王帥帥

摘 要：在《中國高考評價體系》中明確指出高考應具有“導向教學”的核心立場，故而通過研究高考題的考查角度來分析如何培養(yǎng)學生的生物學核心素養(yǎng)就是一種有效的途徑。本文以2022年全國甲卷和乙卷生物高考題為背景，梳理了其中一些典型的推理型試題，并結合他們的特征分成了“現(xiàn)象推理”“邏輯推理”和“計算推理”三個類別。通過對不同類別推理型試題的分析，觀察了高考題要求學生應具備何種的科學思維核心素養(yǎng)。并以此總結經(jīng)驗，歸納出對我們教師在日常教學中應如何培養(yǎng)學生科學思維核心素養(yǎng)的啟示。

關鍵詞：高中生物；高考真題；科學思維；推理能力

《普通高中生物課程標準（2017年版2020年修訂）》中提出的普通高中生物教學要以培養(yǎng)學生的生物學核心素養(yǎng)為目標，生物學核心素養(yǎng)包括了生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。其中的“科學思維”核心素養(yǎng)指的是運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法探討生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學社會議題[1]。從中我們不難看出，達成對學生科學思維的構建，推理能力的培養(yǎng)必不可少。而我們教師在教學過程中應該如何關注學生推理能力的培養(yǎng)則是一個值得研究討論的領域[2]。

如何才能評價對學生科學思維的構建？《中國高考評價體系》中所提出的高考“導向教學”的核心立場就得到了充分的體現(xiàn)[3]。一套高考題的命制必然是需要能用于評價考生的學科素養(yǎng)的，所以筆者以2022年全國甲卷和乙卷生物高考題為背景，整理了其中的推理型試題并對題目進行了分析研究，以此探究高考題是如何基于對學生推理能力的考查來評價學生的科學思維核心素養(yǎng)，并且基于高考對教學進行導向的作用，提出教師在日常教學中應該如何培養(yǎng)學生的推理能力，從而構建學生科學思維素養(yǎng)的啟示。

在邏輯學中，推理是指通過一個或多個已定的前提，經(jīng)過理性的推敲做出判斷得出結論的過程。筆者按照推理形式上的差異將2022年全國甲卷和乙卷生物高考題分成了“現(xiàn)象推理”“邏輯推理”和“計算推理”三個類別。

一、“現(xiàn)象推理”類型題及分析

“現(xiàn)象推理”指的是基于給出的現(xiàn)象結論，要求學生對原因或過程進行推理。該類型的試題現(xiàn)象結論形式多樣，可以是文字、可以是圖像，也可以是表格。例如：2022年乙卷第30題就以文字的形式對利用家兔探究甲狀腺激素的合成及調(diào)節(jié)機制實驗的結論進行了描述。第一組實驗是給家兔腹腔注射放射性碘溶液一段時間后在甲狀腺中檢測到了放射性的結論。第二組實驗是對甲、乙、丙三組家兔靜脈注射等量生理鹽水、甲狀腺激素溶液和促甲狀腺激素溶液，一段時間后通過對血液中甲狀腺激素含量的測定得出乙、丙兩組的注射行為對甲狀腺激素的分泌起到了相應調(diào)節(jié)作用的結論。而第一小題就讓學生基于第一組實驗結論推理原因，學生要能通過回憶“碘離子參與了甲狀腺激素的合成”這一事實才能做出相應推理。第二小題考查了學生對于生理鹽水、甲狀腺激素溶液和促甲狀腺激素溶液對甲狀腺激素合成與分泌的調(diào)節(jié)作用。學生要能基于甲狀腺激素分泌的分級調(diào)節(jié)這一知識點才能推理出符合實驗結果的原因。

再例如：2022年甲卷第30題以圖像的形式展現(xiàn)了健康人體先后兩次感染同一種病毒后體內(nèi)抗體濃度變化的示意圖。本題對學生的要求有所提高，學生要先能從圖中獲取再次感染后體內(nèi)抗體濃度會大幅高于初次感染后的濃度這一關鍵信息。之后第三小題就針對這個現(xiàn)象對原因進行了提問，不難看出該問的回答是基于體液免疫中二次免疫過程，學生只有在明確了記憶細胞對同種抗原進行識別后會迅速增殖分化并產(chǎn)生大量抗體這個過程后才能對圖像中的情況進行推理和原因說明。

