浅谈高中生物学问题情境化命题的实施策略——以2019 年生物技术及社会热点为例

山东

当前高考要应对两大类问题情境：现实问题情境（又称社会生活生产实践情境）与学术探索情境（又称学习探索情境）。“ 情境”即“问题情境”，指的是真实的问题背景，是以问题或任务为中心构成的活动场域。“情境活动”是指人们在情境中所进行的解决问题或完成任务的活动。《中国高考评价体系》实现了高考的“三个转变”：在教育功能上，实现了高考由单纯的考试评价向立德树人重要载体和素质教育关键环节的转变；在评价理念上，实现了高考由传统的“知识立意”“能力立意”评价向“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”综合评价的转变；在评价模式上，实现了高考从主要基于“考查内容”的一维评价模式向“考查内容、考查要求、考查载体”三位一体评价模式的转变，将考查目标凝练为“核心价值、学科素养、关键能力、必备知识”这四点。教师教学中应该重视利用各种途径获取信息资源，开发、利用、命制能够体现学科核心素养的生物试题，使学生达到《中国高考评价体系》中需要达到的情怀、能力和知识要求。

1.山东省2020年高考模拟题中情境化命题分析

该套试题的突出特点是利用了当前社会热点话题和大量生物技术情境，要求学生在短时间内阅读大量材料，迅速从题干中获取、分析信息，并且利用所学知识进行迁移应用。比如22 题提供白纹伊蚊与登革病毒新情境，重点考查种群、生态系统的相关知识，设问科学、合理，能够很好地考查学生分析问题的能力，尤其是最后要求设计方案，很好地突出了对学科核心素养中科学思维、科学探究和社会责任的考查。18 题以桥本氏甲状腺炎为情境，考查了甲状腺激素的功能以及自身免疫疾病相关知识，考查学生分析问题、解决问题的能力。21 题直接以2019 年诺贝尔生理学或医学奖为情境设置填空题，当氧气水平下降时，一种名为低氧诱导因子（HIF-1α）的蛋白质复合体的水平会升高。在正常氧气水平下，HIF-1α 合成后会被快速降解；但在低氧情况下，会逐渐累积。关键在于，这一复合体绑定在促红细胞生成素（EPO，一种由肾脏和肝脏分泌的激素）基因附近的DNA 片段上。本题文字和图像的信息量都很大，考查基因表达、细胞分化的相关知识，考查学生获取信息、分析信息和解决实际问题的能力；本题中的“原因是” “ 思路是”两大设问，考查学生的科学思维、科学探究和语言表达能力。

2.试题命制策略

2.1 以爱国情怀、社会责任、健康生活作为试题的主要素材

《中国高考评价体系》明确了高考“立德树人、服务选才、引导教学”的核心功能，以立德树人统领服务选才和引导教学，把理想信念、爱国主义、品德修养、奋斗精神等融入考查内容，加强对社会主义核心价值观的考查。

【例1】新型冠状病毒肺炎（以下简称新冠肺炎）疫情暴发以来，为了更大限度提升疫苗研发的成功率，科研攻关组布局了5 条疫苗研发技术路线（病毒灭活疫苗、核酸疫苗、重组蛋白疫苗、腺病毒载体疫苗和减毒流感病毒载体疫苗）。其中，腺病毒（呼吸道、胃肠道、肝脏等均可感染）载体疫苗已于3 月底完成了一期临床试验受试者的接种工作，并于4 月9 日开始招募二期临床试验志愿者，这是全球首个启动二期临床研究的新冠疫苗品种。以下说法错误的是 （ ）

A.疫苗接种到机体，可以刺激机体的免疫反应，产生抗体，达到保护作用

B.腺病毒载体疫苗的制备采用了基因工程的技术

C.该疫苗保留了新冠病毒的抗原蛋白特性，但是不能侵染细胞，使人致病

D.该技术的核心步骤是需要构建基因表达载体，利用天然腺病毒直接作为运载体

【答案】D

【试题分析】本题以新冠肺炎为立足点，考查新冠病毒疫苗的制备原理、腺病毒载体的常识、体液免疫的知识。解答该题需要联系选择性必修3 现代生物科技专题中的基因工程课题相关知识并且需要从题干中获取背景知识。腺病毒载体是一种常用的基因工程的运载体，由此判断该疫苗的研发过程属于基因重组的过程，将基因导入腺病毒中转运至受体细胞，从而表达出新冠病毒的相关抗原性蛋白质来制备疫苗。该疫苗不会使人致病，但是可以刺激机体通过体液免疫产生相应的抗体，进行预防。D 选项来源于题干信息——腺病毒对呼吸道、胃肠道、肝脏等均可感染。因此不能直接利用天然的腺病毒作为运载体，可以改造后使用，D 项错误。

