“創(chuàng)新”試題編制的信息來源

四川

創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是一個國家發(fā)展的不竭動力，也是學(xué)校教育的不懈追求。學(xué)科教育創(chuàng)新需要先進的教學(xué)理念導(dǎo)航，需要創(chuàng)新的習(xí)題作為支撐，教師可以通過研究“創(chuàng)新”試題的選材，嘗試編制創(chuàng)新性的習(xí)題，從而開闊學(xué)生視野，活躍學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。在此，筆者對“創(chuàng)新”試題選編的信息來源作以探討：

一、教材內(nèi)容的延伸

教材是傳授知識，培養(yǎng)能力的載體，充分挖掘教材內(nèi)容，才能溫故而知“新”。通過編制緊扣書本的創(chuàng)新性習(xí)題，延伸教材知識內(nèi)容，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的思維，提升學(xué)科素養(yǎng)。如人教版教材必修1第5章關(guān)于“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”這一節(jié)中，在影響酶促反應(yīng)速率的因素中，除了提到溫度和pH外，在習(xí)題中又增加了底物濃度與酶濃度對酶促反應(yīng)速率的影響。對此，教師還可以補充一些抑制劑對酶促反應(yīng)速率影響的有關(guān)知識，見例1：

【例1】除了溫度和pH對酶活性有影響外，一些抑制劑也會降低酶的催化效果。圖1為酶作用機理及兩種抑制劑影響酶活性的機理示意圖，圖2為相同濃度酶溶液在無抑制劑、添加不同抑制劑的條件下，酶促反應(yīng)速率隨底物濃度變化的曲線。下列說法不正確的是 （ ）

圖1

圖2

A.非競爭性抑制劑降低酶活性的機理與高溫、低溫對酶活性抑制的機理相同

B.據(jù)圖1可推測，競爭性抑制劑與底物具有類似結(jié)構(gòu)而與底物競爭酶的活性位點

C.底物濃度相對值大于15時，限制曲線甲酶促反應(yīng)速率的主要因素是酶濃度

D.曲線乙和曲線丙分別是在酶中添加了競爭性抑制劑和非競爭性抑制劑的結(jié)果

【答案】A

【分析】該題的創(chuàng)新之處在于將競爭性抑制劑和非競爭性抑制劑抑制酶活性的原理用模式圖表示，抑制劑影響酶代謝的速率用曲線圖表示，以考查學(xué)生分析、處理信息的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)。解題的關(guān)鍵在于理解競爭性抑制和非競爭性抑制影響酶活性的作用機理。

二、課后習(xí)題的拓展

人教版教材的每節(jié)內(nèi)容后都有一部分練習(xí)題，這些練習(xí)題都比較典型，既能緊扣教材又具有很大思維性。受教材篇幅等諸多因素的限制，課后所列試題的設(shè)問不多，題目的容量也不大，但若是教師能把課后的練習(xí)題加以改變，使題目的內(nèi)涵和外延得到補充，就能增加題目容量、難度、鞏固性和思考性，從而培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的思維。如人教版教材必修2第4章第1節(jié)“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”的課后有這樣一道拓展題“假設(shè)編碼亮氨酸的密碼子CUA中的一個堿基發(fā)生了改變，可能的變化：第1個堿基C變成了U、A或G；第2個堿基U變成了C、A或G；第3個堿基A變成了U、C或G。請分析在這9種可能的變化中，哪幾種變化確實引起了氨基酸的變化。通過這個實例，你認(rèn)為密碼的簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義？”，結(jié)合以上描述可對該題做如下拓展變化：

【例2】人類的正常血紅蛋白（HbA）β鏈第63位氨基酸是組氨酸，其密碼子為CAU或CAC。當(dāng)β鏈第63位組氨酸被酪氨酸（UAU或UAC）替代后，出現(xiàn)異常血紅蛋白（HbM），導(dǎo)致一種貧血癥；β鏈第63位組氨酸被精氨酸（CGU或CGC）所替代而產(chǎn)生的異常血紅蛋白（HbZ）將引起另一種貧血癥。

