从科学思维的视角看2018年高考Ⅰ卷理综生物学试题

袁 龄 杨忠顺

(广东省深圳中学 深圳 518001)

科学思维，即指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力[1]。在实际教学中，往往从科学思维方法和思维品质两方面培养学生科学思维。科学思维方法包括抽象与概括、比较与分类、解释与推断、分析与综合等。思维品质实质是人的思维的个性特征，包括深刻性、批判性、创造性、灵活性和敏捷性[2]。

2018年高考Ⅰ卷理综生物学试题，通过题目中所提供的生物学事实和信息，考查学生在基于已学知识的基础上，思考、分析并解决问题，该过程更深入考查了学生的科学思维。不同于以往简单考查学生记忆等低阶思维能力，如今更多关注在学生分析与综合等高阶思维能力，为国家精准选拔人才奠定了基础。在命题时如何设计和组织生物学事实和信息，考查学生的科学思维，是本文关注的重点，概括起来有以下三个方面。

1 围绕核心概念，考查思维品质的深刻性

在新课标中重视“概念教学”，确保学生自主学习时间的情况下，让学生更加深刻理解和应用生物学概念。相应地，2018年高考Ⅰ卷理综生物学试题特点之一是围绕核心概念命题，整合相关知识点设置选项，综合考查学生对核心概念的理解。

例1： (选择题第1题)生物膜的结构与功能存在密切的联系，下列有关叙述错误的是

A. 叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶

B. 溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏

C. 细胞的核膜是双层膜结构，核孔是物质进出细胞核的通道

D. 线粒体DNA位于线粒体外膜上，编码参与呼吸作用的酶

解析： 围绕“概述细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质的进出，并参与细胞间的信息交流”这一核心概念的具体要求，从叶绿体、溶酶体、核膜和线粒体等生物膜为出发点命题。其中A选项实则考查光反应过程，包括水的光解和ATP合成两个物质变化，因参与两个物质变化的过程的酶都在类囊体膜上，决定了光反应在类囊体膜上进行。学生需要在类囊体是光反应的场所的抽象知识基础上，联想光反应的过程，概括出选项的答案，并且在其他选项中在大脑里抽取对应的知识点，避免相似知识点的混淆作用并快速作答。

此类试题，适合作为选择题的命题形式，通过解决复杂或有难度的问题，内容上综合考查核心概念，要求学生理解科学的本质；方法上要求学生熟练运用科学思维方法，将知识迁移后解题；品质上主要考查学生思维品质的深刻性，综合体现考试选拔各水平人才的性质。

2 利用科学故事，多维考查逻辑思维

“科学故事”源于情境教学法，通过将知识与现实生活或教材素材结合，设计符合逻辑的线索，在激发学生兴趣的同时，引导学生思考。此类试题往往研究一个或多个问题，在题干中先展示研究目的和研究背景，再针对问题进行假设，提问如何设计研究方案、分析预期结果并得出结论，进而证明或证伪某一假设。在这个过程中，考查学生推理、分析并解决问题的能力。

例2： (非选择题第32题)果蝇体细胞有4对染色体，其中2、 3、 4号为常染色体，抑制控制长翅/残翅性状的基因位于2号染色体上，控制灰体/黑檀体性状的基因位于3号染色体上，某小组用一只无眼灰体长翅雌果蝇与一只有眼灰体长翅雄果蝇杂交，杂交子代的表现型及其比例如下：

眼性别灰体长翅∶灰体残翅∶黑檀体长翅∶黑檀体残翅1/2有眼1/2雌9∶3∶3∶11/2雄9∶3∶3∶11/2无眼1/2雌9∶3∶3∶11/2雄9∶3∶3∶1

回答下列问题：

(1) 略。

(2) 若控制有眼/无眼性状的基因位于常染色体上，请用上表中杂交子代果蝇为材料，设计一个杂交实验来确定无眼性状的显隐性(要求： 写出杂交组合和预期结果)。

(3) 若控制有眼/无眼性状的基因位于4号染色体上，用灰体长翅有眼纯合体和黑檀体残翅无眼纯合体果蝇杂交，F1相互交配后，F2中雌雄均有____________种表现型，其中黑檀体长翅无眼所占比例为3/64时，则说明无眼性状为____________(填“显性”或“隐性”)。

解析： 贯穿整题的切入点则是判断性状的显隐性及判断基因在常或性染色体上，难度较大。以学生熟知的果蝇这一经典实验材料，设置新的科学故事，结合果蝇染色体的组成，通过数据表格给出解题线索。

以(2)和(3)小问为例，实则提出两种不同的假设。(2)小问为确定无眼性状的显隐性，可采用无眼雌雄个体杂交的方式，根据子代性状分离比判断，考查学生能否创造性地设计杂交实验。(3)小问需要学生理解灰体/黑檀体和长翅/残翅两对性状自由组合，且都与性别无关。灰体长翅有眼纯合体和黑檀体残翅无眼纯合体果蝇杂交，F1基因型为AabbCc，相互交配后，Aa×Aa后代2种表现型，Bb×Bb后代2种表现型，Cc×Cc后代2种表现型，则F2雌雄中表现型都有2×2×2=8种。再者，阅读表中数据可知，灰体亲本杂交子代中灰体∶黑檀体=(9+3)∶(3+1)=3∶1，则灰体为显性，黑檀体为隐性，同理长翅为显性，残翅为隐性。F1基因型为AaBbCc， F2中黑檀体和残翅比例都为1/4，黑檀体长翅无眼所占比例为3/64，说明F2中无眼比例为3/4，所以无眼为显性性状。通过题干所给出的信息，学生一步步进行逻辑推理，判断事实因果关系，综合分析作答。

