吳志強(qiáng)

(安徽省蕪湖市教育科學(xué)研究所)

《中國高考評(píng)價(jià)體系》提出的三大關(guān)鍵能力群,落實(shí)到生物學(xué)學(xué)科主要包含學(xué)習(xí)理解能力、應(yīng)用實(shí)踐能力和遷移創(chuàng)新能力這三個(gè)能力維度。生物學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力作為核心素養(yǎng)的重要組成部分,是生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任的集中體現(xiàn)。因此,命題工作的主要考量點(diǎn)應(yīng)該聚焦在測(cè)評(píng)學(xué)生關(guān)鍵能力上。建立關(guān)鍵能力的測(cè)評(píng)框架和測(cè)評(píng)路徑,發(fā)揮評(píng)價(jià)對(duì)教學(xué)的導(dǎo)向作用,可指導(dǎo)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)和評(píng)價(jià),有利于核心素養(yǎng)的厚植。

一、基于學(xué)習(xí)理解能力的命題

學(xué)習(xí)理解能力一般包括識(shí)記、摘錄、辨識(shí)、印證、說明、歸納、概括、推理、論證、聯(lián)系、融會(huì)貫通等。在試題命制時(shí),重點(diǎn)應(yīng)放在理解生物學(xué)概念和規(guī)律。一般試題設(shè)置從生物學(xué)事實(shí)或概念出發(fā),要求學(xué)生判斷概念的性質(zhì)或事物與事物之間的關(guān)系,鑒別概念(規(guī)律)的區(qū)別和聯(lián)系。

例1.植物生長狀況受光照、氮肥等競(jìng)爭(zhēng)影響。某研究小組用白三葉(豆科固氮植物)和黑麥草(禾本科植物)進(jìn)行4組實(shí)驗(yàn),結(jié)果如下表。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是

( )

組別種植比例生物量/g根莖干重比株高/cm白三葉黑麥草白三葉黑麥草白三葉黑麥草①白三葉∶黑麥草=1∶00.3—1.5—8—②白三葉∶黑麥草=1∶30.051.41.50.6738③白三葉∶黑麥草=3∶10.30.61.20.6636④白三葉∶黑麥草=0∶1—1.1—0.6—34

A.該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯糠N植比例對(duì)白三葉與黑麥草生長的影響

B.在對(duì)氮的利用上,兩種植物的競(jìng)爭(zhēng)沒有對(duì)其產(chǎn)生顯著影響

C.在混種時(shí),白三葉側(cè)重地上競(jìng)爭(zhēng),黑麥草利用光照更具優(yōu)勢(shì)

D.為提高黑麥草產(chǎn)量,適合的種植比例比單種黑麥草效果更好

答案：C

例2.近交系數(shù)是指形成合子的兩個(gè)配子來自同一共同親本的概率。如圖是動(dòng)物育種中一個(gè)家系圖,P1和P2是兩個(gè)無血緣關(guān)系的親本,基因型分別是a1a2和a3a4,那么B1和B2雜交的近交系數(shù)是________。

答案：1/4

例1和例2主要考查了考生的記憶和關(guān)聯(lián)整合等學(xué)習(xí)理解能力。例1提供豆科固氮植物、禾本科植物進(jìn)行的4組實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù),要求考生從4個(gè)方面做出相應(yīng)判斷。自變量為種植比例,因此實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑檠芯堪兹~與黑麥草的種植比例對(duì)植物生長的影響,A正確;白三葉是豆科植物,能與固氮菌共生,其生長不受氮的影響,而黑麥草不能固氮,其生長受氮的影響,因而在對(duì)氮的利用上,競(jìng)爭(zhēng)并未對(duì)兩者產(chǎn)生顯著影響,B正確;從根莖干重比可以看出,白三葉側(cè)重地下競(jìng)爭(zhēng)。從株高可以看出,黑麥草利用光照更具優(yōu)勢(shì),C錯(cuò)誤;從第②④組可以看出,白三葉∶黑麥草=1∶3組比白三葉∶黑麥草=0∶1組的黑麥草生物量更大。因此,為提高黑麥草產(chǎn)量,適合的種植比例比單種黑麥草效果更好,D正確。