本题针对疫苗的研发，考查了学生的信息获取、推理假设的能力。教师可以根据此题，给学生补充该腺病毒载体疫苗制备的具体过程及制备其他种类疫苗的原理。

【例2】患有DFNB9 耳聋的个体缺乏编码otoferlin 的基因，而otoferlin 是一种在听觉感觉细胞突触中传递声音信息必不可少的蛋白质，主要调节囊泡与突触前膜的融合和释放，缺少时突触在受到声音刺激时不能释放神经递质。科学家们通过在患有DFNB9 耳聋的成年小鼠模型的耳蜗内注射该基因，成功地将其听觉突触功能和听力阈值恢复到接近正常水平。以下说法正确的是 （ ）

A.基因可以通过控制蛋白质的合成来控制生物体的性状表现

B.otoferlin 本质上属于一种兴奋性的神经递质

C.该发现为DFNB9 患者的未来基因治疗试验开辟了新的途径

D.在患有DFNB9 耳聋的成年小鼠模型耳蜗内直接注射otoferlin 基因，属于体内基因治疗

【答案】AC

【试题分析】本题以科学家成功恢复了耳聋小鼠听力这一背景情境，考查了突触中神经传递、基因治疗、基因控制性状等相关知识，同时考查学生的知识迁移能力。B项可从题干获取信息——该蛋白主要调节突触前囊泡的释放，缺少时突触在受到声音刺激时不能释放神经递质，可得出otoferlin 不是神经递质。D 项考查基因治疗的基本过程，基因治疗需要构建基因表达载体，不能直接注射单独基因，该选项考查基础知识，学生能够对所学知识进行迁移。

2.2 立足“学习掌握”进行试题命制

“学习掌握”是指学习者在面对生活实践或学习探索问题情境时，进行有效输入、编码、储存各种形式的信息的综合品质。重点在于考查学生的信息获取、理解掌握、知识整合的能力。

【例3】科学家开发出一种三特异性抗体，它能够与多发性骨髓瘤（MM）细胞表面的CD38 抗原，以及T 细胞表面的CD3 和CD28 抗原结合。激活CD28 受体能够刺激Bcl-xL 蛋白的表达，Bcl-xL 可以帮助阻断T 细胞凋亡，从而延长T 细胞的活性。以下说法错误的是 （ ）

A.三特异性抗体和抗原特异性的识别和结合，属于体液免疫的过程

B.该过程体现了抗体可以作为信号分子，增强机体的细胞免疫

C.该过程体现了细胞凋亡的根本原因是细胞内BclxL 蛋白的作用

D.癌变细胞的细胞膜表面的化学物质会发生改变

【答案】C

【试题分析】本题以三特异性抗体为背景情境，考查学生对抗体、细胞凋亡、体液免疫、细胞免疫等相关知识的掌握情况。同时考查学生在具体情境下灵活运用知识的能力。三特异性抗体与MM 细胞表面的CD38 抗原结合，属于体液免疫。该抗体可以与T 细胞结合，通过刺激BclxL 蛋白的表达，Bcl-xL 可以帮助阻断T 细胞凋亡，从而延长T 细胞的活性，体现了该抗体作为信号分子，可激活T 细胞中某种蛋白质的表达，增强机体的细胞免疫。结合癌细胞的清除是通过细胞免疫中效应T 细胞的作用，推理出存在细胞免疫的过程。C 项中细胞凋亡的根本原因是基因所决定的细胞编程性死亡，考查细胞凋亡的概念。

【例4】研究人员通过编码大肠杆菌使其生成一种称为“L-DOPA”的氨基酸（在该氨基酸结构上加入保护基团邻硝基苯），该受体菌所合成的贝类蛋白（贝类动物足部能分泌一种具有极强黏附性的蛋白）的黏合性只有在UV 照射下才被激活。获取的可医用贻贝超级生物胶可用于骨折愈合。以下说法不正确的是 （ ）

A.该项技术利用的原理是基因重组

B.受体细胞选大肠杆菌因其繁殖速度快、遗传物质少，可以直接合成有活性的生物胶

C.可用这种生物胶封闭皮肤伤口和其他组织损伤

D.该技术的优点在于不仅可使大肠杆菌生产足量的贻贝黏蛋白，还可避免自身黏着

【答案】B

【试题分析】本题以研究人员通过编码大肠杆菌获取可医用贻贝超级生物胶，用于伤口和骨折愈合为情境，考查基因工程的相关知识和学生获取信息的能力。B 项受体细胞为原核生物，贝类蛋白是一种分泌蛋白，需要内质网、高尔基体的加工包装。大肠杆菌产生的蛋白没有生物活性，需要进一步地加工和改造。由题干中信息——贝类蛋白黏合性只有在UV 照射下才被激活，可以得出该技术可避免大肠杆菌自身黏着。

