裴汭超 余國平

(1.重慶市兩江中學(xué) 重慶 401120；2.重慶市渝北區(qū)教師進(jìn)修學(xué)院 重慶 401120)

一、STS教育

STS是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、社會(huì)（Society）的英文首字母，STS教育理念由西方發(fā)達(dá)國家興起，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，與人類社會(huì)生活密切相關(guān)的科學(xué)、技術(shù)、環(huán)境、生態(tài)、農(nóng)業(yè)等熱門話題層出不窮。STS教育理念注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，一方面利用科技的發(fā)展更好地服務(wù)人們的社會(huì)生活，另一方面，重視對學(xué)生社會(huì)責(zé)任的培養(yǎng)，能夠利用科技的進(jìn)步解決社會(huì)、生態(tài)、環(huán)境面臨的現(xiàn)實(shí)問題，提高人們的生活品質(zhì)。

2017年高中生物學(xué)科標(biāo)準(zhǔn)明確提出，生物學(xué)科核心素養(yǎng)包括四個(gè)方面：生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任[1]。STS教育理念與新課標(biāo)提出的學(xué)科核心素養(yǎng)本質(zhì)一致，且在新高考背景下，新版教材和高考評(píng)價(jià)體系都特別重視在學(xué)科教育中真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，旨在提高學(xué)生在真實(shí)情境中利用所學(xué)知識(shí)解決問題的能力[2]，使學(xué)生更能適應(yīng)社會(huì)、服務(wù)國家，提高個(gè)人的綜合素養(yǎng)。

二、基于學(xué)科核心素養(yǎng)的STS生物試題分析

2020年山東卷是新高考“3+3”模式下的第一次試題，本研究依據(jù)《課標(biāo)》（2017版）提出的學(xué)科核心素養(yǎng)，首先將山東卷中的STS試題進(jìn)行考點(diǎn)分析，同時(shí)將STS試題劃分為三大類：生物科學(xué)與技術(shù)、生物科學(xué)與社會(huì)、生物科學(xué)與環(huán)境[3]，然后從三個(gè)方面對STS試題進(jìn)行典型例題分析。

表1 山東卷2020年高考生物STS試題分類與考點(diǎn)分析

13單選信息題：細(xì)胞融合的原理和過程生物科學(xué)與社會(huì)14單選胚胎工程生物科學(xué)與社會(huì)15單選新型冠狀病毒（抗體的檢測和核酸檢測原理）生物科學(xué)與技術(shù)、社會(huì)16不定項(xiàng)選擇信息題：纖維素的基本組成單位生物科學(xué)與技術(shù)、社會(huì)17不定項(xiàng)選擇1.人類遺傳??；2.家系圖；3.瓊脂糖凝膠電泳圖的理解分析生物科學(xué)與技術(shù)、社會(huì)18不定項(xiàng)選擇1.體溫平衡；2.水鹽平衡；3.內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)（細(xì)胞內(nèi)液間的轉(zhuǎn)化）生物科學(xué)與技術(shù)、社會(huì)19不定項(xiàng)選擇1.群落演替；2.種群的數(shù)量特征：年齡組成；3.生態(tài)保護(hù)（防止外來物種）生物科學(xué)與環(huán)境20不定項(xiàng)選擇信息推理題：細(xì)菌培養(yǎng)技術(shù)生物科學(xué)與技術(shù)21填空1.光合作用的過程（光反應(yīng)和暗反應(yīng)）；2.影響光合作用的因素生物科學(xué)與技術(shù)、社會(huì)1.興奮在神經(jīng)元之間的傳遞；2.興奮在神經(jīng)元22填空上的傳導(dǎo)（動(dòng)作電位的形成）；3.體液免疫過程；4.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（單一變量原則）生物科學(xué)與技術(shù)23填空基因分離定律和自由組合定律生物科學(xué)與技術(shù)、社會(huì)24填空1.生態(tài)系統(tǒng)的概念；2.生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)；3.生物的富集作用；4.種間關(guān)系生物科學(xué)與環(huán)境25填空基因工程（基因工程的操作工具和操作步驟）生物科學(xué)與技術(shù)、社會(huì)