（1）寫出正常血紅蛋白基因中，決定β鏈第63位組氨酸密碼子的堿基對組成。

（2）在決定β鏈第63位組氨酸密碼子的DNA三個堿基對中，任意一個堿基對發(fā)生變化都將產(chǎn)生異常的血紅蛋白嗎？為什么？

【分析】該題是對教材習(xí)題的進一步拓展，有效地考查了學(xué)生的生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究等素養(yǎng)。根據(jù)中心法則，基因中堿基的排列順序決定了信使RNA中的堿基排列順序，信使RNA進入細胞質(zhì)后與核糖體結(jié)合，指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。血紅蛋白異常的根源是基因中堿基對的排列順序改變。由于組成蛋白質(zhì)的氨基酸只有20種，而遺傳密碼子有61種，故一種密碼子決定一種氨基酸，而一種氨基酸可由多種密碼子決定。由于信使RNA的堿基是以DNA分子的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成的，根據(jù)密碼子和堿基互補配對原則，可得出DNA模板鏈的堿基組成GTA或GTG。由于組氨酸的密碼子有多種，所以決定組氨酸的第三對堿基發(fā)生A-T→G-C或 G-C→A-T的變化后，產(chǎn)生的遺傳密碼為CAC或CAU，仍然是組氨酸的密碼子，因而不影響血紅蛋白的合成。

三、歷史研究的回放

生物學(xué)的發(fā)展史，就是一部科學(xué)觀點和科學(xué)方法不斷發(fā)展完善的歷史，對生物學(xué)史中的研究題材進行創(chuàng)新改編，不僅能對學(xué)生進行科學(xué)史教育，還能提升學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。如講完人教版教材必修3“高等動物的神經(jīng)調(diào)節(jié)”有關(guān)內(nèi)容后，可聯(lián)系前蘇聯(lián)生理學(xué)家巴甫洛夫在研究條件反射的建立時設(shè)計的實驗，改編試題如下：

【例3】生理學(xué)家巴甫洛夫，用手術(shù)從狗的唾液腺導(dǎo)管處引出瘺管到體外，然后做了以下實驗：

①給狗喂食，有唾液從瘺管流出。

②單以鈴聲刺激狗，瘺管中無唾液流出。

③每次喂食前先響一次鈴，然后再喂食物，如此重復(fù)多次后，若只響鈴不喂食，也有唾液從瘺管流出。

④若只響鈴不喂食物，則唾液流出逐漸減少，如此重復(fù)多次后，便再無唾液流出。

由以上實驗，可說明：

（1）在①過程中，狗的神經(jīng)活動方式是_______ 。③過程中，鈴聲之所以引起唾液分泌，是因為鈴聲成了______ ，對鈴聲發(fā)生反應(yīng)的神經(jīng)活動屬于_____________ 。

（2）④操作說明________________________________________________________ 。

（3）圖3中哪項S段的唾液分泌屬于條件反射（ ）

圖3

【答案】（1）非條件反射 條件刺激 條件反射 （2）條件反射長期失去非條件刺激的強化就會逐漸消退 （3）C

【分析】該題以條件反射的建立這一經(jīng)典實驗為題材命制試題，考查學(xué)生對條件反射建立過程的理解應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。其創(chuàng)新之處在于（3）小題，用圖形來直觀表示抽象的條件反射的建立，有利于考查學(xué)生的科學(xué)思維能力。

四、科技熱點的挖掘

教師把生物學(xué)教學(xué)與社會生產(chǎn)、生活緊密聯(lián)系起來，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注高科技的發(fā)展?fàn)顩r，這是當(dāng)前核心素養(yǎng)教育的一大趨勢。適時挖掘科技熱點知識與教材知識的連接，構(gòu)思創(chuàng)新性試題，不僅能促進“STS”教學(xué)目標(biāo)的實施，更能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。如2017年9月25日，國家水稻新品種與新技術(shù)展示現(xiàn)場觀摩會上，袁隆平宣布一項重大突破成果——水稻親本去鎘技術(shù)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)水稻本身擁有的某些獨特基因，使水稻根系吸收土壤中鎘的能力較強，一旦人直接食用這些鎘米，或者家禽等食用后在體內(nèi)富集，再通過食物鏈進入人體，都會引起慢性中毒，嚴(yán)重威脅人類健康。把親本中含鎘或者吸鎘的基因“敲掉”，對人類健康至關(guān)重要。對此，結(jié)合教材內(nèi)容，可編制如下試題：

