全國(guó)中學(xué)生物學(xué)聯(lián)賽試題中文獻(xiàn)題的分析

趙錦程

(內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司第三中學(xué) 包頭 014030)

1 文獻(xiàn)題所占的比例呈上升趨勢(shì)

文獻(xiàn)題是指以科研論文為背景素材的試題。2016年和2018年的生物學(xué)聯(lián)賽(CHSBO)試題中出現(xiàn)大量的文獻(xiàn)題。2016年文獻(xiàn)題主要集中于試卷的第三部分，2018年文獻(xiàn)題主要集中于試卷的第一部分和第三部分(表1)。

表1 2016年和2018年全國(guó)中學(xué)生生物學(xué)聯(lián)賽試題中的文獻(xiàn)題分析

生物學(xué)聯(lián)賽命題的出發(fā)點(diǎn)是難度高于中學(xué)，并且更偏向于考查學(xué)生的各項(xiàng)能力。而多年來(lái)生物學(xué)聯(lián)賽試題以考查基礎(chǔ)知識(shí)為主，學(xué)生的學(xué)習(xí)方法更是偏重于記憶，導(dǎo)致生物學(xué)聯(lián)賽并沒(méi)有完全發(fā)揮出它應(yīng)有的作用。

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》提出生物學(xué)教學(xué)的四大核心素養(yǎng)，分別為生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任。也就是說(shuō)新的課程理念更加重視對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，這也必將是中學(xué)生物學(xué)教學(xué)改革的趨勢(shì)。

由于科研論文的特點(diǎn)是解決生產(chǎn)生活實(shí)際問(wèn)題，并且大部分科研論文運(yùn)用了最新的科學(xué)方法、領(lǐng)先的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，有詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[1]。所以，在試卷中增加以此為背景資料的文獻(xiàn)題是考查學(xué)生綜合能力的一種體現(xiàn)，也將成為教育考試改革的一種趨勢(shì)[2]。

2 例析文獻(xiàn)題的考查內(nèi)容

2.1 運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 例題1(2018年CHSBO第76題)： 家燕(Hirundorustica)的尾羽上有明顯的白斑，雄鳥(niǎo)在求偶時(shí)會(huì)向雌鳥(niǎo)展示白斑。一般來(lái)說(shuō)，雌鳥(niǎo)若被雄鳥(niǎo)吸引則會(huì)在繁殖后代上投入更多的資源。科學(xué)家為了探究白斑在家燕繁殖中的作用，用黑色記號(hào)筆涂抹雄鳥(niǎo)的白斑后觀察雌鳥(niǎo)繁殖后代的情況。實(shí)驗(yàn)共有4個(gè)處理： 涂抹掉白斑尖部、涂抹掉白斑側(cè)面、全部涂抹掉和對(duì)照組。觀察指標(biāo)包括： 第一窩繁殖的產(chǎn)卵日期、每窩卵數(shù)和每窩雛鳥(niǎo)數(shù)；第二窩繁殖的發(fā)生與不發(fā)生之比、每窩卵數(shù)和每窩雛鳥(niǎo)數(shù)，產(chǎn)卵總數(shù)，雛鳥(niǎo)總數(shù)。所得數(shù)據(jù)用廣義線性模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表2。請(qǐng)問(wèn)下列表述中哪些是正確的？(多選)

A. 雌鳥(niǎo)和白斑側(cè)面被涂抹掉的雄鳥(niǎo)交配后，進(jìn)行第二次繁殖的比例顯著高于對(duì)照組

B. 雌鳥(niǎo)和白斑尖部被涂抹掉的雄鳥(niǎo)交配后，產(chǎn)卵總數(shù)顯著低于對(duì)照組

C. 雌鳥(niǎo)第一窩雛鳥(niǎo)數(shù)在四種處理間沒(méi)有顯著性差異

表2 2018年CHSBO試題第76題

D. 不論怎樣，只要雄鳥(niǎo)白斑側(cè)面被涂抹掉，與之交配的雌鳥(niǎo)就會(huì)產(chǎn)更多的卵，撫育更多的雛鳥(niǎo)分析： 試題的素材來(lái)源于M?ller[3]的論文“家燕尾部斑點(diǎn)的大小和形狀與性選擇的操控實(shí)驗(yàn)”。該論文研究了家燕尾部的白色斑點(diǎn)對(duì)于其性選擇的影響。該題目以此為背景，但并未考查實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案和具體步驟，而是給出實(shí)驗(yàn)研究的數(shù)據(jù)，考查學(xué)生應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。