（一）對科學(xué)與技術(shù)的生物試題分析

例1（2020年新高考山東卷21題節(jié)選）：人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽能合成糖類，相關(guān)裝置及過程如下圖所示，其中甲、乙表示物質(zhì)，模塊3中的反應(yīng)過程與葉綠體基質(zhì)內(nèi)糖類的合成過程相同。

（1）該系統(tǒng)中執(zhí)行相當(dāng)于葉綠體中光反應(yīng)功能的模塊是____________，模塊3中的甲可與CO2結(jié)合，甲為____________。

（4）干旱條件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是_____________。人工光合作用系統(tǒng)由于對環(huán)境中水的依賴程度較低，在沙漠等缺水地區(qū)有廣闊的應(yīng)用前景。

分析：（1）由圖可知，模塊1將光能轉(zhuǎn)化為電能，再經(jīng)過模塊2和模塊3由電能轉(zhuǎn)化為糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。葉綠體中光反應(yīng)階段是將光能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能，暗反應(yīng)階段將ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能；由此推測，該系統(tǒng)中執(zhí)行相當(dāng)于葉綠體中光反應(yīng)功能的模塊是模塊1和模塊2。

（4）自然狀態(tài)下，植物時(shí)刻不停地進(jìn)行蒸騰作用，一方面為自身運(yùn)輸水分提供動(dòng)力，另一方面便于散熱，降低葉片溫度。干旱條件下，為防止更多水分散失，植物會(huì)關(guān)閉氣孔，導(dǎo)致CO2吸收量減少，直接影響光合作用的暗反應(yīng)階段，進(jìn)而導(dǎo)致光合作用速率降低。人工光合作用系統(tǒng)由于對環(huán)境中水的依賴程度較低，在沙漠等缺水地區(qū)有廣闊的應(yīng)用前景。

本題考查的高考考點(diǎn)為光合作用的過程和原理，以人工光合作用系統(tǒng)為科學(xué)背景，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，旨在考查學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解答實(shí)際問題的能力。同時(shí)，提供人工光合系統(tǒng)的科學(xué)背景，激發(fā)學(xué)生興趣，為學(xué)生提供探究方向：創(chuàng)新設(shè)計(jì)人工光合作用系統(tǒng)，尋求清潔高效的可再生能源，有利于解決能源危機(jī)的現(xiàn)實(shí)問題。

（二）對科學(xué)與社會(huì)的生物試題分析

例2（2020年新高考山東卷17題節(jié)選）：下圖表示甲、乙兩種單基因遺傳病的家系圖和各家庭成員基因檢測的結(jié)果。檢測過程中用限制酶處理相關(guān)基因得到大小不同的片段后進(jìn)行電泳，電泳結(jié)果中的條帶表示檢出的特定長度的酶切片段，數(shù)字表示堿基對的數(shù)目。下列說法正確的是（ ）。

A.甲病的致病基因位于常染色體上，乙病的致病基因位于X染色體上

B.甲病可能由正?；虬l(fā)生堿基對的替換導(dǎo)致，替換后的序列可被Mst II識(shí)別

C.乙病可能由正?；蛏系膬蓚€(gè)BamHI識(shí)別序列之間發(fā)生破基對的缺失導(dǎo)致

D.II4不攜帶致病基因、II8帶致病基因，兩者均不患待測遺傳病

分析：分析甲病家系圖可知，甲病為常染色體隱性遺傳病。分析乙病家系圖，結(jié)合電泳結(jié)果可知，乙病為隱性遺傳病，可能位于常染色體上，也可能位于X、Y染色體的同源區(qū)段。