最后一種是基于表格的形式呈現(xiàn)出結果讓學生進行推理的試題，例如2022年乙卷第37題。其用表格的形式梳理了分別利用葡萄糖、淀粉和制糖廢液作為碳源培養(yǎng)菌株C一段時間后檢測細胞干重和化合物S的產(chǎn)量。該題要求學生先從表格中獲取數(shù)據(jù)，經(jīng)過對數(shù)據(jù)的挑選、對比和推理才能回答出第二小題哪種碳源最適合菌株C生長和最適合菌株C生產(chǎn)S。此外，同樣需要基于對表格數(shù)據(jù)的分析，抓住以淀粉為碳源時S的產(chǎn)量為0，同時題干中有表述S的產(chǎn)量與菌株C所利用的碳源密切相關，從而推理可得結論：以淀粉為碳源時由于S的產(chǎn)量為0，說明菌株無法有效利用淀粉進行生長。

從以上的例子我們不難看出，“現(xiàn)象推理”類型的試題題型多樣，通過文字描述、圖像或表格的不同形式可以對學生的閱讀能力、信息獲取能力、數(shù)據(jù)分析能力進行測試，最終落實到學生的推理能力考查上。而評價形式也可以采用判斷選擇、原因闡述、過程演繹等構建試題。此外，這種推理類試題出題的角度也非常契合“一核四層四翼”的高考評價體系，因為對學生推理這種關鍵能力的考查，既需要學生具備充足和準確的必備知識，又需要學生具備處理分析問題的基礎能力。這種層層遞進且相互嵌套的試題構建模式就是最好的對學生科學思維核心素養(yǎng)的評價手段。

二、“邏輯推理”類型題及分析

“邏輯推理”指的是基于對因素和結果的表達，要求學生推理二者相互之間的邏輯關系，從而做出判斷。推理因果之間的邏輯關系是生物學作為理科學科一項重要的特征，該類型的試題最?？疾榈念}材就是遺傳題，例如2022年甲卷第32題就以玉米雌雄異株這個特點為背景進行了考查。題干中假設玉米的性別由兩對獨立遺傳的基因控制，B控制雌花花序，T控制雄花花序，bbtt為雌株。給定四種純合體玉米：雌雄同株的甲、雌株的乙與丙、雄株的丁。在第二小題中給出雜交實驗結果：乙和丁雜交，子一代全為雌雄同株。結合題干給出的各種因素及雜交結果讓學生推理子一代自交后，子二代中雌株所占的比例以及子二代中雄株的基因型。該題首先要求學生通過不同的表現(xiàn)型對四種純合體玉米的基因型進行推理，結合純合子乙（雌株，B控制雌花花序，或bbtt）與純合子?。ㄐ壑?，T控制雄花花序）雜交后代全為雌雄同株，推理出乙的基因型為BBtt，丁的基因型為bbTT，則后代基因型全為BbTt，邏輯上符合雜交實驗結果。同時，通過排除法判定丙的基因型為bbtt。則可通過推理演繹得知子一代自交，子二代中雌株占比為四分之一，子二代中雄株的基因型是bbTt和bbTT。

除了常染色體的遺傳以外，“邏輯推理”型試題還可以結合伴性遺傳進行考查。例如2022年乙卷第6題就以雞的蘆花和非蘆花性狀的伴性遺傳為背景進行了考查。題干中說明雞的蘆花和非蘆花性狀受一對等位基因控制，以蘆花雞和非蘆花雞進行雜交，雜交結果為：正交結果中子代蘆花雞與非蘆花雞比例相等，反交結果中子代均為蘆花雞。結合題干給出的各種因素和正反交實驗結果要求學生對蘆花與非蘆花性狀的遺傳方式、親代雌雄雞的基因型、正反交子對雌雄雞的基因型及雜交演繹等進行邏輯推理。首先，該題中所談及的性狀和情境來源于舊人教版高中生物必修二遺傳與進化一冊教材，若學生的基礎知識掌握扎實，其能夠直接回憶出雞的蘆花與非蘆花性狀為ZW的伴性遺傳，且蘆花性狀由顯性基因（假定位B基因）控制，非蘆花性狀由隱性基因（假定位b基因）控制。則其就可直接對試題中所提及的情境進行推理。而若學生無法直接回憶出該對性狀的遺傳方式，本題也留下了足夠的因素可用于推理。但對應的，學生在考場上所需花費的時間就會較長。所以可見該題對學生的考查十分立體，能夠有效甄別不同學生的層次。其次，回到試題本身。該題要求學生先能從“正反交實驗結果不同”推理出該對性狀為伴性遺傳。且雞的性別決定為ZW性別決定機制，顯性雄雞ZBZB與隱性雌雞ZbW雜交，子代雌雄全為顯性。而隱性雄雞ZbZb與顯性雌雞ZBW雜交，子代雄雞全為顯性，雌雞全為隱性。以此推理出蘆花與非蘆花性狀的顯隱性關系。通過這個突破點即可以推理出親本的基因型，正交為ZBZB×ZbW，反交為ZbZb×ZBW，以此本題最核心的推理點即得到了解決。

