基于核心素养下的高考生物实验命题特点及教学启示

【摘 要】本文对近年全国高考生物卷（Ⅰ 卷）在生物实验命题上的变化趋势及特点进行分析，提出三个方面的教学启示，在教学中要重视并活学活用教材实验以形成探究的思维品质，注重基于生物学核心概念的实验教学以回归生物学实验科学学科本位，精讲精练以强化对审题能力和答题规范的训练。

【关键词】高中生物 核心素养 实验教学 探究能力

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2019）02B-0155-03

把学科核心素养作为课程目标的核心地位是新一轮课程改革以落实“立德树人”为教育根本的重要手段。普通高中生物核心素养是学生通过学习实践生物学知识所形成的生命观念、理性思维、科学探究、社会责任为主的能力及内在品质，它是根植于内心深处的方法论和世界观，当学生所学的生物知识逐渐遗忘时，学生仍可通过科学的生命观、理性的思维方法去认识和探索世界。另外，生物学本就是一门实验科学，所有的生命现象、生物学原理都是科学家通过实验验证、探索而来。实验是生物学重要的研究方法。伴随新一轮课程改革，作为高中教育最为重要的指挥棒—— 高考，近年来更注重通过生物实验命题来检验学生的学科核心素养。本文着重分析近年生物全国高考卷（Ⅰ 卷）在倡导学科核心素养培养背景下实验命题变化的趋势和特点，及其对高中生物教学的启示。

一、高考生物实验的命题趋势及特点

（一）弱化陈述性知识的考查，着力于实验背景下学科核心素养呈现

2016  年之前的全国生物卷中对陈述性知识的考查比较多，这对于大部分学生来说，只需把教材知识记牢，就能取得一个较好的成绩。对于全体学生而言，生物相对物理和化学往往会有一个相当可观的平均分。但这样的试题区分度也是最低的。那些善于理性思维但不爱死记硬背的学生在生物上面就体现不出优势。这与高考选拔性的考试性质是相背离的。因此从 2016 年开始，高考生物大幅删减了陈述性知识的考查，回归实验探究学科本位，注重学科核心素养的形成。2017 年的试卷中陈述性知识的比例更是降到只有可怜的 14 分左右。但全卷中涉及生物学实验的，仅选择题就有 3 题占 18 分;另外第一道生物大题（第 29 题）开门见山就是实验设计;第 30 题高考传统核心考点光合作用也是置于实验情景中进行考查;选做题第 38 题也对课本艾弗里经典实验进行了本质探究。这些题目很少是通过纯粹的记忆就能作答，学生必须结合试题的情景做出分析判断。综合相关试题来看，主要有以下特点：①题干设计上多以生物学实验为新情景，题干文字阅读量较以往有所加大，考查学生阅读、审题、分析、归纳能力;②基于实验过程和结果的图表设问，图文转换能力要求提升，考查学生逻辑推理能力;③立足以教材经典生物学实验为原型设计实验，考查学生合理的知识迁移与应用能力。分析归纳、逻辑推理是理性思维素养的展现，设计实验则是基于生命观念的科学实践。总体来说，试卷充分体现了对学生核心素养的检验。

（二）分层的能力设计，注重发掘每一个思维的闪光点

高考毕竟是一场面向全体学生的选拔性考试，并不只是“天才”一个人的专属舞台。2017 年的生物全国高考卷（Ⅰ 卷）实验命题对学生能力考查层次分明。试卷中所涉及实验命题的题目可明显分为三个等级的能力层次。

1.低层次实验能力要求，立足于教材实验本身，如下题。

〖例1 〗（2017 全国理综 I 卷第 2 题）下列关于细胞结构与成分的叙述，错误的是（  ）

A.细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测

B.检测氨基酸的含量可用双缩脲试剂进行显色

C.若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色

D.斐林试剂是含有 Cu2+ 的碱性溶液，可被葡萄糖还原成砖红色

试题分析：本题以《考试大纲》所列高中生物教材中的实验内容设问，考查学生对教材中重要实验的实验原理、操作及结论的掌握情况，学生能力要求主要是识别和重现，难度等级偏低。答案为 B 选项。

2.中层次实验能力要求，基于生物学核心知识点创设实验情景，如下题。

〖例 2〗（2018 全国理综 I 卷第 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，每隔一段时间测定各组细胞数，结果如图所示（图略）。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，繼续培养

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

试题分析：本题通过创设对照实验情景作为题干，考查学生对实验现象、结果进行分析和解释的能力，并验证简单生物学事实的能力，难度中等。答案为 C 选项。

3.高层次实验能力要求，源自于经典实验原理的迁移运用，如下题。

〖例 3〗（2017 全国理综 I 卷第 29 题）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为 RNA 病毒和 DNA 病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。

假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出（1）实验思路;（2）预期实验结果及结论即可。（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）

试题分析：本题通过要求学生设计实验利用同位素标记法确定病毒的遗传物质是 DNA 还是 RNA 考查学生对生命的物质基础认识（DNA 和 RNA 的化学组成区别）、科学实验技术的应用（同位素示踪法、标记物的选择）、教材《T2 噬菌体侵染细菌实验》的实验原理的理解及合理迁移应用。该题充分体现了学生对生物学问题进行探究的能力，实属对学生高层次实验能力考查。