A選項(xiàng)：由甲病家系圖中I-1和I-2均正常，而II-3患病可知，甲病為隱性遺傳病，且致病基因位于常染色體上，結(jié)合電泳結(jié)果可知，I-1和I-2為致病基因攜帶者。由乙病家系圖和電泳結(jié)果可知，I-5正常，且電泳結(jié)果顯示I-5個(gè)體含有1.0×104bp和1.4×104bp兩種核苷酸片段，I-6和II-3患病，電泳結(jié)果顯示僅含有1.0×104bp的核苷酸片段，推測出致病基因?yàn)殡[性基因，且I-5個(gè)體為致病基因攜帶者，可能位于常染色體上，也可能位于X、Y染色體的同源區(qū)段，因此A項(xiàng)錯(cuò)誤。

B選項(xiàng)：甲病家系圖中II-3患病，且電泳結(jié)果只有1350bp的核苷酸片段，I-1和I-2正常，電泳結(jié)果含有1350bp的核苷酸片段外，還有1150bp和200bp的核苷酸片段，推測甲病可能由正?；虬l(fā)生堿基對的替換導(dǎo)致，替換后的序列不能被Mst II限制酶識(shí)別。

C選項(xiàng)：致病基因?yàn)?.0×104bp的核苷酸片段，正?；?yàn)?.4×104bp的核苷酸片段，推測乙病可能由正?；蛏系膬蓚€(gè)BamHI識(shí)別序列之間發(fā)生破基對的缺失導(dǎo)致，因此C項(xiàng)正確。

D選項(xiàng)：由甲病電泳結(jié)果可知，II-4只有1150bp和200bp的核苷酸片段，不含有致病基因。由乙病電泳結(jié)果顯示II-8個(gè)體含有1.0×104bp和1.4×104bp兩種核苷酸片段，攜帶致病基因，不患病。

本題考查的高考考點(diǎn)為人類遺傳病，涉及的科學(xué)技術(shù)有DNA的提取、PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）擴(kuò)增目的基因和瓊脂糖凝膠電泳等，在實(shí)際生活中可用于產(chǎn)前診斷，對于優(yōu)生優(yōu)育有較好的指導(dǎo)意義，是科技服務(wù)于社會(huì)生活的典型案例。

（三）對科學(xué)與環(huán)境的生物試題分析

例3（2020年新高考山東卷24題節(jié)選）：與常規(guī)農(nóng)業(yè)相比，有機(jī)農(nóng)業(yè)、無公害農(nóng)業(yè)通過禁止或減少化肥、農(nóng)藥的使用，加大有機(jī)肥的應(yīng)用，對土壤生物產(chǎn)生了積極的影響。某土壤中部分生物類群及食物關(guān)系如圖所示，三種農(nóng)業(yè)模式土壤生物情況如表所示。

（4）植食性線蟲主要危害植物根系，研究表明，長期施用有機(jī)肥后土壤中植食性線蟲的數(shù)量減少，依據(jù)圖中信息分析，主要原因是____________。

分析：有機(jī)肥中有大量腐生細(xì)菌，大量使用有機(jī)肥導(dǎo)致食細(xì)菌線蟲增加，進(jìn)而導(dǎo)致捕食性線蟲數(shù)量增加，捕食性線蟲大量捕食植食性線蟲，導(dǎo)致其數(shù)量減少。

本題考查的高考考點(diǎn)為生態(tài)系統(tǒng)的基本概念、能量流動(dòng)和群落的種間關(guān)系等，以“有機(jī)農(nóng)業(yè)、無公害農(nóng)業(yè)”為社會(huì)背景創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，倡導(dǎo)遵循自然規(guī)律和生態(tài)學(xué)原理，減少化肥、農(nóng)藥的使用，降低環(huán)境污染，提高土壤品質(zhì)，恢復(fù)生態(tài)平衡，保護(hù)物種多樣性，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的價(jià)值感，提高學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