【例4】2017年9月，我國科學(xué)家袁隆平宣布了兩個水稻新品種：一是把吸鎘的基因敲除的“低鎘稻”，二是耐鹽堿的“海水稻”。有關(guān)遺傳分析如下表。

注：B+表示轉(zhuǎn)入的耐鹽基因，C-表示吸鎘基因被敲除，普通水稻不含耐鹽基因且含有吸鎘基因，基因型用B-B-C+C+表示。B+對B-為顯性，C+C-表現(xiàn)為中鎘稻。

請據(jù)此回答下列問題：

（1）對水稻（2N=24）基因組測序時，應(yīng)測_______條染色體上的基因序列，導(dǎo)入耐鹽基因所用的工具酶有________。

（2）若海水稻為純合子，有可供選擇的低鎘水稻，為獲得穩(wěn)定遺傳的低鎘耐鹽水稻。請設(shè)計雜交育種過程，用遺傳圖解表示，寫出包括親本在內(nèi)的三代即可，并作簡要的文字說明。

【答案】（1）12 限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶

【分析】該題以我國科學(xué)家袁隆平的研究成果為素材，考查學(xué)生對基因工程、遺傳變異等有關(guān)知識的理解掌握情況，既考查了學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究，又培養(yǎng)了學(xué)生的社會責(zé)任感。其創(chuàng)新之處在于通過所給信息，讓學(xué)生推測雜合子海水稻的基因型，并選擇親本設(shè)計雜交育種過程，來培育新品種。

五、高考試題的改編

近年來，由于個別省份自主命制高考試題，每年命制的生物學(xué)高考試題有十多套。這些高考試題，凝聚了命題專家們的心血，蘊含了豐富的生物學(xué)知識和解題技巧，是一筆非常寶貴的財富。教師在演練高考真題的同時，加大對高考試題的研究和改編，可獲得大量創(chuàng)新試題編制的素材。以下題為例：

【例5】圖4表示某基因的一個片段，該片段所編碼蛋白質(zhì)的氨基酸序列為“甲硫氨酸-精氨酸-谷氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸”（AUG是起始密碼，決定甲硫氨酸）。請回答下列問題：

圖4

（1）形成上述蛋白質(zhì)的氨基酸序列要經(jīng)過_________兩個階段，如果序列中箭頭所指堿基對G/C缺失，該基因上列片段編碼的氨基酸序列為____________________________________________ 。

（2）若該基因發(fā)生突變，導(dǎo)致箭頭所示堿基對的左側(cè)插入了70對核苷酸，使該片段轉(zhuǎn)錄出的mRNA出現(xiàn)終止密碼（終止密碼有UAG、UGA和UAA）。則突變基因轉(zhuǎn)錄的 mRNA 中，終止密碼為_______________ ，突變基因表達的蛋白含_______________ 個氨基酸。

【答案】（1）轉(zhuǎn)錄、翻譯 甲硫氨酸—精氨酸—谷氨酸—精氨酸—甲硫氨酸 （2）UGA 28

【分析】該題材料取自2007年四川省高考理綜生物學(xué)遺傳試題和2016年四川省高考理綜生物學(xué)遺傳試題，試題做了深度變換。試題的創(chuàng)新之處在于學(xué)生要根據(jù)起始密碼AUG，找出轉(zhuǎn)錄的模板鏈，再根據(jù)堿基互補配對原則獲得相應(yīng)氨基酸的密碼子，然后應(yīng)用這些密碼子來解答由于G/C堿基對缺失后所決定的蛋白質(zhì)的氨基酸序列。試題考查了學(xué)生對分子遺傳學(xué)有關(guān)知識的理解應(yīng)用能力，靈活性強。特別是第（1）題第2空和第（2）題的兩個空，需要考生在掌握教材有關(guān)知識的基礎(chǔ)上來靈活解決實際問題，考查了學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)，試題難度較大，有較好的區(qū)分度。

總之，編制試題是教師的一項重要工作，作為教師要善于收集素材，關(guān)注熱點，精選角度，命制創(chuàng)新性試題，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。命題時不僅要注重考查學(xué)科核心知識的掌握、學(xué)科核心素養(yǎng)的落實，還要注意語言精練、準(zhǔn)確，防止偏、難、怪試題的出現(xiàn)。