而“邏輯推理”型試題不單單只能通過遺傳題的形式來構建，生物學作為一門理科學科，其實還有很多題材可用于考查學生的科學思維能力。例如2022年甲卷第5題就是一道非常巧妙的結合種群變化規(guī)律來考查學生邏輯推理能力的優(yōu)秀試題。該題以魚池中投放的一批魚苗進行養(yǎng)殖為背景，題干呈現(xiàn)了一幅曲線圖，其中包含甲、乙、丙三條曲線，甲曲線為先上升后下降，乙曲線為先上升后保持穩(wěn)定，丙曲線為持續(xù)保持下降。三條曲線需要學生根據(jù)變化規(guī)律來推理圖中表示種群數(shù)量、個體重量、種群總重量的曲線分別是什么，給定的四個選項分別是：A.甲、丙、乙；B.乙、甲、丙；C.丙、甲、乙；D.丙、乙、甲。本題對學生的邏輯思維能力要求非常高，學生要能從曲線的變化趨勢結合對種群數(shù)量、個體重量、種群總重量三個概念的理解進行邏輯推理。在該題的A和C兩個選項中，乙曲線均表示種群總重量，也即是上升之后保持穩(wěn)定的一個趨勢。而甲和丙無論哪個表示種群數(shù)量和個體重量，都會發(fā)現(xiàn)有一段相同的時間內(nèi)兩者均在下降，而這個結果從邏輯上與曲線乙的種群總重量上升并穩(wěn)定相違背，故學生要能基于此推理排除A和C兩個選項。此外，B選項中乙和甲分別表示種群數(shù)量和個體重量，而兩條曲線均有一段時間為上升趨勢，從邏輯上來說，在該時間段內(nèi)種群的總重量應該是上升的，但丙曲線卻是整體下降的趨勢，同樣在邏輯上不合理，故以此學生應該排除B選項。而D選項中丙所表示的種群數(shù)量呈下降趨勢，乙所表示的個體重量呈上升趨勢，甲所表示的種群總重量呈先上升后下降的趨勢，三條曲線所描述的情況符合事實的推理演繹，無不合理之處，故而學生應判斷本題選D。

綜上分析我們可以看出“邏輯推理”型試題可以借用不同的生物學情境，通過構建邏輯上因素與結果之間的關系讓學生進行推理，從而對學生的推理與演繹這項關鍵能力進行考查。結合“四層”的遞進關系，這類型的試題也能對學生科學思維核心素養(yǎng)進行評價。

三、“計算推理”類型題及分析

“計算推理”指的是基于給定的條件，學生能通過某些既定的規(guī)律或公式對結果進行推理計算。這種類型的試題在高中生物學當中最常見的出題角度就是遺傳規(guī)律板塊的計算。例如2022年乙卷第32題就以某種植物的花色遺傳為情境考查了學生的科學思維，其中就包含了結合遺傳規(guī)律的計算設問。本題題干中記敘了某種植物的花色有白色、紅色、紫色三種，三種色素的合成變化途徑是原始的白色色素在酶1的作用下可轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色色素，紅色色素在酶2的作用下可轉(zhuǎn)變?yōu)樽仙?。?和酶2分別由基因A和基因B控制，且兩對基因獨立遺傳。第一小題設問若用紫花植株AaBb與紅花雜合子植株雜交，子代的白花植株中純合子所占的比例是多少？本題就是一道典型的遺傳計算題，考查的就是學生的計算推理能力。該題需要學生先基于題干中不同色素之間的合成變化關系推理出設問中的“紅花雜合子植株”基因型為Aabb。而后將其與基因型為AaBb的紫花植株進行雜交。學生則可通過計算得出在子代的白花植株（aaBB和aaBb）中純合子占二分之一。