（三）回归生物学实验科学学科特点，凸显科学探究能力

放眼 2017 年全国理综 I 卷全卷，科学探究性的题目越来越多。像历年热点光合作用、遗传规律都置于基于实验创设的新情景下进行考查。如 30 题第（2）问要求学生对改变实验条件后植物有氧呼吸增加的原因分析。这就要求学生在面对实验新情景下，对题干信息准确分析判断，对所学相关知识理解迁移运用并组织语言准确表述。再如 32 题第（2）问证明基因所在染色体的位置就是以教材摩尔根实验为原型，考查学生对实验进行合理假设并预期相应结果的能力，充分体现科学的方法论的应用。生物学本就是实验科学，一切生物学知识皆以实验探索而来。相较于以往试题局限于“是什么？”实验命题则能更接近“为什么？”“怎么用？”无论未来高考如何改，凸显学科的探究能力、深入知识的本质是生物未来命题的趋势。

二、教学启示

（一）重视教材实验的活学活用，形成探究的思维品质

生物高考说明中对实验考查的目标和要求是“使用恰当的方法验证简单的生物学事实，并能对实验结果进行解释和分析”。具体而言就是，一方面学生能够设计简单的生物学实验，另一方面对实验结果进行解释和分析。近年的高考全国卷试题已向高中生物学课堂教学释放出信号：学生的理性思维、科学探究是在分析和解决具体问题的过程中逐渐培养出来的。目前高中生物学课堂教学中普遍存在的“实践基本靠想，实验基本靠背”的做法，与现实的高考改革的要求是背道而驰的。对教材中科学探究性实验，如果只停留在死记硬背的层面上，那么考试中就会出现大量的生搬硬套的现象。教师对教材实验的教学目标不能只停留在学生能熟记实验原理、实验操作、实验结论的低层次能力目标上，更要关注其思维品质的养成，特别是探究实验的能力培养。这就要求教师要对教材实验进行充分挖掘和适当拓展。首先，对实验原理的教学要让学生知其然，更要使其知其所以然。如叶绿体色素提取分离实验中加入 CaCO3 能防止叶绿素被破坏。很多学生学到这里内心是带有疑问的——叶绿素为什么会遭到破坏？其实这个知识点背后蕴藏着一个重要的实验原则：要考虑当生物组织细胞在遭到破碎时，如何避免所释放的其他物质与待分离的成分发生化学反应。如果教师不做适当补充解释，那么学生就只能死记硬背。当遇到类似从胰腺中提取胰岛素的问题时，学生就不会迁移应用了。其次，重视探究实验中学生的主体地位。避免教师演示，学生模仿。教师要基于学生已有的知识能力水平创设情景，给学生充分的思考和探索空间，培养学生的探究实验能力。只有这样，当学生在面对高考生物中的实验设计题时才会思路清晰，下笔有神。

（二）注重基于生物学核心概念的实验教学，回归生物学实验科学学科本位

生物学中的每一个核心概念都是经过无数科学家经历大量观察、实验证明而来。如果教师在核心概念的教学中脱离实验背景、照本宣科，那么学生对概念的理解是空洞的。因此在教学过程中，对教材中的核心概念形成的相关实验材料要着重分析。如在光合作用探索历程的相关实验教学过程中，教师要巧设问题引导学生分析实验现象，得出相关结论，使学生在思考、探索的过程中不断内化、形成光合作用的概念，而不是教师灌输给他的一段苍白的文字。对教材中缺少相关实验材料的重要概念，要在日常的教学中创设条件，组织以探究为特点的主动学习场景，把教材中的核心概念和重要知识融入学生的探究学习过程中。如“有氧呼吸过程”的教学，在设计时，可以以探究实验作为资料分析。

〖例 4〗（实验情景创设）实验一：使用差速离心法，获得以下结构，加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管，变化情况 （常温）：

1 号试管（只含线粒体）：葡萄糖的量不变;

2 号试管（只含细胞质基质）：葡萄糖的量减少，有丙酮酸（C3H403）生成;

3 号试管（有线粒体和细胞质基质）：葡萄糖的量减少，有 CO2、H2O 生成。

〖学生分析〗

推论 1：葡萄糖不能被线粒体分解。

推论 2：葡萄糖在细胞质基质中分解，生成丙酮酸，释放少量能量。

推论 3：丙酮酸在线粒体中分解产生 CO2，H2O。

以上活动让学生通过主动分析，加深理解，促进概念生成。真正加强和完善生物学核心概念实验教学，不仅有助于学生多维度理解概念，而且有助于学生形成理性思维的习惯，提升学生理性思维的品質，提高学生实验设计能力和科学探究的能力。

（三）精讲精练，强化对审题能力和答题规范的训练

2017 年的高考生物实验命题主要考查形式为，基于实验图表的实验结论分析，基于实验创设情景下的实验技术迁移应用，以教材重要经典实验为原型的实验思路设计。学生的明显感觉是，阅读量和书写量都明显增加，考试时间不够用。因此平时训练时就要针对性地选题。要强化审题，就审题而言，首先准确，其次迅速。在审题过程中要清楚已知信息，标注好关键词。答题要规范，要引导学生善用生物学专业术语、基本原理解题，切莫胡乱编造，在保证要点完整的基础上追求语言简练。

【参考文献】

[1]张兴宇.考查核心概念，体现核心素养—— 2017 年高考全国理综卷Ⅰ生物试题特点分析与教学建议[J].福建教育，2017（28）

[2]周予新，石玉珍.2017 年全国Ⅰ卷理综生物学 29 题失分及错因探析[J].生物学教学，2017（12）

【作者简介】徐青松（1983— ），男，中学生物一级教师，任教于广州市第六十五中学，广州市白云区骨干教师培养对象，主要研究方向：高中生物教学法。

（责编 卢建龙）