考查生物学核心素养,体现立德树人的国家意志

——兼评2018年全国高考生物试题的特色

  摘 要:考查学生的生物学核心素养是高考生物命题的目标,高考生物试题要针对生命观念、科学探究、科学思维和社会责任等生物学核心素养命制试题,体现立德树人的国家意志。在命题技术上尽量创设真实的试题情境,设置合理的问题任务,考查学生生物学核心素养的发展水平。生物学专业语言体系是生物学的独有特色,要针对性地命制试题考查学生的学科素养。

  关键词:高考生物;高考评价;生物学核心素养

  立德树人是党的教育方针,是教育工作的根本任务,普通高中课程方案(2017年版)中明确指出,中国学生发展核心素养是党的教育方针的具体化、细化【1】。因此,在高考命题中体现党和国家意志,考查学生的核心素养,体现立德树人是必然要求。《普通高中生物学课程标准(2017版)》(下简称“新课标”)中提出发展学生的生物学核心素养,由此,生物学科的高考命题应以考查学生的生物学核心素养的发展水平作为方向和目标。在高考生物命题中如何体现生物学核心素养,本文以2018年高考生物试题为素材,分析生物试题在考查学生生物学核心素养、体现立德树人方面的做法和特色。

  1 精选命题内容,考查生物学核心素养

  生命观念、科学探究、科学思维、社会责任是生物学核心素养的有机组成部分。生命观念是生物学所独有的对生命现象和生命规律的认知结论和认知方式的统一体,在生物学核心素养中处于中心位置;科学探究和科学思维互为倚重,科学探究是科学思维的实证过程,科学思维是科学探究的内在本质,它们共同形成生命观念,同时发展学生的科学探究能力和科学思维方法;在生命观念、科学探究和科学思维的基础上形成一定的社会责任意识和义务【2】。高考生物命题需要综合考虑生物学核心素养的4个方面。

  1.1 考查重要概念,渗透生命观念

  生物学是由一系列重要的事实、概念(包括原理、定律、规律)所组成的认知结论和认识过程,学习生物学的主要任务之一是建构重要概念,形成一系列的生命观念。因此,高考生物试题以重要概念为载体,考查学生的生命观念就成为必然选择。生命观念主要包括:生命的物质观、结构与功能观、系统观、能量观、信息观、稳态与调节观、遗传与变异观、进化与适应观、生态观等。每个观念都有丰富的内涵,分别由一系列的重要概念作为支撑。

  以“分子与细胞”模块中的重要概念为例。从分子水平来看,核酸和蛋白质这两类生物大分子是非常重要的概念,核酸分为DNA和RNA,DNA是绝大多数生物的遗传物质;蛋白质是生命活动的主要承担者。它们的结构决定其功能,结构组成的多样性决定功能表达的多样性,结构与功能相适应是进化的产物。因此,高考生物常以核酸(DNA和RNA)、蛋白质作为考查的重要内容。例如,全国Ⅰ卷第2题考查了“DNA和蛋白质复合物”的类型及功能判断;全国Ⅱ卷第1题专门考查了“蛋白质的功能”;全国Ⅲ卷第30题以蛋白质为专题,考查了形成蛋白质的细胞器、蛋白质的结构与功能的关系。这些试题都渗透考查了结构与功能观,以及生命的物质观和信息观。从细胞水平来看,细胞的结构及其功能,细胞中重要的生命活动如光合作用和呼吸作用,细胞的分裂、分化、衰老、癌变,这些都是重要的概念,也是考查的重点。例如,全国Ⅱ卷第2题考查了不同种类物质的“跨膜运输”,第6题考查了“癌细胞的特点”;全国Ⅲ卷第2题考查了“细胞的结构和生命活动”,第4题考查了“有丝分裂和减数分裂的比较”,第5题考查了“细胞呼吸”。在考查这些重要概念的同时,也考查了学生对于结构与功能观、物质与能量观的理解。

  生态观是人类对生态问题总的认识或观点,是重要的生命观念,它包含了一系列的基本概念、原理和规律,以及人对自然和环境的认识,如种群的特征和群落的演替,生态系统的结构、功能及稳定性,保护环境、合理利用资源、保护生物的多样性,人与自然的和谐共生等。在高考生物试题中体现生态观,用生态观解决生产和生活中的实际问题,既是生物学核心素养的重要体现,也是当今社会现实的需要,与国家的大政方针保持高度一致。

