四川

教育部下發(fā)的《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中，提出“生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任”四大核心素養(yǎng)，這為高中生物教學(xué)及高考命題研究指明了方向?！翱茖W(xué)探究”是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)問題，針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及對(duì)結(jié)果的交流與討論的能力。這一核心素養(yǎng)在近年的全國(guó)高考生物試題中得到了充分的體現(xiàn)，試題從探究方案設(shè)計(jì)、總結(jié)規(guī)律、分析原因、提出建議等角度考查學(xué)生的科學(xué)探究能力，分析問題、解決問題的能力。試題構(gòu)思巧妙、新穎，是今后高考生物學(xué)試題命制的一大趨勢(shì)。

一、科學(xué)探究試題命制特點(diǎn)

1. 以生物學(xué)實(shí)驗(yàn)為背景

實(shí)驗(yàn)是開展生物學(xué)研究的重要途徑，科學(xué)探究試題多以實(shí)驗(yàn)為背景命制。高中生物學(xué)教材中有大量的素材可供學(xué)生探究，如影響光合作用的因素、細(xì)胞呼吸類型及影響因素、pH和溫度對(duì)酶活性的影響、激素對(duì)生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)、遺傳基本規(guī)律的探究等等，都是命制科學(xué)探究試題的重要素材，也是命題專家所青睞的對(duì)象。例如：

【例1】（2018年，全國(guó)卷Ⅱ，第29題）為研究垂體對(duì)機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育的作用，某同學(xué)用垂體切除法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，用幼齡大鼠為材料，以體重變化作為生長(zhǎng)發(fā)育的檢測(cè)指標(biāo)。回答下列問題：

（1）請(qǐng)完善下面的實(shí)驗(yàn)步驟

①將若干只大鼠隨機(jī)分為A、B兩組后進(jìn)行處理，A組（對(duì)照組）的處理是______；B組的處理是______。

②將上述兩組大鼠置于相同的適宜條件下飼養(yǎng)。

③________________________。

④對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理與分析。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

B組大鼠生長(zhǎng)發(fā)育的狀況不如A組，出現(xiàn)這種差異的原因是由于B組的處理使大鼠缺失了來源于垂體的______激素和______激素。

【參考答案】（1）①手術(shù)但不切除垂體 切除垂體 ③每隔一定時(shí)間，測(cè)定并記錄兩組大鼠的體重（2）生長(zhǎng) 促甲狀腺

【分析】本題通過以“為研究垂體對(duì)機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育的作用”為情境，考查學(xué)生的科學(xué)探究能力。解題的關(guān)鍵是要找準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，從中找出自變量、因變量和無關(guān)變量。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則，圍繞給出的不完善的實(shí)驗(yàn)步驟，以及垂體分泌的與生長(zhǎng)發(fā)育有關(guān)的激素等知識(shí)，對(duì)各問題情境進(jìn)行解答。實(shí)驗(yàn)處理要遵循“單一變量原則和對(duì)照原則”，設(shè)立實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，以及在培養(yǎng)（或飼養(yǎng)）、觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或記錄測(cè)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，要體現(xiàn)對(duì)無關(guān)變量的控制，常用“相同條件下”“每隔一定時(shí)間”等表示。

2. 與社會(huì)生產(chǎn)生活實(shí)際相聯(lián)系

科學(xué)探究試題常聯(lián)系社會(huì)生產(chǎn)生活實(shí)際，來考查學(xué)生對(duì)教材知識(shí)的理解應(yīng)用。試題突出一個(gè)“新”字，即所涉及的問題情境不囿于教材，讓學(xué)生用所學(xué)知識(shí)來解決現(xiàn)實(shí)生活、生產(chǎn)中的新問題，從而考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力。例如：

【例2】（2018年，全國(guó)卷Ⅲ，第32題節(jié)選）（2）根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中分解者的作用，若要采用生物方法處理生活垃圾，在確定處理生活垃圾的方案時(shí)，通常需要考慮的因素可概括為3個(gè)方面，即__________________。

【參考答案】（2）待分解垃圾的性質(zhì)，引進(jìn)的分解者生物的種類，處理環(huán)境的理化條件

【分析】該題從表面上看是因素列舉，實(shí)際上是在考查學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，即考查學(xué)生探究應(yīng)用生物學(xué)方法來處理生活垃圾時(shí)需要考慮的有關(guān)因素。根據(jù)分解者的分解作用，在設(shè)計(jì)實(shí)施方案時(shí)，需要考慮的因素有被分解的垃圾的種類，選取的分解者的代謝類型，以及處理過程中需要提供的環(huán)境條件、處理垃圾的效率等等，以便預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的結(jié)果，為實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施與完善提供可行性論證。

3. 考查科學(xué)探究的各個(gè)環(huán)節(jié)

