2021 年河北省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試模擬演練試題評析
——以科學(xué)思維素養(yǎng)為例

河北

科學(xué)思維是建構(gòu)生物學(xué)概念的重要途徑之一，是學(xué)科核心素養(yǎng)四個維度之一，是高考重點(diǎn)考查的內(nèi)容之一。本次2021 年河北省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試模擬演練試題（以下簡稱適應(yīng)性考試試題）很好地落實(shí)了對科學(xué)思維的考查，對一線教學(xué)具有很好的導(dǎo)向作用。本文嘗試從科學(xué)思維的功能、典型試題舉例和復(fù)習(xí)策略三個角度談?wù)劰P者的一點(diǎn)思考，以期對教師和學(xué)生的高考復(fù)習(xí)起到拋磚引玉的作用。

一、科學(xué)思維的功能

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中關(guān)于“科學(xué)思維”的表述是“尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力。學(xué)生應(yīng)該在學(xué)習(xí)過程中逐步發(fā)展科學(xué)思維……探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會議題?！币虼吮疚慕Y(jié)合生物學(xué)試題的特點(diǎn)和科學(xué)思維的功能將本次適應(yīng)性考試試題中考查科學(xué)思維素養(yǎng)的題目分為如下3 個比較要素：

1.基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)建構(gòu)概念或創(chuàng)造知識

學(xué)以致用的培養(yǎng)理念要求學(xué)生能基于大量具體生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)，如試題情境中的文字、圖表、數(shù)據(jù)等，從生物學(xué)視角發(fā)現(xiàn)、判斷生物信息的重要程度，進(jìn)而概括與提煉、組織與運(yùn)用這些生物信息建構(gòu)概念或創(chuàng)造知識。

此外也包括要求考生確定、辨認(rèn)概念或原理的特征，選擇或列舉這個概念或原理的具體例子或次位概念。如2020 年全國卷Ⅰ第29 題要求學(xué)生從系統(tǒng)觀的視角分析生物膜的組成成分、種類、結(jié)構(gòu)和功能，并列舉出與之相關(guān)的生物學(xué)事實(shí)或下位概念。

這類試題主要涉及探求因果聯(lián)系的邏輯方法和比較、歸納與概括等思維方法。

2.運(yùn)用生物學(xué)概念對生命現(xiàn)象進(jìn)行解釋或預(yù)測

這里所指的生物學(xué)概念分為兩個層次：

（1）所學(xué)的必備知識，即《課程標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的必修內(nèi)容和選擇性必修內(nèi)容，由生物學(xué)的基本概念、基本規(guī)律和基本方法組成的學(xué)科基礎(chǔ)知識體系。

（2）即時學(xué)習(xí)的知識，即“基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)建構(gòu)概念或創(chuàng)造知識”中涉及的所創(chuàng)造知識和題目以信息直接呈現(xiàn)出來的生物學(xué)概念，如2018 年全國卷Ⅱ第31 題的“恐懼生態(tài)學(xué)”。

命題的視角分為解釋和預(yù)測兩個方向，即運(yùn)用演繹、類比、模型等思維方法解釋題目情境中的生物學(xué)現(xiàn)象；預(yù)測可能發(fā)生的現(xiàn)象。

3.運(yùn)用生物學(xué)概念審視或論證某一生物學(xué)社會議題

這類試題主要涉及高階思維中的批判性思維、創(chuàng)造性思維等，需要考生借助論證技能，針對某一生物學(xué)社會議題提出一個主張并表達(dá)自己的觀點(diǎn)或評價(jià)別人的觀點(diǎn)，具體涉及提出、支持、評價(jià)以及修正觀點(diǎn)，運(yùn)用證據(jù)支持自己的觀點(diǎn)或評價(jià)別人的觀點(diǎn)，為研究問題構(gòu)建合理的解釋。

基于上述比較要素，筆者將本次模擬演練中涉及科學(xué)思維的試題進(jìn)行分析（如表1）：

表1

通過表1 分析可以得出：

（1）解釋和預(yù)測類試題在試卷中出現(xiàn)的頻率最高。隨著課程改革的不斷推進(jìn)，科學(xué)教學(xué)實(shí)現(xiàn)了從過去重視事實(shí)性知識的獲得到現(xiàn)在強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識的理解的轉(zhuǎn)變，解釋作為師生交流的重要橋梁，既是教師幫助學(xué)生理解概念、規(guī)律和原理的手段，也是學(xué)生建構(gòu)、展現(xiàn)和增進(jìn)對科學(xué)知識理解的工具。因此，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)解釋能力的測評對學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)具有重要意義，也是考生的困難點(diǎn)，這就為未來的高考復(fù)習(xí)指明了方向。