  1.2  重视科学探究和科学思维的考查

  科学探究和科学思维是建构概念,形成生命观念的重要方式,是高考生物的重点考查内容。《普通高等学校招生全国统一考试大纲》生物科在“考核目标与要求”的第2条就是考查“实验与探究能力”。新课标中关于科学探究的要求是指能够发现现实世界中的生物学问题,针对特定的生物学现象,进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力【2】5。科学思维是指尊重事实和证据,崇尚严谨和务实的求知态度、运用科学的思维方法认识事物,解决实际问题的思维习惯和能力【2】4。科学思维方法包括比较与分类、分析与综合、抽象与概括、归纳与演绎等方法。加强科学探究和科学思维的考查,除了可以考查学生的科学探究能力、科学思维方法及思维的深入程度,还可以改变学生在试卷上做实验的学习方式,改变教师在黑板上讲实验、背步骤的教学模式,促进教师引导学生深入理解科学实验,注重科学思维的培养。

  科学探究和科学思维的考查常常结合在一起,在科学探究中考查学生的科学思维,是常考的方式。考查基于逻辑提出问题、作出假设和预期的能力;探究步骤的设计和评估能力;对科学方法的运用能力;对探究结果的分析和评估能力,等等。例如,全国Ⅱ卷第29题考查了“研究垂体对机体生长发育的作用”,实验中用到的是“垂体切除法”,该实验和方法在教材中并没有出现,但考查了实验设计中“控制变量和设计对照实验”的科学方法的运用能力。

  “假说-演绎”法在孟德尔形成基因的分离定律和自由组合定律,以及摩尔根的果蝇实验中起到了重要的作用,因此,考查学生的“假说-演绎”的科学思维方法和水平是高考生物的重要考查内容。以全国Ⅰ卷第32题为例,具体说明。

  果蝇体细胞有4对染色体,其中2、3、4号为常染色体,已知控制长翅/残翅性状的基因位于2号染色体上,控制灰体/黑檀体性状的基因位于3号染色体上,某小组用一只无眼灰体长翅雌果蝇与一只有眼灰体长翅雄果蝇杂交,杂交子代的表现型及其比例如下:

性别

灰体长翅:灰体残翅:黑檀体长翅:黑檀体残翅

1/2有眼

1/2雌

9:3:3:1

1/2雄

9:3:3:1

1/2无眼

1/2雌

9:3:3:1

1/2雄

9:3:3:1

  回答下列问题:

  (1)根据杂交结果,_____(填“能”或“不能”)判断控制果蝇有眼/无眼性状的基因是位于X染色体上还是常染色体上。若控制有眼/无眼性状位于X染色体上。根据上述亲本杂交组合和杂交结果判断,显性性状是_____,判断依据是______。

  (2)若控制有眼/无眼性状的基因位于常染色体上,请用上表中杂交子代果蝇为材料,设计一个杂交实验来确定无眼性状的显隐性(要求:写出杂交组合和预期结果)。

  (3)若控制有眼/无眼性状的基因位于4号染色体上,用灰体长翅有眼纯合体和黑檀体残翅无眼纯合体果蝇杂交,F1相互交配后,F2中雌雄均有____种表现型,其中黑檀体长翅无眼所占比例为3/64时,则说明无眼性状为_____(填“显性”或“隐性”)。

  此题第(1)问需要根据杂交实验的结果来推理判断“有眼/无眼性状的基因是位于X染色体上还是常染色体上”,并判断显性性状和写出判断的依据;第(2)问要求学生设计实验来确定无眼性状的显隐性,明确写出杂交组合和预期结果;第(3)问考查在杂交实验的情况下学生进行推理和判断的逻辑思维。遗传题的这种考查方式,把考查重点放在遗传定律的形成过程、科学思维方法的理解、运用以及设计实验解决实际问题的科学探究能力上,改变了以遗传概率计算为重点的考查思路,较好地促进了教学中重视遗传定律的形成过程,以及其中的科学思维方法,有力地推动了重科学探究、重科学思维的课堂教学观念的转变。

  1.3  体现社会责任,渗透家国情怀

  社会责任是作为一个社会人所必须遵守和执行的一整套行为思想和行为规则。社会责任要求学生参与社会事务的讨论,能够作出理性解释和判断,并具备解决生产生活实际问题的能力。社会责任要求具有高度的家国情怀,关心国家发展,具有公民意识、民族自豪感和强烈的爱国主义,等等。

