把教材化成问题 把问题化成考题——以学科素养为导向的高考冲刺复习策略

安徽

培养学生的生物学核心素养是高中生物学教育的目标，考查生物学核心素养是高考命题的方向，教师通过真实的科学情境进行巧妙设问，可以考查学生的核心素养发展程度。高考冲刺阶段的教学不仅要培养学生的科学素养，更要引导学生利用已形成的生物学素养去分析问题、解决问题。笔者在教学中把教材内容作为分析材料，以教材内容为载体设计一个个讨论题，引导学生以学科素养为导向对教材进行深度分析，再设计相应的考题进行巩固训练。这种教学方式既能让学生跳出题海、回归教材，又能达到让教材内容更贴近高考试题的目的。

1.回归核心概念，用生命观念引导学生深度分析

生命观念是在理解概念、原理、规律的基础上进一步抽象出来的关于生命本质的观点、思想，是生物学学科思想的精髓。生命观念主要包括：结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观、进化与适应观、生态观等，一旦观念形成，学生就拥有了解决生物学具体事例的最重要的思维和方法。学生通过三年的学习已经形成了生命观念，所以在复习冲刺阶段要做到利用生命观念反过来对生物学概念、原理、 生命过程等分层次、多角度深化理解，建立由点到线到面乃至立体化的知识网架。

1.1 利用同一生命观念在不同层次上对概念进行理解

例如利用结构和功能观理解“蛋白质是生命活动的主要承担者”这一核心概念，（1）从分子水平理解蛋白质的化学结构是否能决定其空间结构?空间结构对蛋白质的功能有何影响？如何来调节蛋白质的活性？结构多样性如何决定功能多样性？（2） 从细胞和细胞器层面理解糖蛋白、载体蛋白和膜功能有着怎样的适应关系，理解蛋白质在细胞器中或者细胞核中与其对应结构功能的适应关系，如与细胞呼吸相关的酶在线粒体内膜上和内膜的折叠对细胞呼吸第三阶段产能有何适应意义？（3）通过蛋白质结构和功能的关系，讨论蛋白质为什么能体现性状，乃至基因如何决定生物的性状。

【例1】下面关于人骨髓造血干细胞的说法正确的是（ ）

A.由核糖体合成的胰岛素经内质网、高尔基体加工、包装后分泌到细胞外

B.细胞发生突变后可能引起血红蛋白结构改变，造成镰刀型细胞贫血症

C.解旋酶催化DNA双链解开后会立即失活，以保证DNA重新能够螺旋

D.过氧化氢酶被运输到线粒体内，参与有机物的氧化分解过程

【答案】B

【分析】本题考查蛋白质分子的结构与功能的适应关系。A选项关于胰岛素的叙述和骨髓造血干细胞不相适应，不能发生在骨髓造血干细胞中；B选项骨髓造血干细胞突变后会引起血红细胞的相应改变，因此有可能造成镰刀型细胞贫血症；C选项酶起作用后不会立即失活；D选项过氧化氢酶不属于有氧呼吸酶，不参与有机物的氧化分解过程。

1.2 利用不同的生命观念在不同的角度理解同一个概念

例如“物质的跨膜运输”这一核心概念，（1）从结构与功能观的角度分析，细胞膜的流动镶嵌模型的结构决定了什么性质的物质可以通过磷脂双分子层，什么性质的物质需要通过载体蛋白的协助才能通过细胞膜？（2）利用进化与适应观分析为什么同样的物质在跨膜运输时，有时是协助扩散有时是主动运输？（3）利用物质与能量观理解为什么主动运输时需要消耗能量？（4）从稳态与平衡观的角度回答通过主动运输建立和维持细胞内外离子浓度差有何意义？

【例2】人原尿中的葡萄糖进入肾小管细胞需要消耗钠离子的渗透能，而肾小管上皮细胞中的葡萄糖进入组织液则不需要消耗能量，则下列推论不合理的是 （ ）

A.葡萄糖进出肾小管上皮细胞都需要膜蛋白的参与

B.肾小管重吸收葡萄糖需要ATP直接供能

C.肾小管吸收钠离子的速率影响葡萄糖的重吸收

D.糖尿病人肾小管中葡萄糖浓度升高不会改变其吸收葡萄糖的方式

【答案】B

【分析】本题考查物质跨膜运输这一概念。A选项葡萄糖是水溶性分子，需要载体蛋白的协助才能实现跨膜运输；B选项由题干信息可知肾小管重吸收葡萄糖依靠的是钠离子的渗透能，是间接利用ATP供能的主动运输方式；C选项钠离子的渗透能可为葡萄糖主动运输供能；D选项肾小管吸收葡萄糖的运输方式是长期进化的结果，不会因病人的偶然情况而改变。

1.3 利用生命观念跨教材模块整合概念

例如“酵母菌”这一概念涉及多个教材模块，人教版必修1中对酵母菌的呼吸方式进行实验探究；必修3中提及了酵母菌的计数和生长曲线；选修1中利用酵母菌来酿酒；选修3中酵母菌可以作为基因工程的受体细胞。笔者在教学过程中要求学生讨论以下和酵母菌相关的问题串，以此对相关散乱的知识点进行有效的整合：（1）利用物质和能量观分析酵母菌的同化作用类型是什么，如果配制酵母菌培养基应选用何种类型的物质为原料？（2）利用生态观分析酵母菌生长曲线中酵母菌的增长速率先快后慢，最后数量又下降的原因是什么？（3）用结构与功能观分析酵母菌细胞结构如何与细胞呼吸过程相适应？