三、培養(yǎng)學(xué)生STS生物試題解題能力的策略

（一）重視STS學(xué)科背景知識(shí)學(xué)習(xí)

新高考考查方式更加注重真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，關(guān)注科技進(jìn)步、社會(huì)熱點(diǎn)和生態(tài)環(huán)境方面的問題，因此，在日常教學(xué)中，教師可以結(jié)合課堂內(nèi)容拓展STS學(xué)科背景知識(shí)。例如，2020年新冠疫情，疫情背景涉及的高中生物學(xué)科考點(diǎn)較多，如病毒的結(jié)構(gòu)、增殖過程（中心法則）和免疫等。考查免疫方面的考點(diǎn)包括非特異性免疫、特異性免疫（體液免疫和細(xì)胞免疫的過程）、疫苗的研究等，因此講解這些教學(xué)內(nèi)容時(shí)可以拓展新冠疫情背景，介紹為抗疫做出重大貢獻(xiàn)的英雄人物，讓學(xué)生關(guān)注社會(huì)民生，培養(yǎng)其正確的價(jià)值觀和社會(huì)責(zé)任擔(dān)當(dāng)。2020年東非地區(qū)蝗災(zāi)肆虐，涉及的高中生物考點(diǎn)有生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能、種群數(shù)量、種間關(guān)系、食物鏈（網(wǎng)）等。另外，結(jié)合新冠疫情、東非蝗災(zāi)、全球經(jīng)濟(jì)變化引發(fā)的糧食危機(jī)，又可以考查育種、轉(zhuǎn)基因相關(guān)知識(shí)。引導(dǎo)學(xué)生珍惜糧食，拒絕浪費(fèi)，形成“一粥一飯當(dāng)思來之不易”的正確價(jià)值觀。

（二）引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)情境中利用所學(xué)知識(shí)解決問題

注重STS學(xué)科背景知識(shí)學(xué)習(xí)的同時(shí)，加強(qiáng)STS生物試題的練習(xí)，特別是歷年來高考題中涉及的STS試題，如2020山東卷的第15題。

例4（2020年新高考山東卷15題節(jié)選）新型冠狀病毒的檢測方法目前主要有核酸檢測法和抗體檢測法。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）。

A.抗體檢測法利用了抗原與抗體特異性結(jié)合的原理

B.感染早期，會(huì)出現(xiàn)能檢測出核酸而檢測不出抗體的情況

C.患者康復(fù)后，會(huì)出現(xiàn)能檢測出抗體而檢測不出核酸的情況

D.感染該病毒但無癥狀者，因其體內(nèi)不能產(chǎn)生抗體不適用抗體檢測法檢測

分析：本題考查的內(nèi)容是抗體的檢測和核酸檢測，考點(diǎn)包括抗原、抗體的特異性結(jié)合等，平時(shí)教學(xué)中強(qiáng)化對STS情境試題的練習(xí)，一方面培養(yǎng)學(xué)生的快速閱讀能力和信息提取能力，另一方面，使學(xué)生習(xí)慣于在真實(shí)情境下思考問題，準(zhǔn)確找到考點(diǎn)，確定解題思路。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的情境探究能力

科學(xué)探究是新課標(biāo)提出的生物學(xué)科核心素養(yǎng)之一，是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中的生物學(xué)問題，并針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提出問題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)施方案以及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果交流討論的能力。例如，教師在講解呼吸作用時(shí)，可結(jié)合本校特色開展相關(guān)探究活動(dòng)：米酒、酸奶等傳統(tǒng)發(fā)酵制品的制作。學(xué)生通過提問、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)際操作、分享成果和交流討論，培養(yǎng)自己的好奇心和求知欲，掌握科學(xué)探究的基本方法和思路，加深對理論知識(shí)的理解，同時(shí)通過實(shí)際動(dòng)手操作提高實(shí)踐能力。