  为落实社会责任的考查要求,2018年高考生物试题全国卷在命题立意上有不少亮点。全国Ⅲ卷第1题考查了“研究工作中由我国科学家完成的”科学成果,渗透了民族自豪感;第4题考查了学生对我国科学家完成“世界上首例具有生物活性的结晶牛胰岛素的人工合成”这一巨大成就的了解,藉此体现爱国主义情怀和民族自豪感;第38题以我国科学家率先成功应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆,获得了两只克隆猴——“中中”和“华华”为例,结合学生所学的克隆和细胞工程的知识,考查体细胞克隆的相关原理和技术,让学生真实体会到我国科学研究的重大成就及世界领先水平,在提高学生的民族自豪感和国家认同的同时,也激发了学生刻苦学习、立志为国家科技发展作出贡献的使命感。

  习近平总书记在党的“十九大”报告中指出,要“加快生态文明体制改革,建设美丽中国”。生态文明建设是我国经济、政治、文化、社会、生态总体布局的重要组成部分,因此,高考试题在考查学生生态观的同时,也渗透考查了学生的社会责任意识。例如,2018年全国Ⅰ卷第5题考查种群密度时,考查了鱼塘中某种鱼的养殖密度与单位水体产量之间的关系,第29题考查了在一个自然生态系统中,被捕食者和捕食者之间可以通过协同进化而共同进步,也可以通过捕食者捕食个体数量多的物种,为其他物种的生存提供条件而达到生物多样性的目的,这两问中渗透了自然法则,即生态系统有自身的调控机制,以达到平衡和稳定,人为干扰不适合自然生态系统的稳定法则;全国Ⅲ卷第32题以某农业生态系统为例,考查了生活垃圾的处理需要考虑的3个方面因素——待分解垃圾的性质、引进的分解者生物的种类、处理环境的理化条件,生动形象地反映了生态农业对物质循环、高效利用、环境友好的突出优势。这些试题要求学生运用已学过的生态学原理解释或解决生产或生活中的实际问题,既考查了学生的生命观念,又有利于学生建立正确的生态文明观,形成爱护自然、保护生态的社会责任意识。

  社会责任还表现为关注社会问题、关心他人,并尝试提出解决问题的思路和方案。全国Ⅳ卷第28题充分体现了这种理念。

  生物的有些性状受单基因控制,有些性状受多基因控制。回答下列问题:

  (1)假设某作物的A性状(如小麦的有芒/无芒)受单基因控制,B性状(如小麦的产量)受多基因控制,则性状     更容易受到环境的影响。

  (2)若要通过实验探究B性状的表现与环境的关系,则该实验的自变量应该是    ,在设置自变量时,应该注意的事项有        (答出两点即可)。

  (3)根据上述两类性状的遗传特点,对于人类白化病的控制来说,一般应设法降低人群中      ;对于哮喘病的预防来说,一般可从改善其所处的     入手。

  这道遗传题设计十分巧妙,第(1)问依据单基因和多基因的特点,要求学生分析、比较和作出判断;第(2)问在第(1)问的基础上,考查控制变量和设置对照实验的科学思维和科学探究能力;第(3)问基于前两问的情境,要求学生进一步分析白化病的控制和哮喘病的预防措施。用所学过的知识关注社会问题,关注公民的健康,并提出科学的解决办法,这就是一种重要的社会责任意识和能力。

  2 设计真实的问题情境,考查生物学核心素养

  真实的情境能够考查学生的核心素养。例如,要考查一位驾驶员的驾驶素养,是不可能通过答题的形式进行考查,答题只能考查他的驾驶知识;也不可能在人为设定的特定环节中进行驾驶考查,因为设定的情境不真实,只能考查驾驶员的技能或能力,在这种情境下的驾驶肯定会安全驾驶、礼貌行车和尊重生命,这是一种虚假的素养,因此,只有在真实的情境中,驾驶员的驾驶素养才能真情显现。

  生物学的知识体系来源于真实的科学研究,包括对原核生物、真核生物、病毒等生物的研究、对人类自身健康的研究,与农业生产效率相关的研究。因此,在高考生物试题中创设真实的研究情境考查学生的核心素养就成了生物学科鲜明的特色。真实的情境包括:科学实验、农业生产、遗传现象、人体健康等与生活、生产实践相结合的事例。这些事例具有新颖性和趣味性,是在真实的情境下呈现真实可靠的问题任务,学生的观念、能力和社会责任意识可以得到真实的体现。

  2.1 以科学实验为情境,考察学生的科学探究和科学思维

  科学实验是生物学的重要组成部分。科学实验包括教材中的学生实验、科学家的研究过程、方法和成果、热点科学研究进展等。科学实验由科学原理、方法、过程、现象和结果组成。这些都可以设置相应的情境考查学生的科学探究和科学思维。例如,全国Ⅰ卷第31题以“以兔为实验材料探究不同因素对尿量的影响”的科学实验为情境,考查了学生对实验结果进行分析和比较的科学思维。