（2）本卷對于要素1 和要素3 的直接考查較少。要素1 的命制基本上與要素2 相聯(lián)系，是在學(xué)以致用的培養(yǎng)理念下，要求考生在限定時間內(nèi)從生物學(xué)視角獲取關(guān)鍵信息、解釋生物現(xiàn)象、解決生物問題，是對學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的鋪墊。要素3 由于涉及高階思維，要求考生在已有知識的基礎(chǔ)上，能夠依據(jù)新證據(jù)得出新的結(jié)論或提出新的觀點(diǎn)，難度較大，設(shè)問較少。

二、科學(xué)思維試題舉例

1.基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)建構(gòu)概念或創(chuàng)造知識

【例1】（原卷第13 題）細(xì)胞周期在調(diào)控因子的嚴(yán)格調(diào)控下沿著G1期（DNA 合成前期）、S 期（DNA 合成期）、G2期（DNA 合成后期）和M 期（細(xì)胞分裂期）四個階段有條不紊地運(yùn)行。為了探究細(xì)胞周期運(yùn)行的調(diào)控機(jī)制，研究人員取不同時期的細(xì)胞進(jìn)行了融合實(shí)驗(yàn)，獲得如下結(jié)果。下列推論正確的是 （ ）

表2

A.M 期細(xì)胞中存在能誘導(dǎo)染色質(zhì)凝縮成染色體的調(diào)控因子

B.S 期細(xì)胞中存在能誘導(dǎo)染色質(zhì)DNA 復(fù)制的調(diào)控因子

C.將M 期細(xì)胞和S 期細(xì)胞融合，原M 期細(xì)胞染色體DNA 不會復(fù)制

D.將M 期細(xì)胞和S 期細(xì)胞融合，原S 期細(xì)胞中染色質(zhì)不會凝縮

【試題分析】本題要求考生運(yùn)用比較、歸納、概括的思維方法和探求因果聯(lián)系的邏輯方法建構(gòu)概念，并基于對新概念的理解，運(yùn)用演繹推理對生命現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測?；谇皟山M實(shí)驗(yàn)證據(jù)可以得出：M 期細(xì)胞中存在能誘導(dǎo)（間期的）染色質(zhì)凝縮成染色體的調(diào)控因子；基于后兩組實(shí)驗(yàn)證據(jù)可以得出：S 期細(xì)胞中存在能誘導(dǎo)（G1期和S 期的）染色質(zhì)DNA 復(fù)制的調(diào)控因子，而不能誘導(dǎo)G2期染色質(zhì)DNA 再次復(fù)制?；谏鲜鲂赂拍畹睦斫?，學(xué)生運(yùn)用演繹推理可以得出：若將M 期細(xì)胞和S 期細(xì)胞融合，原M 期細(xì)胞染色體DNA 不會復(fù)制，原S 期細(xì)胞中染色質(zhì)會凝縮，原S 期細(xì)胞中的染色體將呈現(xiàn)粉碎狀。

2.運(yùn)用生物學(xué)概念、模型對生命現(xiàn)象進(jìn)行解釋或預(yù)測

【例2】（原卷第1 題）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的分泌蛋白，經(jīng)高爾基體加工后，與高爾基體膜內(nèi)表面受體結(jié)合，啟動囊泡形成。細(xì)胞內(nèi)某基因發(fā)生突變，導(dǎo)致高爾基體中分泌蛋白堆積，不能發(fā)送到胞外。據(jù)此推測該基因編碼蛋白的功能不可能是 （ ）

A.推動囊泡運(yùn)輸

B.啟動高爾基體出芽

C.參與分泌蛋白共價(jià)修飾

D.參與分泌蛋白構(gòu)象最終形成

【試題分析】本題涉及的生物學(xué)概念有必備知識和即時學(xué)習(xí)，考查考生對生命現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)解釋的能力。由必備知識“囊泡包裹著要運(yùn)輸?shù)牡鞍踪|(zhì)由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運(yùn)達(dá)高爾基體或由高爾基體運(yùn)達(dá)細(xì)胞膜”可以解釋：若突變基因推動囊泡運(yùn)輸，則不影響高爾基體中分泌蛋白堆積，A 敘述錯誤；由必備知識“高爾基體能對分泌蛋白做進(jìn)一步的修飾加工，然后形成包裹著蛋白質(zhì)的囊泡”可以解釋：若參與分泌蛋白共價(jià)修飾或參與分泌蛋白構(gòu)象最終形成相關(guān)的基因發(fā)生突變，則高爾基體中分泌蛋白堆積，C、D 敘述正確；由即時學(xué)習(xí)“分泌蛋白與高爾基體膜內(nèi)表面受體結(jié)合，啟動囊泡形成”可以解釋：若高爾基體膜內(nèi)與分泌蛋白結(jié)合的受體基因發(fā)生突變，則囊泡無法形成，高爾基體中分泌蛋白堆積，B 敘述正確。