科學(xué)探究過程包括提出問題、猜想與假設(shè)、制訂計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評(píng)價(jià)、表達(dá)與交流等環(huán)節(jié)，科學(xué)探究試題的命制，正是從探究過程的各環(huán)節(jié)入手，全方位、多角度考查學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新精神。例如：

【例3】（2017年，全國(guó)卷Ⅱ，第37題）豆豉是大豆經(jīng)過發(fā)酵制成的一種食品。為了研究影響豆豉發(fā)酵效果的因素，某小組將等量的甲、乙兩菌種分別接入等量的A、B兩桶煮熟大豆中并混勻，再將兩者置于適宜條件下進(jìn)行發(fā)酵，并在32 h內(nèi)定期取樣觀測(cè)發(fā)酵效果?；卮鹣铝袉栴}：

（1）該實(shí)驗(yàn)的自變量是____________、____________。

（2）如果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵容器內(nèi)上層大豆的發(fā)酵效果比底層的好，說明該發(fā)酵菌是________________________。

（3）如果在實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)32 h內(nèi)的發(fā)酵效果越來越好，且隨發(fā)酵時(shí)間呈直線上升關(guān)系，則無法確定發(fā)酵的最佳時(shí)間；若要確定最佳發(fā)酵時(shí)間，還需要做的事情是________________________。

（4）從大豆到豆豉，大豆中的成分會(huì)發(fā)生一定的變化，其中，蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)開_____，脂肪轉(zhuǎn)變?yōu)開_____。

【參考答案】（1）菌種 發(fā)酵時(shí)間 （2）好氧菌

（3）延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間，觀測(cè)發(fā)酵效果，最佳的發(fā)酵效果所對(duì)應(yīng)的時(shí)間即為最佳發(fā)酵時(shí)間 （4）氨基酸和肽

甘油和脂肪酸

【分析】該題以豆豉的制作為素材，考查學(xué)生對(duì)科學(xué)探究過程中實(shí)驗(yàn)變量的確定、實(shí)驗(yàn)原因的分析，最佳發(fā)酵時(shí)間的探究以及實(shí)驗(yàn)所涉及的實(shí)驗(yàn)原理的分析等有關(guān)知識(shí)。試題來源于人教版教材選修1，題型新穎，綜合性強(qiáng)，較好地考查了學(xué)生對(duì)科學(xué)探究過程中各環(huán)節(jié)的理解、應(yīng)用情況。特別是第三小題考查了學(xué)生推理、判斷和語(yǔ)言表達(dá)等能力。

4. 試題趨向開放性

開放性試題打破了傳統(tǒng)的命題模式，構(gòu)思新穎，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)造能力最有價(jià)值的試題。加大開放性試題在命題中的考查力度，是應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變的重要體現(xiàn)?？茖W(xué)探究試題具有較強(qiáng)的開放性，它給予學(xué)生以自己喜歡的方式解答問題的機(jī)會(huì)，從而培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、技能去探尋解決問題的新的思想和方法的能力。例如：

【例4】（2017年，全國(guó)卷Ⅲ，第32題）已知某種昆蟲的有眼（A）與無眼（a）、正常剛毛（B）與小剛毛（b）、正常翅（E）與斑翅（e）這三對(duì)相對(duì)性狀各受一對(duì)等位基因控制?，F(xiàn)有三個(gè)純合品系：①aaBBEE、②AAbbEE和③AABBee。假定不發(fā)生染色體變異和染色體交換，回答下列問題：

（1）若A/a、B/b、E/e這三對(duì)等位基因都位于常染色體上，請(qǐng)以上述品系為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來確定這三對(duì)等位基因是否分別位于三對(duì)染色體上。（要求：寫出實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出結(jié)論）

（2）假設(shè)A/a、B/b這兩對(duì)等位基因都位于X染色體上，請(qǐng)以上述品系為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)這一假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證。（要求：寫出實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出結(jié)論）

【參考答案】（1）選擇①×②、②×③、①×③三個(gè)雜交組合，分別得到F1和F2，若各雜交組合的F2中均出現(xiàn)四種表現(xiàn)型，且比例為9∶3∶3∶1，則可確定這三對(duì)等位基因分別位于三對(duì)染色體上；若出現(xiàn)其他結(jié)果，則可確定這三對(duì)等位基因不是分別位于三對(duì)染色體上。（2）選擇①×②雜交組合進(jìn)行正反交，觀察F1雄性個(gè)體的表現(xiàn)型。若正交得到的F1中雄性個(gè)體與反交得到的F1中雄性個(gè)體有眼/無眼、正常剛毛/小剛毛這兩對(duì)相對(duì)性狀的表現(xiàn)均不同，則證明這兩對(duì)等位基因都位于X染色體上。