  在2018年高考生物4套全国卷中,以科学实验的过程、方法和结果作为命题情境的试题,仅Ⅰ卷就有6道题,占Ⅰ卷全部生物试题的50%,分别涉及药物对细菌增殖的影响(主要考查科学思维)、大肠杆菌在不同培养基上的生长(考查科学思维)、影响光合作用的因素(主要考查科学思维)、不同因素对尿量的影响(考查科学探究和科学思维)、果蝇的性状遗传(考查科学探究和科学思维)、微生物的筛选实验(考查科学探究和科学思维)。

  2.2 以农业生产为情境,在应用中考察学生的科学探究、科学思维和社会责任

  光合作用可以将太阳能转化为化学能并储存在糖类等有机物中,是地球上所有生物得以生存和发展的基础;呼吸作用与光合作用相对应,为生物进行生命活动提拱能量。因此,光合作用和呼吸作用是生命活动的两大基础代谢,是生物学中的重要概念,是每年生物高考必考的考点。光合作用、呼吸作用与农业生产关系非常密切,利用其中的原理可以分析和解决农业生产中的问题,可以考查学生的科学探究、科学思维和社会责任。下面以全国Ⅰ卷第30题说明。

  甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题:

  (1)当光照强度大于a时,甲、乙两种植物中,对光能的利用率较高的植物是__________。

  (2)甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是_________,判断的依据是_________。

  (3)甲、乙两种植物中,更适合在林下种植的是_________。

  (40某植物夏日晴天中午12:00时叶片的光合速率明显下降,其原因是进入叶肉细胞的_____(填“O2”或“CO2”)不足。

  本题考查了学生获取信息进行比较、分析和逻辑推理的科学思维,同时还考查了“合理密植、针地不同作物在不同的光照下生长的重要性”的一种社会责任意识。

  农业生产中有时也会涉及生物与生物之间的关系,人与生物的关系,人在自然中的作用,以及人对资源的合理利用等,因此与农业生产的情境试题常用于考查学生的生命观念、科学思维,同时也渗透考查学生的社会责任意识。

  2.3 以健康生活有关的情境,真实地考查了科学思维和社会责任

  了解人体的调节机制,学会健康地生活,是学习生物学的目的之一。神经、体液、免疫调节这三大内容与人体的健康密切相关,既是稳态与调节生命观念的直接体现,其中也渗透着学会个人健康生活,关注他人健康,宣传不吸烟不酗酒、远离毒品,关爱艾滋病病人的社会责任意识。

  与自身健康有关的试题情境,可以最大限度地激发学生解释生理现象、过程和结果的潜能,既做到了学以致用,也提高了能力和素养。例如,2018年高考生物全国Ⅱ卷第3题考查激素调节,4个选项都有情境,分别涉及肾上腺素、胰高血糖素、胰岛素和性激素,在考查相关激素调节机制的同时,也增强了学生分析人体健康和发育的能力。

  2.4 以遗传现象为试题情境,深入地考查了科学探究和科学思维

  遗传学部分内容是普通高中生物学中逻辑思维水平最高的内容。遗传定律及其形成过程是科学思维的产物。传统遗传题的考查以分析基因型和表现型以及计算遗传概率为主,主要考查学生常规的分析与推理能力,近几年则充分挖掘遗传情境中的科学探究思路、方法,演绎推理的科学思维,以此考查学生进行逻辑推理、设计实验方案、预期实验结果的科学探究能力和科学思维水平。

  孟德尔采用豌豆进行杂交实验,发现了基因的分离定律和自由组合定律,摩尔根利用果蝇进行杂交实验,证明了遗传定律的重要性,同时还发现了伴性遗传。孟德尔和摩尔根进行杂交实验时都采用了“假说-演绎法”,即根据实验现象进行分析和推理,提出相应的假说,为证明假说的正确性进行演绎推理,并设计实验证明假说的正确性。这其中有着严密的逻辑思维,是考查考生分析问题和解决问题的极好素材,因此,在生物高考中,采用其他植物和动物材料进行杂交实验,考查学生的科学探究能力和科学思维水平,呈现出学生的分析和解决实际问题的能力,成为高考生物命题的重要方向。

  另外,生态环境和生物多样性的保护,人对资源合理而持续高效地利用,与个人生活和社会发展都有很大的关系,符合人与自然和谐共生的理念,这类试题也是创设真实情境的常考试题。