遺傳類的“計算推理”類型題也可以設置在選擇題中，例如：2022年甲卷第6題就是一道難度較高的遺傳計算題。題干中談到某種自花傳粉的植物基因A/a控制花粉育性，含有基因A的花粉可育但是含有基因a的花粉僅一半可育?；駼/b控制花色，基因B控制紅花性狀，基因b控制白花性狀。兩對基因獨立遺傳。若以基因型為AaBb的植株自交，要求學生推理計算親代中不同種類雄配子的數(shù)量關系和子代中紅花植株和白花植株的比值及基因型aabb所占的比。本題對學生推理計算這種關鍵能力的要求比較高，同時也要求學生對性狀遺傳有比較深刻的理解。首先從雄配子的角度來推理計算，AaBb可產(chǎn)生AB、Ab、aB、ab四種類型的雄配子，而含有基因a的花粉僅有一半可育，從數(shù)量關系上則要求學生能推理計算出可育的1AB、1Ab、1/2aB和1/2ab雄配子是不育的1/2aB和1/2ab雄配子的三倍，即C選項。同時，含B的可育雄配子1AB、1/2aB數(shù)量上與含b的可育雄配子1Ab、1/2ab相等，即D選項。此外，從雜交子代的角度來推理計算，由于控制花色的B、b基因與控制育性的A、a基因獨立遺傳，故僅討論子代花色比值的話則要求學生能理解可以只計算雜交后代中花色基因即可，也即是求解出Bb自交后代中B_是bb的倍數(shù)確實為3倍，即A選項。而若要討論自交后代中aabb的占比則需要學生理解在單獨計算Aa自交后代中時配子a由于僅有一半的育性，則可育的雄配子a換算為所有雄配子中占比1/3，故aa占比為1/6。而bb基于對A選項的計算可知占比為1/4，則aabb占比應為1/24，即B選項錯誤。由此可看出本題對學生的計算推理能力和對遺傳規(guī)律的掌握及應用要求較高，本題可以深入考查到學生的科學思維素養(yǎng)。

而除了常規(guī)的在遺傳板塊出“計算推理”類型題以外，利用生物學科的其他板塊也能夠組建試題考查學生的推理計算能力。例如：2022年乙卷第31題就以空中拍照技術這個非常新穎的方法用于調(diào)查草原上的某種哺乳動物種群數(shù)量為情境，在第二小題題干中定義了調(diào)查區(qū)域總面積為S，樣方面積為m，樣方內(nèi)平均個體數(shù)為n，要求學生寫出計算該區(qū)域種群數(shù)量的數(shù)學式。在該題的求解過程中要求學生利用類比推理的能力，同樣方法的思維來進行推理計算，不難推導出（S/m）×n的數(shù)學式。本題雖在難度上不算高，但是創(chuàng)新的方法和獨特的理念仍舊能對學生的科學思維能力進行有效的考查。

結束語

通過對以上2022年全國甲卷和乙卷生物高考題的分析不難看出，生物學作為一門理科學科確實要求學生有較高的科學思維核心素養(yǎng)，而多種推理型試題的考查正是對學生推理與演繹這種關鍵能力的直接測試，同時也對學生的科學思維核心素養(yǎng)進行了評價。結合高考所具備的“導向教學”功能，這也就啟示我們教師在日常教學中一定要關注培養(yǎng)學生的推理能力。一方面是在組卷出題、布置作業(yè)等環(huán)節(jié)中可以效仿高考卷，有意識加入更多“現(xiàn)象推理”“邏輯推理”和“計算推理”的試題，訓練學生的推理演繹能力。另一方面，在備課、授課過程中也需要結合“一核四層四翼”的高考評價體系深入挖掘教材內(nèi)容、細致研究高考真題，讓我們的教學真正貼合學生生物學核心素養(yǎng)的構建。

參考文獻

[1]李霞，蘇科庚，吳繼衡，等.高中生物學科關鍵能力測評指標體系構建[J].中學生物學，2021，37（10）：47-49，75.

[2]郭洪波.新課標下高中生物高考備考的策略研究[J].高考，2023（2）：39-41.

[3]中華人民共和國教育部考試中心.中國高考評價體系[M].北京：人民教育出版社，2019.