本題應(yīng)用的主要統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)為P<0.05和P<0.01的統(tǒng)計(jì)學(xué)含義： A選項(xiàng)，觀察第二窩繁殖的“發(fā)生與不發(fā)生之比”一欄數(shù)據(jù)，P=0.012<0.05，說(shuō)明4組數(shù)據(jù)有顯著差異，且“涂抹掉白斑側(cè)面”組的值為0.82，“對(duì)照組”的值為0.43，故A選項(xiàng)正確；B選項(xiàng)，觀察“產(chǎn)卵總數(shù)”一欄，P=0.014<0.05，說(shuō)明4組數(shù)據(jù)之間有顯著差異，但是并不能說(shuō)明4組數(shù)據(jù)中的任意兩組數(shù)據(jù)都有顯著差異，且“涂抹掉白斑尖部”組的值為7.12，“對(duì)照組”的值為7.38，差異并不大，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；C選項(xiàng)，觀察第一窩繁殖的“每窩雛鳥(niǎo)數(shù)”一欄，P=0.22>0.05，故4組數(shù)據(jù)之間沒(méi)有顯著性差異，C選項(xiàng)正確；D選項(xiàng)，觀察第一窩繁殖與第二窩繁殖中的“每窩卵數(shù)”和“每窩雛鳥(niǎo)數(shù)”4欄的數(shù)據(jù)，P值均大于0.05，說(shuō)明數(shù)據(jù)之間不存在顯著差異，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。以上可以看到本題的背景材料較復(fù)雜，但是解題中只是應(yīng)用了P<0.05代表數(shù)據(jù)之間有顯著差異的原理。

統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)是2016年和2018年聯(lián)賽試題中新出現(xiàn)的內(nèi)容，主要的考查方法是應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分析，一般只需要考生讀懂圖表，即可作答，不需要進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算(表3)。

表3 2016年和2018年生物學(xué)聯(lián)賽中涉及的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)點(diǎn)

2.2 分析圖表等數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論 例題2(2018年CHSBO第75題)： 研究者設(shè)計(jì)了迷宮實(shí)驗(yàn)。首先，單獨(dú)訓(xùn)練每只小鼠進(jìn)入迷宮并到達(dá)指定區(qū)域以啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)。在燈光的提示下，小鼠進(jìn)入正確的隔間即會(huì)得到獎(jiǎng)勵(lì)，獎(jiǎng)勵(lì)是食物(Food)或?qū)Υ竽X中獎(jiǎng)勵(lì)中心的刺激(WBS)。當(dāng)經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的小鼠成功地將燈光與獎(jiǎng)勵(lì)相關(guān)聯(lián)后，它們就被成對(duì)放入迷宮中進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)。只有當(dāng)兩只小鼠都到達(dá)指定區(qū)域時(shí)，提示燈才會(huì)亮起。如果一只小鼠按提示進(jìn)入正確的隔間就會(huì)得到獎(jiǎng)勵(lì)(建立了社會(huì)規(guī)則)；但如果兩只同時(shí)進(jìn)入就都沒(méi)有獎(jiǎng)勵(lì)(沒(méi)有建立起社會(huì)規(guī)則)。結(jié)合圖1回答問(wèn)題。根據(jù)題干描述的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和圖1和圖2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷以下說(shuō)法中正確的是？(單選)