3.運(yùn)用生物學(xué)概念審視或論證某一生物學(xué)社會議題

【例3】（原卷第21 題節(jié)選）哺乳動物胃的內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的Ghrelin 可與分布于下丘腦的受體GHSR-1α 結(jié)合，形成Ghrelin-下丘腦GHSR 信號通路，促進(jìn)生長激素分泌，調(diào)節(jié)攝食行為和糖脂代謝。為了探究有氧運(yùn)動對高脂飲食誘發(fā)的高血糖的影響，按圖1 所示方案開展實(shí)驗(yàn)，最后測定各組小鼠空腹血糖、空腹胰島素、胃組織Ghrelin蛋白和下丘腦GHSR-1α 蛋白的水平，計(jì)算相對含量，結(jié)果如圖2（NC 組各指標(biāo)水平設(shè)置為1）。

圖2

回答下列問題：

（6）由實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測，______________的生活方式有助于保持血糖水平正常。

【試題分析】本題要求考生在已有知識的基礎(chǔ)上，能夠依據(jù)新的研究方案和新證據(jù)得出新的結(jié)論、給出新的觀點(diǎn)。生物試題選用運(yùn)動健康、合理膳食等考生熟悉的話題與考生進(jìn)行對話，在考查知識與能力的同時，著重考查考生的社會責(zé)任感，培養(yǎng)考生成為健康中國的促進(jìn)者和實(shí)踐者。

三、科學(xué)思維培養(yǎng)策略

科學(xué)思維素養(yǎng)測評的困難主要源于兩方面：對必備或即時學(xué)習(xí)知識的理解和對科學(xué)思維方法的運(yùn)用，要想培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)，這兩者缺一不可。因此，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)強(qiáng)化對必備知識的理解和科學(xué)思維方法的傳授。下面筆者以“生長素的發(fā)現(xiàn)（復(fù)習(xí)課）”為例談?wù)勗诮虒W(xué)過程中教師應(yīng)如何做到對上述二者的強(qiáng)化。

“生長素的發(fā)現(xiàn)”是人教版高中生物學(xué)選擇性必修1《穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》第5 章第1 節(jié)的內(nèi)容，筆者在復(fù)習(xí)導(dǎo)入時，用植物向水性這一真實(shí)的新情境替換植物向光性這一熟悉情境，易于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。筆者播放“植物向水性”視頻，并提出兩個問題：①比較不同植物的根在生長方向上有什么共性；②植物向水性的原因是什么。

圖3

問題①的設(shè)計(jì)意圖指向運(yùn)用歸納與概括和比較的思維方法。學(xué)生通過觀看視頻和圖片歸納概括出“不同種植物的根均向水源方向生長”。

問題②的設(shè)計(jì)意圖指向運(yùn)用類比推理、演繹與推理的方法對向水性進(jìn)行科學(xué)解釋。

學(xué)生對問題②提出的解釋主要有兩類：

類型1 是基于必備知識“生長素的作用特點(diǎn)”的理解與運(yùn)用。學(xué)生從類比對象角度分為如下兩個方向：

方向1：向水性與向光性（或莖負(fù)向重力性）類比（以向光性為例分析）。

表3

方向2：向水性與根的正向重力性類比。

表4

類型2 是基于必備知識“多細(xì)胞生物體體積的增大主要決定于細(xì)胞數(shù)量的多少”和“細(xì)胞分裂素的作用是促進(jìn)細(xì)胞分裂”的理解與運(yùn)用。根的向水性解釋：土壤中水分分布不均勻，細(xì)胞分裂素由水含量高的一側(cè)側(cè)向運(yùn)輸?shù)剿康偷囊粋?cè)，水含量低的一側(cè)細(xì)胞分裂素含量高于水含量高的一側(cè)。細(xì)胞分裂素的作用是促進(jìn)細(xì)胞分裂，因此水含量低的一側(cè)細(xì)胞分裂活動強(qiáng)于水含量高的一側(cè)，從而造成根向水含量高的一側(cè)彎曲。