  3  重视专业语言的应用,考查生物学核心素养

  语言表达能力是生物学的概念、原理、定律的运用,是抽象思维的结果。运用生物学的专业语言来分析生命现象,解释形成生命现象的原因,推理生命活动的规律,领悟科学研究的过程和思维方法,形成重要的概念、定律和原理,是学习生物学的重要目标之一,也是生物学的重要价值体现,是生物学科所独有的学科素养。但由于考试的标准化和判卷时间的制约,一段时间以来,在高考生物试题命制时有意回避问答中出现比较长的文字表述,这样就会造成教师教学时只关注零散的知识点,忽视学生用专业语言进行表达能力的培养;学生在平时的训练和考试中只会做选择题和填空题,对于需要分析原因、逻辑推理、阐述理由的试题望而生畏;对于需要学生来设计实验,依据逻辑推理来预期实验现象和结果的试题更是放弃不做。这种状况下的教学和测评,极大地抑制了学生生物学科素养的发展,影响了学生对于生物学价值的判断和独特魅力的理解。

  高考生物中对生命现象思考深度的考查,有利于区分学生的综合能力水平,有助于高校梯度选才,有利于改善目前学生语言表达与文字书写能力整体薄弱的状况【4】。基于专业语言表达的重要性,近几年高考生物试题明显增加了这方面的考查,从实际得分的情况来看,是学生的弱项和得分的难点。从阅卷中也可以看到,很多学生放弃这类试题的作答,就是作答了,也会出现逻辑混乱而表述不清,如2017年全国Ⅰ卷第29题的设计实验判断DNA和RNA,该题考查了学生的生物学专业语言和逻辑思维能力,是一道开创性地考查学生科学探究和科学思维的好题。但在生物教师和学生面前,该题是难题,难度不在知识,而在专业语言表达中的逻辑思维体现。这道题的得分率极低,甚至有一大部分学生放弃不做,可以说生物学专业语言的表达能力极其欠缺,亟待提高。

  2018年全国四套试题中继续保留着专业语言表达能力的考查,用以考查学生对于生命过程的深入理解程度。在考查光合作用和呼吸作用的试题中,在遗传试题中,在生态学试题中,需要学生进行分析和推理,用生物学专业语言表达分析、推理的结果,产生的原因,或进行设计实验以及表达预期实验结果。例如,全国Ⅰ卷第30题的第(2)问:甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是     ,判断的依据是     。回答本题需要对甲、乙植株的光照强度与净光合速率之间的关系进行对比分析,然后用“光照强度”“净光合速率”“种植密度”等专业语言进行有效整合,逻辑清晰地回答出判断的依据。统计2018年全国高考生物四套试题中的23道非选择题,试题中要求回答“原因”“依据”或“杂交组合和预期结果”的考查专业语言表达的共有17题,占比74%,这是一个明显的现象。可以预见,这类试题在高考生物中还会加强,以体现生物学科的特点,更有针对性地考查学生的生物学科素养。因此,教师在教学和高三复习时都应该加强这方面的教学,让学生的生物学科素养得到明显提高。

  综上所述,高考命题要充分发挥指挥棒的指导作用,体现“立德树人、服务选才、引导教学”的核心功能,体现积极正确的育人导向。紧紧围绕着生物学核心素养命制试题,尽量在真实的情境中考查学生生物学核心素养的发展水平。落实党的教育方针,为选拔国家所需要的人才作出贡献,为课程改革保驾护航。

  参考文献

  [1]教育部. 普通高中课程方案(2017年版)[S]. 北京: 人民教育出版社, 2018(1): 4.

  [2]吴成军. 基于生物学核心素养的高考命题研究[J]. 中国考试, 2016(10): 25.

  [3]教育部. 义务教育生物课程标准(2017年版)[S]. 北京: 人民教育出版社, 2018: 4-5.

  [4]教育部考试中心. 科学设计试题  助力素质教育: 2018年高考生物试题评析[J]. 中国考试, 2018(7): 34.

  【作者简介】吴成军(1972-),男,人民教育出版社,编审。

Examine the core literacy of biology and reflect the national will of Lideshuren

——Comment on the characteristics of the 2018 National Bio-High Test Questions

  Wu Chengjun

  Abstract: The examination of students' biological core literacy is the goal of the biological college entrance examination proposition. 

The bio-high examination questions should be directed at the concept of life, scientific inquiry, scientific thinking and social 

responsibility, and reflect the national will of Lide Shuren. In the proposition technology, try to create a real test scenario, set a 

reasonable problem task, and examine the development level of the student's biological core literacy. The language system of biology is a 

unique feature of biology. It is necessary to examine the students' subject quality in a targeted test.

  Keywords: biological core literacy  situation  professional language

  注:本文发表于2018年第10期的《中国考试》杂志。


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