圖1 2018年CHSBO第75題圖a

圖2 2018年CHSBO第75題圖b

A. “食物”是生存必需，同組小鼠獲取它的原則始終是先到先得

B. “對(duì)大腦中獎(jiǎng)勵(lì)中心的刺激”有利于在同組小鼠之間建立起等級(jí)體系，使優(yōu)勢(shì)個(gè)體獲得更多的獎(jiǎng)勵(lì)

C. 隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增加，“食物”和“對(duì)大腦中獎(jiǎng)勵(lì)中心的刺激”都可以成為小鼠自發(fā)建立社會(huì)規(guī)則的有效獎(jiǎng)勵(lì)物

D. 在“對(duì)大腦中獎(jiǎng)勵(lì)中心的刺激”作為獎(jiǎng)勵(lì)物時(shí)，更有利于社會(huì)規(guī)則的建立

分析： 試題的素材來(lái)源于Choe等[4]的論文“小鼠在社會(huì)沖突中可以建立規(guī)則以達(dá)到利益最大化”，該論文研究了小鼠在社會(huì)沖突中可以建立社會(huì)規(guī)則，從而達(dá)到利益的最大化。該試題的題干給出了研究過(guò)程和實(shí)驗(yàn)的部分結(jié)果，只考查學(xué)生從圖表中獲取信息和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力，并沒(méi)有考查復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

該題只要嚴(yán)格按照題干圖表信息答題即可： A選項(xiàng)，從圖中并不能得到“‘食物’是生存必需，同組小鼠獲取它的原則始終是先到先得”，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，圖中沒(méi)有提到小鼠的等級(jí)優(yōu)勢(shì)，故無(wú)法得到“‘對(duì)大腦中獎(jiǎng)勵(lì)中心的刺激’使優(yōu)勢(shì)個(gè)體獲得更多的獎(jiǎng)勵(lì)”的結(jié)論；C和D選項(xiàng)，由圖1可知“食物”作為獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)，小鼠“單只進(jìn)入正確隔間的比例”明顯低于“對(duì)大腦中獎(jiǎng)勵(lì)中心的刺激”作為獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)的比例，由圖2可知隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增加，“食物”作為獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)，小鼠“共同進(jìn)入正確隔間的時(shí)間”呈現(xiàn)無(wú)規(guī)則的波動(dòng)，而“對(duì)大腦中獎(jiǎng)勵(lì)中心的刺激”作為獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)，該時(shí)間一直保持很低的水平，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確。

此類(lèi)試題是生物學(xué)聯(lián)賽文獻(xiàn)題中最常見(jiàn)的一類(lèi)試題，這類(lèi)試題需要學(xué)生有較強(qiáng)的分析圖表的能力，一般只要嚴(yán)格按照題干信息作答，即可得分。但是由于科技論文中經(jīng)常會(huì)用到一些生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，而這些技術(shù)和方法并不是學(xué)生熟知的，所以學(xué)生在備考中需要特別注意實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法。例如，2018年試題中涉及到SDS-聚丙酰胺凝膠電泳、免疫共沉淀、免疫印跡試驗(yàn)和水迷宮實(shí)驗(yàn)等。

2.3 以材料為背景，考查基礎(chǔ)知識(shí) 例題3(2016年CHSBO第70題)： Smith等認(rèn)為褐背擬地鴉(Pseudopodoceshumilis)等鳥(niǎo)類(lèi)會(huì)使用廢棄的鼠兔(Ochotonacurzoniae)洞作為繁殖育幼的巢穴，是高原鼠兔作為高原生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵種的原因之一。下面哪些關(guān)系不適合描述褐背擬地鴉與鼠兔之間的種間關(guān)系？(多選) A.競(jìng)爭(zhēng)；B.捕食；C.寄生；D.偏利共生

分析： 試題的素材來(lái)源于Smith等[5,6]的論文“鼠兔是關(guān)鍵因素： 毒殺小型哺乳動(dòng)物對(duì)青藏高原水文生態(tài)的影響”和“鼠兔對(duì)當(dāng)?shù)伉B(niǎo)類(lèi)生物多樣性具有重要影響”。此題主要考查對(duì)幾類(lèi)種間關(guān)系概念的理解。