例2以“近交系數(shù)”為概念情境,要求考生理解近交系數(shù)后,運(yùn)用遺傳基本規(guī)律來進(jìn)行運(yùn)算推理?？上扔?jì)算B1和B2所生子代S是a1a1的概率:P1把 a1基因傳給B1的概率是1/2,B1把a(bǔ)1基因傳給S的概率也是1/2,同理P1把a(bǔ)1基因傳給B2的概率是1/2,B2把a(bǔ)1基因傳給S的概率也是1/2,子代S基因型為a1a1的概率為1/2×1/2×1/2×1/2=1/16。同理S基因型為a2a2、a3a3、a4a4的概率均為1/16。即B1和B2雜交的近交系數(shù)是1/4。

基于學(xué)習(xí)理解能力的命題,主要是考查學(xué)生依據(jù)已有客觀事實(shí)或證據(jù),指明事物是否具有某種屬性或?qū)Σ煌挛镏g是否具有某種關(guān)系的思維形態(tài)。這種命題既能夠考查學(xué)生的素養(yǎng)水平,還能夠引導(dǎo)學(xué)生從生物學(xué)視角觀察和認(rèn)識(shí)世界、開展生物學(xué)探究活動(dòng)?；趯W(xué)習(xí)理解能力的命題不能盲目引導(dǎo)學(xué)生對(duì)概念理論的死記硬背,而應(yīng)重視對(duì)概念和相關(guān)生物學(xué)理論形成過程及其意義的理解。

二、基于應(yīng)用實(shí)踐能力的命題

生物原本就是一個(gè)復(fù)雜的、相互聯(lián)系和相互依賴的統(tǒng)一整體。任何一個(gè)生物學(xué)現(xiàn)象的背后,都會(huì)有一個(gè)復(fù)雜的原因;任何一個(gè)生物學(xué)現(xiàn)象也都會(huì)引起另一些現(xiàn)象的產(chǎn)生。正因如此,生物學(xué)命題中應(yīng)該重視依托解決實(shí)際問題來考查學(xué)生的實(shí)踐能力。應(yīng)用實(shí)踐能力一般包括分析解釋、推論預(yù)測(cè)和綜合應(yīng)用,試題要求學(xué)生在多步推理與論證中嘗試解決現(xiàn)實(shí)中的復(fù)雜生物學(xué)問題。

例3.水稻是我國重要糧食作物,是一種短日照植物,在白天短于一定的時(shí)長才開花。2022年中國空間站實(shí)驗(yàn)艙“問天”成功進(jìn)入太空,一個(gè)月后,水稻幼苗在空間站生長狀態(tài)良好。這是國際上首次對(duì)水稻在空間站“從種子到種子”全生命周期的培養(yǎng)研究。下列敘述錯(cuò)誤的是

( )

A.實(shí)驗(yàn)艙中種子的萌發(fā)階段不需要補(bǔ)充二氧化碳,但需要補(bǔ)充水分

B.實(shí)驗(yàn)艙水稻幼苗長出后可連續(xù)光照,促進(jìn)其生長發(fā)育和開花結(jié)實(shí)

C.微重力條件可能導(dǎo)致植物激素分布改變,影響植物生長發(fā)育進(jìn)程

D.該實(shí)驗(yàn)可為改進(jìn)空間植物培養(yǎng)技術(shù)要求的糧食作物生產(chǎn)提供指導(dǎo)

答案：B

例4.塞罕壩意為“美麗的高嶺”,曾經(jīng)草木豐美、禽獸繁集,后因開圍放墾等人類活動(dòng)影響而發(fā)生嚴(yán)重退化。幾代塞罕壩人不懈奮斗,創(chuàng)造了從荒原到林海的綠色奇跡,用實(shí)際行動(dòng)踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念。以下相關(guān)問題,請(qǐng)予解答。

(1)塞罕壩人使群落演替按照不同于自然演替的________________進(jìn)行,逐漸使這一區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)到受干擾前的狀態(tài)。在荒原變林海的綠色奇跡過程中,輸入塞罕壩生態(tài)系統(tǒng)的總能量的變化趨勢(shì)為_______________。