【分析】該題通過科學(xué)探究考查學(xué)生對(duì)自由組合定律、伴性遺傳等有關(guān)知識(shí)的掌握情況。重點(diǎn)考查了探究性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的能力。試題開放性較強(qiáng)，答案不唯一，給了學(xué)生充分發(fā)揮想象和創(chuàng)造的空間，不足是主觀性較強(qiáng)，閱卷難度較大。

二、備考策略

“高考是學(xué)科教學(xué)的指揮棒”。全國(guó)卷生物試題重視對(duì)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的考查，這就要求教師在今后的教學(xué)中要以培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)為中心，重視科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)，特別是在高三總復(fù)習(xí)階段，通過加強(qiáng)有針對(duì)性的訓(xùn)練來啟迪學(xué)生的思維，培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)。

1. 重視對(duì)教材實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)

人教版教材在編寫過程中非常重視對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)，教材選編了大量的學(xué)生實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)等。高三復(fù)習(xí)過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生弄清實(shí)驗(yàn)原理和相關(guān)的儀器裝置，注重操作細(xì)節(jié)，思考怎么做，為什么要這樣做，如果不這樣做會(huì)產(chǎn)生什么后果，還能怎么做等等。如進(jìn)行質(zhì)壁分離和復(fù)原的實(shí)驗(yàn)時(shí)，可改變條件，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究：若用0.5 g/mL蔗糖溶液做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是怎樣的？為什么？若用0.3 g/mL尿素、KNO3等溶液做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象又是怎樣的？為什么？除洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞外，還可選取哪些材料做該實(shí)驗(yàn)？哪種實(shí)驗(yàn)材料的效果最佳？若用洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞做實(shí)驗(yàn)，要看清實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，你將采取什么措施？若要測(cè)定洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞液的濃度，如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等等。通過這種方式從不同角度、不同層面來復(fù)習(xí)教材實(shí)驗(yàn)，能加深對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)的理解和把握。若條件許可，則盡可能地開放生物實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生重做有關(guān)實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程，感受實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)，從而提升實(shí)驗(yàn)技能。

2. 加強(qiáng)語(yǔ)言表達(dá)的規(guī)范訓(xùn)練

對(duì)于探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能否正確表達(dá)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路也是科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)考查的重要內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方式千變?nèi)f化，但實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程的表達(dá)方式基本相同。因此，復(fù)習(xí)過程中教師應(yīng)教會(huì)學(xué)生如何去規(guī)范表達(dá)探究實(shí)驗(yàn)所涉及的各種問題情境，如實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)假設(shè)、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)結(jié)論等的規(guī)范表達(dá)。在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析、處理的過程中，教師要注重學(xué)生思維的有序性和條理性訓(xùn)練，對(duì)有關(guān)結(jié)論的概括，要訓(xùn)練學(xué)生用規(guī)范的語(yǔ)言去表達(dá)這是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的重要途徑。

3. 注重發(fā)散思維能力的培養(yǎng)

發(fā)散思維是大腦在思維時(shí)呈現(xiàn)的一種擴(kuò)散狀態(tài)的思維模式，它表現(xiàn)為思維視野廣闊，思維呈現(xiàn)出多維發(fā)散狀，它是創(chuàng)造性思維的最主要特點(diǎn)，是測(cè)定創(chuàng)造潛力的重要指標(biāo)?？茖W(xué)探究實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，要求學(xué)生有較強(qiáng)的發(fā)散思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維有利于提升學(xué)生解決科學(xué)探究問題的能力。發(fā)散思維可通過變式教學(xué)、一題多解等途徑來培養(yǎng)。在科學(xué)探究過程中，通過讓學(xué)生分析探究實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的多種現(xiàn)象，產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的多種原因，一種裝置可能的多種用途，一種實(shí)驗(yàn)可能用的多種裝置，一種物質(zhì)可能用的多種鑒定方法，一種探究實(shí)驗(yàn)可能有多種設(shè)計(jì)方案等等來培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維能力。因此，在教學(xué)中教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所給材料或信息從不同角度、向不同方向、用不同方法或途徑進(jìn)行分析和解決問題，從而提升科學(xué)探究能力。

4. 針對(duì)科學(xué)探究，開展專題訓(xùn)練

教師選取適當(dāng)?shù)慕?jīng)典習(xí)題，讓學(xué)生積極主動(dòng)地去思考、去練習(xí)、去理解科學(xué)探究的實(shí)施過程。對(duì)于給出的不同方案學(xué)生要學(xué)會(huì)作出恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)，讓學(xué)生掌握評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案的常見角度和方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

總之，增強(qiáng)生物學(xué)試題的科學(xué)探究性，是高考生物試題命制的一大趨勢(shì)，是考查學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的重要途徑。只有夯實(shí)基礎(chǔ)，加強(qiáng)訓(xùn)練，開展探究性實(shí)踐并加以反思總結(jié)，才能提升科學(xué)探究能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。