題干中提到“褐背擬地鴉等鳥(niǎo)類(lèi)會(huì)使用廢棄的鼠兔洞作為繁殖育幼的巢穴”，顯然這對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)是有利的，因鼠兔已經(jīng)把洞穴廢棄，所以鳥(niǎo)類(lèi)的這種行為對(duì)鼠兔無(wú)影響，這是典型的偏利共生(共棲)現(xiàn)象。故A、 B、 C選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。

此類(lèi)題雖然以科技論文的素材為背景，但是并不考查研究的方法、過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)論等，也不考查數(shù)據(jù)分析，而是考查學(xué)生能否將學(xué)過(guò)的生物學(xué)基本概念應(yīng)用在生活實(shí)際中。此類(lèi)題需要學(xué)生首先掌握生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，其次要能夠分析出題干中的關(guān)鍵信息。

3 文獻(xiàn)題給教師帶來(lái)挑戰(zhàn)

文獻(xiàn)題的大量出現(xiàn)，更能夠體現(xiàn)生物學(xué)聯(lián)賽的宗旨，很多教師反映對(duì)生物學(xué)聯(lián)賽的變化最直觀的感受就是：“死記硬背的知識(shí)少了，邏輯分析的知識(shí)多了”，這可能會(huì)吸引一大批具有良好數(shù)理思維的學(xué)生投入到生物學(xué)聯(lián)賽中。

3.1 系統(tǒng)學(xué)習(xí)，摒棄偏怪 無(wú)論生物學(xué)聯(lián)賽試題如何變化，生物學(xué)聯(lián)賽考查的范圍都是以基礎(chǔ)生物學(xué)知識(shí)為主，所以對(duì)于備考生物學(xué)聯(lián)賽的學(xué)生，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)基礎(chǔ)生物學(xué)中的各門(mén)學(xué)科是必要的。一些學(xué)生以大量刷聯(lián)賽模擬題和考研題作為復(fù)習(xí)的方式，事實(shí)上是收效甚微的。

3.2 精選試題，儲(chǔ)備素材 由于我國(guó)生物學(xué)聯(lián)賽一直以來(lái)大量考查基礎(chǔ)知識(shí)，故市面上有關(guān)生物學(xué)聯(lián)賽的練習(xí)題大多以基礎(chǔ)題為主，較少涉及文獻(xiàn)題。這就需要輔導(dǎo)教師搜集和整理文獻(xiàn)題，并嘗試自主編制一些文獻(xiàn)題，從中精選出適合學(xué)生練習(xí)的試題。例如，日本生物學(xué)聯(lián)賽試題和國(guó)際生物學(xué)聯(lián)賽試題中含有大量的文獻(xiàn)題，可作為參考。

3.3 閱讀文獻(xiàn)，提升能力 文獻(xiàn)題的素材來(lái)源于近些年的科技論文，教師可以查找典型的文獻(xiàn)，供學(xué)生進(jìn)行閱讀。典型文獻(xiàn)是指那些應(yīng)用了常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)、研究方法和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法等的文獻(xiàn)。學(xué)生通過(guò)閱讀文獻(xiàn)，一方面可以將所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)用于實(shí)踐中，另一方面可以提升自身分析材料的能力和科研能力。

3.4 學(xué)習(xí)數(shù)理，強(qiáng)化思維 在近些年的聯(lián)賽試題中出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)內(nèi)容，這也在提醒教師，加強(qiáng)數(shù)理知識(shí)的學(xué)習(xí)是必要的。學(xué)生不要因?yàn)閭淇忌飳W(xué)聯(lián)賽就忽略了中學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科內(nèi)容的學(xué)習(xí)，事實(shí)證明具有較強(qiáng)科學(xué)思維的學(xué)生，在生物學(xué)聯(lián)賽備考中是比較輕松的，也是更容易在生物學(xué)聯(lián)賽中取得優(yōu)異的成績(jī)。