2.3 重视社会热点问题和生物技术新情境的开发利用

高考内容的问题情境是以纸笔形式进行建构的，通过选取适宜的素材再现学科理论或者呈现真实社会环境下的实际问题，考查学生运用必备知识和关键能力去解决实际问题，全面综合展现学科核心素养水平。通过合理呈现试题情境，设置新颖的试题呈现方式和设问方式，考查学生完成开放性或探究性任务的能力。

【例5】植物是通过发出吸引或抑制特定微生物的化学信号来影响其根际微生物群的。研究人员通过对谷类植物进行改造，使其产生一种信号，可以与其根系周围细菌进行交流，使它们能够利用这些细菌来促进生长，包括提高固氮功能。以下说法错误的是 （ ）

A.该技术对提高营养不良土壤中栽培的作物产量以及减少大田化肥使用量有着巨大的应用前景

B.该项技术体现了生态系统中的信息传递可以调整生物的种间关系

C.与目标作物一样从化肥应用中受益的杂草，将不会从植物和微生物之间的关联中受益

D.涉及的细菌主要是指能够自养的根瘤固氮菌

【答案】D

【试题分析】在农业生物技术方面，研究人员利用合成生物学技术，设计出植物与其根际细菌之间的分子信号通路，有助于小麦和玉米等非豆类作物实现固氮。本题考查学生利用题干知识进行分析的能力。根瘤固氮菌的代谢类型属于异养需氧型。通过对谷类植物进行改造使其产生一种信号，可以与其根系周围细菌进行交流，提高固氮功能，减少化肥的使用，避免杂草的获益。

2.4 立足新旧教材差异的试题命制

新人教版教材与旧版相比，增加了很多新元素。比如生物技术方法、科学思维方法的介绍，也增加了一些学科交叉内容、最新的研究热点及进展。这一部分新增添的内容可能会成为以后考查的热点问题，应该引起师生的关注。

【例6】内共生起源学说认为，真核细胞的线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞内共生的细菌和蓝藻，即一个单细胞原核生物被另一个摄入，被吞入的生物被保留在宿主细胞的细胞质中。下列证据不能说明线粒体与细菌、叶绿体与蓝藻是具有同源性的是 （ ）

A.蓝藻的核糖体RNA（rRNA）不仅可以与蓝藻本身的DNA 杂交，而且还可与眼虫叶绿体的DNA 杂交

B.线粒体和叶绿体的核糖体与原核细胞的核糖体一致，是由30S 和50S 两个亚基组成

C.拥有先进的氧化代谢途径的好氧细菌在进化地位中占明显优势

D.线粒体、叶绿体外膜与宿主膜比较一致，内膜则分别同细菌和蓝藻的膜相似

【答案】C

【试题分析】本题来源于2019 年新教材人教版高中生物必修1《分子与细胞》第5 章第3 节“思维训练”中关于叶绿体和线粒体的起源，根据题干信息理解内共生学说。需要学生在掌握叶绿体和线粒体这两种细胞器相关必备知识的基础上，能够推理分析其分别与好氧细菌、蓝藻的同源性。C 项中好氧细菌在进化上占有优势，不会被单细胞厌氧原核生物吞入，从进化角度分析得出本项不符合内共生学说。该题使学生明白看待问题应该全面，要从不同的角度和立场分析，进行思维的辨析和碰撞。

【例7】关于光合作用和细胞呼吸的部分过程如图所示，以下说法错误的是 （ ）

图光合作用和细胞呼吸的部分过程

A.两者都是跨膜质子H+通过ATP 合酶蛋白驱动ATP合成的

B.在叶绿体基质和线粒体基质中都会积累一定量的H+，形成质子浓度差

C.两者过程中都会发生氧化还原反应

D.两者过程中都存在电子的传递过程

【答案】B

【试题分析】本题以光合作用和细胞呼吸的过程共性为命题点，引导学生关注两个过程的本质，找出其共同的特性，使学生明白两者并不是孤立的过程，让其体会物质与能量观。该题与化学知识联系紧密，涉及氧化还原反应得失电子的知识。考查生物学关于两者的反应场所的基本知识。B 项中水的光解过程发生在叶绿体类囊体腔内，因此类囊体膜内侧和线粒体两层膜的膜间隙中都会积累一定量的H+，形成质子浓度差。

试题命制情境形式很多，有生活情境、模拟情境、科技情境、实验试题情境等。试题命制的素材来源可以是生产、生活现象、演示实验、生命科学史、诗词、成语、神话小故事、童话小故事、科学新进展、新闻人物、社会热点等等。教师要善于发现、收集、积累，甚至创造教学素材，在教学中应该力求贴近生活、生产和社会。试题命制情境真实、生动而鲜活，可充分体现生物学科的课程性质和功能价值，引导考生关注社会生活中生物学议题。