用学科思想指导高考试题的答题方向

安 军 （北京市一零一中学 北京 100091）

2018年北京生物学高考试题和全国生物学高考试题都反映了对学科思想的考查。 反思学生在解高考试题时出现的问题， 提示深刻领悟学科思想的学生能更好地把握答题方向。

1 学科思想指引答题方向

2018年北京高考第31 题有2 个问题学生反映不会回答。 第31 题原题如下：

因含N、P 元素的污染物大量流入，我国某大型水库曾连续爆发“水华”。 为防治“水华”，在控制上游污染源的同时， 研究人员依据生态学原理尝试在水库中投放以藻类和浮游动物为食的鲢鱼和鳙鱼，对该水库生态系统进行修复，取得了明显效果。

1）在该水库生态系统组成中，引起“水华”的藻类属于生产者。 水库中各种生物共同构成（生物）群落。

2）为确定鲢、鳙的投放量，应根据食物网中的营养级，调查投放区鲢、鳙的食物的生物积累量（在本题中指单位面积中生物的总量，以t／hm2表示）；为保证鲢、鳙的成活率，应捕杀鲢、鳙的天敌。

3）藻类吸收利用水体中的N、P 元素，浮游动物以藻类为食，银鱼主要以浮游动物为食。 由图1可知，将鲢、鳙鱼苗以一定比例投放到该水库后，造成银鱼生物积累量明显下降， 引起该变化的原因是鲢、鳙与银鱼在食物上存在竞争关系。

图1

4）投放鲢、鳙这一方法是通过人为干预，调整了该生态系统食物网中相关物种生物积累量的比例，从而达到改善水质的目的。

5）鲢鱼和鳙鱼是人们日常食用的鱼类。 为继续将投放鲢、鳙的方法综合应用，在保持良好水质的同时增加渔业产量， 以实现生态效益和经济效益的双赢， 请提出两条具体措施： 定期适度捕捞鲢、鳙；定期合理投放鲢、鳙；控制性捕杀鲢、鳙的捕食者；控制人类活动（工业、农业、旅游等）对该水库生态环境的负面影响。

对于第31 题的第2 问第1 空“食物”和第4问“比例”，多数学生无法正确回答。 这2 个空均要依据“生态系统能量流动原理”。 第2 问是应用水平的考查，投放多少鲢、鳙的鱼苗当然要依据能量流动规律，需要观测其食物的生物量；第4 问整句题干都在评价将生态学原理应用于这项生态工程建设的效果，属于思辨水平的考查，考生若能深入理解生态系统能量流动原理， 从营养级之间捕食关系的角度思考，应能准确填出“比例”2 个字。

但遗憾的是学生不能正确解答。原因是什么？学生的反映是不知道题干在问什么， 不明确答题的方向，其本质是学生的生态学观念薄弱。生态学强调的是“关系”，生物与生物、生物与无机环境间紧密联系、相互影响。 要将事物放在“关系”中去认识。 任何种群数量的变动都离不开它的生存环境， 而影响种群数量变动的直接因素就是食物和天敌。所以，深刻领悟生态学思想观点的学生稍加思索就应知道如何答题，投放多少鲢、鳙的鱼苗当然首先要关注其食物的生物量。 学生拥有生态学的观点，则很容易正确解答。

生态系统可用系统论的思想进行研究。 系统是由若干要素以一定结构形式连接构成的、 具有某种功能的有机整体。在这一表述中包括了系统、要素、结构、功能4 个关键词。 系统强调整体与局部、 局部与局部、 整体与外部环境之间的有机联系。 研究任何一个自然系统，无论是细胞、个体、种群、群落、生态系统，都可从认识其结构、成分入手，分析成分之间、系统与环境之间的相互作用和相互关系，从而认识系统的功能。生态学研究的就是“关系”，生态学的试题也必然考“关系”，现实生活中的生态学问题也是处理好“关系”。 上述第31 题中有关生态工程的建设就是现实生活中的真实问题。 人类活动使N、P 大量排入水体，其作为藻类的营养物质必然引起藻类的大量繁殖，从而产生“水华”，使原来水体生态系统的结构和功能遭到破坏。 人们运用 “生态系统能量流动原理”，利用捕食关系，适量引入捕食者以消除水华带来的影响，同时，这种引入因竞争关系也使水体中银鱼数量减少。