生物学要求的并非是某一个维度的数理推理，而是要求学生能否基于事实和证据，综合分析多因素后发现生物学规律，并运用比较和推理等方法分析问题、解决问题，这对学生的思维水平有较高的要求。因此，此类试题往往全方位考查学生的科学思维。

3 基于科技论文，考查解读信息的过程

科技论文不同于“科学故事”，是因其新颖性、科学性、前沿性的素材被命制成试题。生物学是一门实验科学，任何知识均离不开实验的数据或结果。因此，此类试题常见的就是以实验材料为背景命题。学生在做题时，容易出现读题不仔细、理解不到位等情况，无法高效获取题干信息。

例3： (选择题第4题)已知药物X对细胞增殖有促进作用，药物D可抑制药物X的作用，某同学将同一瓶小鼠皮肤细胞平均分为甲、乙、丙三组，分别置于培养液中培养，培养过程中进行不同的处理(其中甲组未加药物)，每隔一段时间测定各组细胞数，结果如图所示，据图分析，下列相关叙述不合理的是

A. 乙组加入了药物X后再进行培养

B. 丙组先加入药物X，培养一段时间后加入药物D，继续培养

C. 乙组先加入药物D，培养一段时间后加入药物X，继续培养

D. 若药物X为蛋白质，则药物D可能改变了药物X的空间结构

解析： 这是一道典型的读图题。学生需从图中曲线看出，乙组和丙组的细胞数量比对照组(甲组)增长得快，可推断乙组和丙组的培养液中都加入了药物X，一段时间后丙组细胞数量少于乙组，推断添加了药物D。药物D对药物X有抑制作用，若药物X是蛋白质，则很有可能改变了其空间结构，从而使其功能发生改变，从而选出正确答案。

此类试题，在学生已经掌握一定的思维方法后，通过阅读、理解和分析文字素材或图表等形式，获取题干的信息，充分考查学生思维的灵活性、敏捷性和批判性。无论是“科学故事”还是科技论文，在命题时还关注学生的生命观念和社会责任的评价，联系社会生活实际或热点，渗透价值观教育，理解生物学于社会发展的意义。

4 教学建议

4.1 合理使用思维导图，帮助建构核心概念 通过前文的分析，高考题要求学生在理解核心概念的基础上，更需要关注生物学知识的系统性。高效的课堂教学，应该是为思维而教，让学生的思维活起来。不同于概念图，思维导图包括了图像，且表示的是一种学习者的思维过程。对于学生而言充分调动了左右大脑，而且可以把具有相关性的大量零散知识，包括核心概念的内涵及外延，按个人的理解整理在一起。完成思维导图的过程将促进学生主动对核心概念的深入理解，建立概念和概念之间的逻辑联系，形成生物学知识的规律。

更重要的是，思维导图还能使学生所学的知识系统化、条理化，在建构中反思，帮助学生明确学习目标和重难点。

4.2 重视情境教学策略，提升解读信息能力 在解题过程中，第一步则是“读题”。如何在有限时间内，最大化地获取题干中有效信息、解读数据和图表等，是进行高阶思维的基础。创设情境的目的不是情境模式，而是将联系生活实际、科技论文等内容组织成新的教学素材，在激发学生的学习兴趣同时，引发学生思考和读取素材中的生物学信息，并进行比较与分析。例如，在学习“物质跨膜运输的实例”，可在课堂上重现渗透现象的实验，培养学生观察实验结果的能力，为下一步的逻辑思考与综合分析做好铺垫。再如复习“模拟尿糖的实验”，可将今年全国卷第31题改编成情境素材，用图表等展示部分实验数据，以设问的方式一步步引导学生分析实验。

4.3 实践科学本质教育，综合培养科学思维 科学的本质是探究。进行科学本质教育，有利于学生形成正确的生命观念，有利于学生体验科学的方法与过程，有利于培养学生思维品质的批判性，有利于学生综合提升科学思维。

具体的途径可以是通过“STEM”课程，此类跨学科的综合性课程，不仅突出了科学知识的整体性，而且帮助学生加深对科学本质的理解。再者，可结合科学史(如植物的向光性、光合作用过程等)带领学生学习科学家的科学思维方法，尝试分析每个科学探究过程的原理，有利于培养学生的科学情感。不可忽视的是，生物学中的实验是重要的教学内容。通过探究教学模式，设置提出问题、建立假说、设计研究方案、检验假说、表达或交流结果等环节，帮助学生加深对实验的整体认识，在设计中提升思维品质的创造性和灵活性，在分析中提升批判性和深刻性，多维度综合培养学生的科学思维。

通过对2018年高考Ⅰ卷理综生物学试题的深入分析，不难发现高考试题更加注重对学生学科核心素养的考查。这就要求在高中生物学课堂教学中，关注学生学习过程中的实践经历，引导学生主动参与、主动思维、主动探究，加深对生物学概念的理解，提升应用知识的能力，培养学生创新精神，进而用科学的观点、知识、思路和方法，探讨或解决现实生活中的某些问题，帮助学生形成积极的科学态度，养成科学思维的习惯，提升学生的思维品质水平，充分发挥生物学的学科特点和育人价值。