬油的古法釀造中，在制曲前需將蒸熟的大豆進(jìn)行冷卻，原因是__________________________。

（2）工業(yè)生產(chǎn)中需要獲得純凈的米曲霉菌種，若初步篩選米曲霉，需要將長滿米曲霉的豆胚接種到以蛋白質(zhì)作為唯一碳源和氮源的培養(yǎng)基中擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)4天后，可“濃縮”米曲霉，原因是_____________。利用查氏培養(yǎng)基進(jìn)一步分離純化，獲得純凈的米曲霉菌種后，若要長期保存，可以采用__________的方法。

（3）與顯微鏡直接計(jì)數(shù)法相比，若采用稀釋涂布平板法對米曲霉進(jìn)行計(jì)數(shù)時，所獲得菌落的數(shù)目___，理由是______________________________________。

（4）將米曲霉研磨破碎得到提取液，對獲得的蛋白粗酶液用凝膠色譜柱進(jìn)行洗脫，洗脫過程中，相對分子質(zhì)量__________的蛋白質(zhì)移動速度較快，純化后的蛋白酶使用______________的方法進(jìn)行純度鑒定。

參考答案：（1）小分子的肽和氨基酸 避免高溫殺死米曲霉

（2）選擇培養(yǎng)“濃縮”米曲霉的原因是以蛋白質(zhì)作為唯一碳源和氮源的培養(yǎng)基中，米曲霉能夠分解蛋白質(zhì)獲取營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行生長繁殖（合理即可） 甘油管藏

（3）較少 原因是稀釋涂布平板法只統(tǒng)計(jì)活菌，且還會出現(xiàn)兩個或多個細(xì)胞連在一起，計(jì)數(shù)時觀察到的只是一個菌落的現(xiàn)象，顯微鏡直接計(jì)數(shù)法將死、活菌均統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，因此用稀釋涂布平板法計(jì)數(shù)時獲得的菌落數(shù)少（合理即可）；（4）較大 SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳分析：

（1）在制曲前需將蒸熟的大豆進(jìn)行冷卻，原因是避免高溫殺死米曲霉。

（2）選擇培養(yǎng)“濃縮”米曲霉的原因是以蛋白質(zhì)作為唯一碳源和氮源的培養(yǎng)基中，米曲霉能夠分解蛋白質(zhì)獲取營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行生長繁殖。

（3）分離曲霉，對菌種計(jì)數(shù)時，若選用稀釋涂布平板法測定米曲霉的數(shù)目，相比于顯微鏡直接計(jì)數(shù)法，得到的數(shù)目較少。其原因是稀釋涂布平板法只統(tǒng)計(jì)活菌，且還會出現(xiàn)兩個或多個細(xì)胞連在一起，計(jì)數(shù)時觀察到的只是一個菌落的現(xiàn)象，顯微鏡直接計(jì)數(shù)法將死、活菌均統(tǒng)計(jì)在內(nèi)。

（4）相對分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)只能在凝膠外部移動，路程較短，移動速度較快（大短快）。

命題立意：本題以江西省渼陂古村醬油的傳統(tǒng)釀造工藝為背景，呈現(xiàn)了古法醬油釀造的工藝流程。從多個維度考查了微生物的提取和分離、微生物發(fā)酵過程涉及的原理、微生物的計(jì)數(shù)和保存、蛋白質(zhì)的分離和提純等知識點(diǎn)，通過生產(chǎn)生活情景，滲透理性思維的核心素養(yǎng)。題目中原因類的設(shè)問具有一定的開放性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，體現(xiàn)了科學(xué)思維的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.3 關(guān)注科技前沿，滲透科學(xué)探究核心素養(yǎng)

【原創(chuàng)命題4】2021年諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎的獲得者David Julius利用辣椒素（一種來自辣椒的刺激性化合物，可引起灼熱感）發(fā)現(xiàn)了辣椒素TRPV1受體（一種離子通道蛋白，該受體在高溫時與H結(jié)合后被激活，從而使人感受到疼痛，是一種疼痛感受器）。圖3為辣椒素TRPV1受體被激活的過程，請分析并回答問題：

圖3 辣椒素TRPV1受體被激活的過程

（1）人食用辣椒后，通常會產(chǎn)生又熱又痛的感覺，原因是TRPV1受體受到熱和_______的刺激時會引起Ca和Na內(nèi)流，此時神經(jīng)細(xì)胞膜內(nèi)外電位發(fā)生變化，從而產(chǎn)生動作電位。神經(jīng)沖動沿著感覺神經(jīng)纖維向____________傳遞，產(chǎn)生熱覺和痛覺，此時如果喝冷水會___________疼痛。

（2）吃麻辣火鍋時，臉色發(fā)紅并伴隨大量出汗，原因是在________體溫調(diào)節(jié)中樞的參與下，皮膚毛細(xì)血管________，汗腺分泌增加，以增加機(jī)體的散熱量。吃火鍋時，大量流汗散失較多的水分，導(dǎo)致機(jī)體細(xì)胞外液滲透壓________，_____________產(chǎn)生渴覺，機(jī)體主動飲水。

（3）正常人吃火鍋時不會引起血糖的升高，原因是血液中的葡萄糖隨著食物的消化和吸收升高時，胰島B細(xì)胞產(chǎn)生的胰島素能促進(jìn)組織細(xì)胞加速攝取、利用和_______葡萄糖，從而降低血糖水平。