(2)對(duì)塞罕壩地區(qū)某群落的生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊的研究,可揭示該群落種內(nèi)或種間競(jìng)爭(zhēng)。生態(tài)位是指__________________。

(3)塞罕壩處于緯度高、氣溫低、降水少的高原環(huán)境,為了提高人造林的成活率及穩(wěn)定性,選人工林樹種時(shí)需要考慮的因素有_________(答兩點(diǎn))。

答案：(1)速度和方向 先逐漸增加后穩(wěn)定 (2)一個(gè)物種在群落中的地位或作用,包括所處的空間位置,占用資源的情況,以及與其他物種的關(guān)系等 (3)選擇耐寒的樹種、耐旱的樹種、選擇多種樹種等

例3和例4都是在具體的真實(shí)情境中考查應(yīng)用實(shí)踐能力。例3以空間站從種子到種子全生命周期培養(yǎng)研究為情境,考查了科研實(shí)踐中包含的基礎(chǔ)生物學(xué)原理。種子開始萌發(fā)需要大量吸收水分,故需要補(bǔ)充水分,種子萌發(fā)過程中一直進(jìn)行呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳,不需要補(bǔ)充,A正確;水稻屬于短日照植物,連續(xù)光照不利于其開花,B錯(cuò)誤;空間站是微重力環(huán)境,植物激素的分布與地球不同,可能會(huì)影響植物的生長發(fā)育進(jìn)程,如在空間條件下,植物有可能會(huì)有開花時(shí)間延遲、開花數(shù)目少、種子結(jié)實(shí)率低和種子質(zhì)量下降等表現(xiàn),C正確;該實(shí)驗(yàn)可為探索更多適應(yīng)空間生命保障要求的糧食作物生產(chǎn)提供指導(dǎo),D正確。

例4以“塞罕壩”真實(shí)情境為素材,考查演替、生態(tài)位和群落等概念,考查考生在真實(shí)生物學(xué)現(xiàn)象中,找尋科學(xué)的解決問題方法和解釋問題的能力。在生產(chǎn)實(shí)踐和生活活動(dòng)中,認(rèn)識(shí)生物學(xué)活動(dòng)對(duì)應(yīng)的是“知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的輸入”,如本題中塞罕壩生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)到受干擾前的狀態(tài)就是“人類按照不同于自然演替的速度和方向進(jìn)行”這一知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的輸入。生物學(xué)問題解決對(duì)應(yīng)的是“知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的輸出”,如本題中人工林樹種選擇時(shí)需要考慮的因素。

為考查學(xué)生說明事物的含義、原因或理由的能力,在測(cè)評(píng)試題命制時(shí),首先應(yīng)尋找合適的素材,以保證情境符合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知水平;其次在題干設(shè)置中注意技巧,一般呈現(xiàn)出生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、生命活動(dòng)等現(xiàn)象或結(jié)果;最后設(shè)問要求考生從推理的角度分析、推理產(chǎn)生這種現(xiàn)象或結(jié)果的原因或某一問題的具體辦法。對(duì)出現(xiàn)的問題能否進(jìn)行正確回答體現(xiàn)了考生是否具備關(guān)鍵能力。

生物學(xué)的教學(xué)應(yīng)重視探索規(guī)律、拓寬視野、實(shí)踐應(yīng)用等,學(xué)生在實(shí)踐性學(xué)習(xí)過程中,通過熟練進(jìn)行資料的收集與篩選、動(dòng)手操作、交流與評(píng)價(jià)等途徑,提升表達(dá)交流能力,樹立團(tuán)隊(duì)協(xié)作觀念,激發(fā)潛能,培養(yǎng)問題解決能力、創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力等,最終提高學(xué)科的綜合素養(yǎng)?；趹?yīng)用實(shí)踐能力的命題與生物學(xué)教學(xué)的導(dǎo)向一致。

三、基于遷移創(chuàng)新能力的命題

生物學(xué)的學(xué)習(xí)中需要重視對(duì)遷移創(chuàng)新能力的培養(yǎng),在試題命制中應(yīng)該對(duì)這一能力有適度的呈現(xiàn),以更好行使試題選拔人才的功能。遷移創(chuàng)新能力包括直覺聯(lián)想、遷移與質(zhì)疑和構(gòu)建新模型。對(duì)遷移創(chuàng)新能力考查的試題一般分為單點(diǎn)知識(shí)結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和抽象拓展結(jié)構(gòu)等。