教师在日常的课堂教学中就应渗透系统论的观点，引导学生将事物放在关系中去认识，例如，“种群”单元的教学，不应只局限于构建种群变动的数学模型，更要强调影响这一模型构建的因素，将种群放在大的关系中去理解。 研究生命系统内部、生命系统与环境之间的相互关系，是生命科学研究的重要内容。

2 学科思想帮助透视试题的本质

站在学科思想的高度审视高考试题时，有“透彻”和“居高临下”的感觉。 例如，2018年全国Ⅰ卷第29 题：

1）大自然中，猎物可通过快速奔跑来逃脱被捕食， 而捕食者则通过更快的奔跑来获得捕食猎物的机会， 猎物和捕食者的每一点进步都会促进对方发生改变，这种现象在生态学上称为协（共）同进化。

2）根据生态学家斯坦利的“收割理论”，食性广捕食者的存在有利于增加物种多样性， 在这个过程中， 捕食者使物种多样性增加的方式是捕食者往往捕食数量多的物种， 为其他物种的形成腾出空间。

3）太阳能进入生态系统的主要过程是绿色植物通过光合作用将光能转化为化学能， 分解者通过呼吸作用将动植物的遗体残骸和动物的排遗物中的有机物分解来获得生命活动所需的能量。

此题的第1 问和第2 问涉及生物之间的关系问题。捕食者与被捕食者的协同进化过程，就是在长期相互选择、相互作用的过程中实现的。食物网中捕食者的存在控制着某些优势物种的数量，为其他生物腾出生存空间，增加了生物的多样性。如果去除捕食者，没有了捕食者的控制，这个优势种就会排挤掉其他物种， 使该地域的物种多样性下降。生态系统是一个关系网，所谓“牵一发动全身”。在对生态系统中各种关系没有搞清楚时， 变动某个因素可能会带来不可预知的后果。 第3 问考查生命观念的“物质与能量观”。 对于地球上的生命系统来说， 光合作用是最重要的物质转变和能量转换过程， 呼吸作用是生命用以捕获有机分子共价键中的能量，维持其生命活动的重要生理过程。此题考查了光合作用和呼吸作用的价值， 不是考细节，而是考查“上位概念”的价值和意义，考查学生对生命本质的理解和认识。 学生没有学科思想可能也能回答这道题， 但从学科思想的高度审视这道题，能将问题看得更透彻。

3 回归学科思想的教学有助于问题解决

学科思想是学科上位的思想观念， 它的普适性决定了其可以指导认识具体问题。例如：2018年北京高考第30 题，解题时运用“进化与适应观”，使人容易想到水稻和稻瘟病菌之间的“军备竞赛”。又如，上课讲到“箭毒蛙”能分泌很强的毒素，以自身醒目的颜色作为警戒色， 可吓退许多捕食者。学生提问：“那箭毒蛙是否有天敌？ ”怎样解答这个问题？ 依据生态学和进化论的思想推测，必然存在克服这种毒素的捕食者。 一种叫Leimadophis epinephelus 的蛇，能抵抗箭毒蛙的毒素。蛇与蛙经历了漫长的演化攻防战，结果，箭毒蛙的毒性越来越强，蛇也进化出更强的抗毒性，真所谓自然界的“相生相克”。 无论试题如何千变万化， 学科思想都是根本。

高考试题的素材通常选自人类生产、 生活中面临的实际问题， 意在考查学生面对真实生活中的问题时所表现的观点、立场和决策能力。围绕学科思想教学也不仅局限于解题， 而是为学生解决未来生活中的真问题提供正确的思想方法。 布鲁纳在其《教育过程》一书中谈到：“学校课程和教学方法应该同所教学科里的基本观念的教学密切结合起来，学生所学到的观念越是基本，则这些观念对新问题的适用性就越广”［1］。 这里的“基本观念”即指学科思想。 学科思想是教学的灵魂［2］，生物学教学要回归生物学科的学科思想。