參考答案：（1）H大腦皮層 減輕

（2）下丘腦 舒張 升高 大腦皮層

（3）儲存

分析：

（1）由題圖結(jié)合，可知：人食用辣椒后，辣椒素TRPV1受體受到熱和H的刺激，引起Ca和Na內(nèi)流，導(dǎo)致膜電位的變化。

（2）吃麻辣火鍋時，在下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞的參與下，皮膚毛細(xì)血管舒張，機(jī)體產(chǎn)熱量增加。吃火鍋時，大量流汗散失較多的水分，導(dǎo)致機(jī)體細(xì)胞外液滲透壓有所升高，大腦皮層產(chǎn)生渴覺，使機(jī)體主動飲水。

（3）正常人吃火鍋時不會引起血糖的升高，原因是血糖升高時，胰島B細(xì)胞產(chǎn)生的胰島素能促進(jìn)組織細(xì)胞加速攝取、利用和儲存葡萄糖，從而降低血糖水平，使血糖水平維持平衡。

命題立意：本題以2021諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎為背景，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科學(xué)熱點(diǎn)，了解食用辣椒后產(chǎn)生熱覺和痛覺的真正原理。試題通過結(jié)合吃火鍋出現(xiàn)的一些現(xiàn)象，考查了神經(jīng)調(diào)節(jié)、體溫調(diào)節(jié)、水鹽調(diào)節(jié)、血糖調(diào)節(jié)等四大調(diào)節(jié)的知識點(diǎn)，同時滲透了科學(xué)探究的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.4 關(guān)注人體健康，滲透社會責(zé)任核心素養(yǎng)

【原創(chuàng)命題5】肝硬化是臨床常見的慢性肝病，對人類健康產(chǎn)生很大的危害。近年來，以胚胎干細(xì)胞（ESCs）、誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（iPSCs）、間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）為主的干細(xì)胞移植在肝硬化治療領(lǐng)域倍受關(guān)注。小鼠作為一種與人類的基因組序列相似度較高的哺乳動物，常用于人類某些疾病的研究。小鼠胚胎干細(xì)胞的培養(yǎng)過程如圖4所示，請分析并回答問題。

圖4 小鼠胚胎干細(xì)胞的培養(yǎng)過程

（1）小鼠胚胎干細(xì)胞具有細(xì)胞核大，核仁____的特點(diǎn)。胚胎干細(xì)胞在______________等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

（2）體外培養(yǎng)小鼠胚胎干細(xì)胞時，需要滿足四個條件，分別是需要提供______________的環(huán)境、營養(yǎng)、_____________、氣體環(huán)境。

（3）如圖所示，獲得胚胎干細(xì)胞后，在培養(yǎng)液中加入______________（如?；撬岬龋?，可以誘導(dǎo)小鼠胚胎干細(xì)胞分化成多種細(xì)胞組織，并移植進(jìn)入小鼠體內(nèi)，替代病變或喪失功能的器官，該技術(shù)屬于_______（治療性克隆/生殖性克?。?/p>

（4）由重組細(xì)胞分裂分化后的早期胚胎發(fā)育的小鼠與_____________鼠的性狀相似。

參考答案：

（1）明顯 器官移植和轉(zhuǎn)基因動物

（2）無菌無毒 溫度和pH

（3）分化誘導(dǎo)因子 治療性

（4）供體（患病）

分析：

（1）小鼠胚胎干細(xì)胞的的形態(tài)特點(diǎn)是細(xì)胞體積小，細(xì)胞核大，核仁明顯。胚胎干細(xì)胞在器官移植和轉(zhuǎn)基因動物等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

（2）體外培養(yǎng)小鼠胚胎干細(xì)胞時，需要提供氣體環(huán)境、營養(yǎng)、無菌無毒的環(huán)境、溫度和pH。

（3）分離獲得胚胎干細(xì)胞后，在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子，可以誘導(dǎo)小鼠胚胎干細(xì)胞分化成多種細(xì)胞組織，替代病變或喪失功能的器官，該技術(shù)屬于治療性克隆。

（4）重組細(xì)胞分化后的早期胚胎發(fā)育的小鼠與提供細(xì)胞核的供體（患?。┦蟮男誀钕嗨?。

命題立意：本題以體細(xì)胞核移植技術(shù)用于治療疾病為切入點(diǎn)，原創(chuàng)治療性克隆過程圖，考查了體外培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞的條件，治療性克隆與生殖性克隆的區(qū)別，考查的知識點(diǎn)全面細(xì)致，能夠引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注人體健康，滲透社會責(zé)任核心素養(yǎng)的理念

3 基于數(shù)字化資源進(jìn)行原創(chuàng)命題的體悟

基于數(shù)字化資源進(jìn)行原創(chuàng)命題的程序包括：確定核心概念、篩選合適素材、設(shè)計(jì)區(qū)分梯度、進(jìn)行初步編寫、反復(fù)審核修正、測試評價(jià)反饋。在進(jìn)行命題實(shí)踐時，教師要注意：試題素材的選擇要貼近生活；材料數(shù)據(jù)的來源要具有科學(xué)性；命題內(nèi)容的考查要突出主干性；試題難度的設(shè)置要呈現(xiàn)梯度性；命題語言的編寫要體現(xiàn)嚴(yán)謹(jǐn)性。原創(chuàng)命題的編制需要教師平日積累豐富的素材，對高考評價(jià)體系、學(xué)科知識體系、學(xué)科核心素養(yǎng)等知識不斷地學(xué)習(xí)。教師基于高考評價(jià)體系進(jìn)行原創(chuàng)題命制，既能夠幫助提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，也能夠同時提高教師的命題能力。