例5.某雌雄同株異花植物種群中偶然發(fā)現(xiàn)一株雌株突變品系。研究發(fā)現(xiàn)該突變品系是第5號(hào)染色體上的基因A突變?yōu)閍所致,A對(duì)a為完全顯性。將抗病基因B轉(zhuǎn)入該雌株品系中,獲得基因型均為aaB的甲、乙轉(zhuǎn)基因抗病植株。但是甲、乙植株的株高分別表現(xiàn)正常和矮小。有研究人員猜測(cè)B基因插入的位置不同,影響了植株的株高表現(xiàn)。據(jù)此請(qǐng)回答:

(1)利用該種植物的野生型(AA)與正常株高的甲植株雜交,作為母本的是________。F1中抗病植株∶不抗病植株的數(shù)量比約為1∶1,F1中不抗病植株的性別表現(xiàn)為________。F1抗病植株自交,若甲植物中的B基因轉(zhuǎn)入的位置在第5號(hào)染色體上,則F2中抗病性和性別的表型及比例是________;若甲植物中的B基因轉(zhuǎn)入的位置不在第5號(hào)染色體上,則F2中抗病性和性別的表型及比例是________。

(2)研究發(fā)現(xiàn),B基因如果插入到第3號(hào)染色體上,會(huì)抑制植株的生長,從而形成矮小植株。利用該種植物的野生型(AA)與矮小株高的乙植株雜交,F1中抗病矮株∶不抗病正常株高的數(shù)量比約為1∶1。F1抗病矮株自交,F2出現(xiàn)的性狀及比例是抗病雌雄同株∶抗病雌株∶不抗病雌雄同株∶不抗病雌株=3∶1∶3∶1?？共“晁急壤陀陬A(yù)期值,說明A基因除導(dǎo)致植株矮小外,還對(duì)F1的繁殖造成的影響可能是含B基因的________(填“雄” “雌”或“雌或雄”)配子不育。

答案：(1)甲植株 雌雄同株 抗病雌雄同株∶抗病雌株∶不抗病雌雄同株=2∶1∶1 抗病雌雄同株∶抗病雌株∶不抗病雌雄同株∶不抗病雌株=9∶3∶3∶1 (2)雄

例5通過遺傳規(guī)律考查考生的遷移能力。(1)甲品系的基因型為aaB,為雌株,只能做母本;F1中不抗病植株基因型為Aa,為雌雄同株;F1抗病植株(AaB)自交,若甲植物中的B基因轉(zhuǎn)入的位置在第5號(hào)染色體上,則F2中出現(xiàn)的基因型(表型)及比例為AaB(抗病雌雄同株)∶AA(不抗病雌雄同株)∶aaBB(抗病雌株)=2∶1∶1。若甲植物中的B基因轉(zhuǎn)入的位置不在第5號(hào)染色體上,則F2中出現(xiàn)的基因型(表型)及比例為A_B_(抗病雌雄同株)∶aaB_(抗病雌株)∶A_(不抗病雌雄同株)∶aa(不抗病雌株)=9∶3∶3∶1。(2)利用該種植物的野生型(AA)與矮小株高的乙植株雜交,F1中抗病矮株∶不抗病正常株高的數(shù)量比約為1∶1,說明含B基因的卵細(xì)胞發(fā)育正常;而F2中抗病矮株所占比例小于理論值,故推測(cè)最可能是F1產(chǎn)生的含基因B的雄配子不育導(dǎo)致后代中雄配子只產(chǎn)生了A和a兩種,才導(dǎo)致F2中抗病矮株所占比例小于理論值。

例6.茉莉酸甲酯(MeJA)是一種新型植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)。為研究干旱脅迫下MeJA及其代謝抑制劑(SHAM)處理對(duì)水稻的葉綠素含量、光合作用特性的影響,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下:

將長勢(shì)相同的同種水稻進(jìn)行4種處理:(1)對(duì)照(CK),(2)干旱處理(D),(3)干旱+MeJA處理(D+MeJA),(4)干旱+MeJA+0.5 mM的SHAM處理(D+MeJA+SHAM),每種處理設(shè)5個(gè)重復(fù)。處理2 d后,選擇充分展開的、生長一致的水稻葉片為實(shí)驗(yàn)材料,測(cè)定葉片水勢(shì)、葉綠素含量、氣孔導(dǎo)度,結(jié)果如圖所示。回答以下問題:

圖1

圖2

圖3

(1)該實(shí)驗(yàn)中的對(duì)照組(CK)的實(shí)驗(yàn)處理是__________________。

(2)葉片水勢(shì)是反映作物體內(nèi)水分虧缺最靈敏的生理指標(biāo),水勢(shì)越低,葉片水分虧缺越嚴(yán)重。圖1可以看出,干旱脅迫后水稻葉片水勢(shì)顯著降低,而進(jìn)行MeJA處理________(填“抑制” “促進(jìn)”或“不影響”)葉片水勢(shì)降低,SHAM在一定程度上________(填“抑制” “促進(jìn)”或“不影響”)MeJA的作用。從實(shí)驗(yàn)可以分析出,干旱脅迫下外源MeJA處理________(填“減弱” “增強(qiáng)”或“不影響”)水稻幼苗的抗旱性。

(3)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以推測(cè)出干旱脅迫影響了水稻的光合作用,請(qǐng)分析原因:_________(答出2點(diǎn))。

答案：(1)在正常水分條件下培養(yǎng)水稻 (2)抑制 抑制 增強(qiáng) (3)干旱脅迫導(dǎo)致水稻葉綠素含量降低,光反應(yīng)速率下降,光合作用減弱;干旱脅迫導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度降低,二氧化碳供應(yīng)減少,暗反應(yīng)速率下降,光合作用減弱

圖1可以看出干旱脅迫后水稻葉片水勢(shì)顯著降低,而MeJA處理組抑制了葉片水勢(shì)降低,SHAM處理組又在一定程度上抑制了MeJA的作用。從圖2、圖3可以推測(cè)干旱脅迫下外源MeJA處理,抑制了葉綠素含量和氣孔導(dǎo)度降低從而提高了水稻幼苗的抗旱性。從圖2、圖3可以推測(cè)出,干旱脅迫一方面使得水稻葉片的葉綠素含量降低,導(dǎo)致光反應(yīng)速率下降,光合作用減弱;另一方面導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度降低,二氧化碳供應(yīng)減少,暗反應(yīng)速率下降,導(dǎo)致光合作用減弱。

基于遷移創(chuàng)新能力的命題,一般是利用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、制訂實(shí)驗(yàn)方案或操作評(píng)價(jià)等形式,考查考生運(yùn)用所學(xué)知識(shí),通過情景、探究活動(dòng)或科學(xué)實(shí)施方法解決問題的能力。論證分為推演論證和歸納論證兩種形式,學(xué)生要將已有的知識(shí)遷移到陌生情景中。這種試題命制應(yīng)反映生物學(xué)學(xué)科本質(zhì),試題情境是提供事實(shí)與證據(jù)的載體,命題者依據(jù)情境提出相應(yīng)的問題,針對(duì)性地考查學(xué)科關(guān)鍵能力的不同層次。命題要設(shè)計(jì)能展示學(xué)生思維過程的問題,讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的生物學(xué)知識(shí),解決所遇到的科學(xué)問題,并體現(xiàn)積極向上的價(jià)值,追求健康的審美情趣,反映中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、我國科技發(fā)展的新成果等。

本文為“厚植核心素養(yǎng)的初高中生物學(xué)教學(xué)一體化研究”(編號(hào)JK22138)項(xiàng)目研究成果。

打破學(xué)段壁壘,實(shí)現(xiàn)課程一體化教學(xué)一直是初高中教師的研究重點(diǎn)。為更好的展示區(qū)域教研成果,本刊將以專欄形式分期介紹蕪湖市教科所吳志強(qiáng)老師領(lǐng)銜的安徽省教育科學(xué)研究項(xiàng)目“厚植核心素養(yǎng)的初高中生物學(xué)教學(xué)一體化研究”系列成果,敬請(qǐng)期待。