【例3】酵母菌是一种单细胞真菌，同时也是一种典型的异养兼性厌氧微生物，在有氧和无氧条件下都能够存活，可用于酿造生产，也可作为基因工程和细胞周期研究的模式生物。

（1）研究发现酵母菌在发酵时原料中的葡萄糖约有98%转化为酒精和其他发酵产物，推测另外2%的葡萄糖用于____________________ 。

（2）某同学在配制酵母菌的培养基时添加氯化铵作为氮类养料，这样做_____________________________________（填“合理”或“不合理”），原因是_____________________________________________________ 。

（3）科学家在研究过程中发现了两种细胞呼吸异常的突变体，和野生型酵母菌相比，其中一种突变体的细胞质中丙酮酸浓度较高，另一种突变体的线粒体中[H]浓度较高，推测产生这种现象的原因分别和线粒体膜上的____和_________ 异常有关。

（4）培养酵母菌时，酵母菌的繁殖方式主要是出芽生殖，但也可以进行有性生殖，图1为酵母菌的有性生殖图解。假如某二倍体酵母菌的基因型是Aa，若对其产生的孢子分别进行单独培养，则得到的酵母菌的基因型及比例是______________________ 。

图1

【答案】（1）构建细胞结构成分 （2）不合理

酵母菌的营养类型是异养型，氮源要提供有机营养

（3） 丙酮酸载体 有氧呼吸酶 （4） A∶a = 1∶1

【分析】通过这种“拼盘式”命题可以帮助学生突破思维定式，实现章节之间、模块之间知识的渗透。

2.回归经典实验，进行科学思维、科学探究的强化训练

教材中的经典实验无疑是最好的科学事实材料，因此教师在复习相关内容时应在学生已掌握了概念、原理的基础上重视对经典实验的再认识，强化科学思维、科学探究过程中对方法的训练。

例如在人教版教材必修2遗传部分中的孟德尔豌豆杂交实验和摩尔根果蝇杂交实验都属于逻辑思维性和科学探究性较强的实验，其实验内容既包含分析综合、归纳演绎、抽象概括等科学思维方法，也包含假说演绎、数学统计、模型建构等科学探究方法。笔者在复习时分别把每个实验内容作为问题的情境，设计相关问题，达到提升学生的科学思维和科学探究能力的目的。（1）请根据孟德尔对豌豆的一对相对性状进行杂交和测交实验中的现象思考下列问题：利用掌握的遗传规律判断高茎豌豆和矮茎豌豆的显隐性，并说明判断理由；如何证明高茎豌豆的基因型；如何证明高茎豌豆和矮茎豌豆这一对相对性状是否遵循基因分离定律。（2）请根据孟德尔对豌豆的两对相对性状杂交和测交的实验现象，利用掌握的遗传规律去分析如何证明豌豆的黄、绿和圆、皱这两对相对性状是否遵循基因的自由组合定律，如何证明这两对等位基因的位置关系。（3）请根据摩尔根的果蝇杂交实验现象，利用掌握的遗传规律去分析控制果蝇眼色的基因位于常染色体上还是X染色体上，还可以启发学生通过其他杂交方式来证明这个结论，并写出遗传图解及预测结果。笔者在教学过程中要求学生按表1中的顺序进行科学训练并反复揣摩练习，领悟其过程，形成科学的思维习惯。

表1

2.1 训练思维的逻辑性

概念、原理、规律的学习过程要经过具体—— 抽象——具体的过程。对科学事实进行分析综合、抽象概括属于第二阶段，进一步演绎推理以解决实际问题属于第三阶段。高考试题要求学生能够掌握遗传的基本规律，并把它运用于解决试题中给出的实际问题，试题考查的科学思维和科学探究能力涵盖在第二阶段和第三阶段中。

2.2 训练表达的准确性

学生在回答原因类问题时最容易犯的错误是直接回答抽象的理论而缺乏具体的依据。例如回答如何判断显隐性的问题时，部分学生往往以“无中生有，有中生无”“性状分离”等形式回答，但这样的回答只有抽象的内容，而脱离了具体的事实依据，从而犯下空说抽象理论的错误，正确的回答应是在抽象理论指导下的具体的事实依据，是将抽象理论具体化的过程，因此正确的回答应是高茎和矮茎杂交，子代全表现为高茎，所以高茎为显性，矮茎为隐性。

【例4】（2018年，全国卷Ⅰ，第32题改编）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。某生物兴趣小组用红眼灰体长翅雌蝇与红眼黑体长翅雄蝇杂交，甲同学统计灰体果蝇为雌性40只、雄性42只，黑体果蝇为雌性39只、雄性41只，乙同学统计了长翅和残翅以及红眼和白眼这两对相对性状的结果并绘制了如图2所示的柱状图来直观表示统计结果。根据结果回答下列问题：

图2

（1）根据甲同学结果，_________ （填 “能”或“不能”）判断控制果蝇灰体/黑体性状的基因是位于X染色体还是常染色体上。若控制灰体/黑体性状的基因位于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）若控制黑体/灰体性状的基因位于常染色体上，请用题中杂交子代果蝇为材料，设计一个杂交实验来确定灰体性状的显隐性（要求：写出杂交组合和预期结果）。

（3）若控制灰体/黑体性状的基因位于4号染色体上，用灰体长翅红眼纯合体和黑体残翅白眼纯合体果蝇杂交，F1相互交配后，F2中雌雄各有__________种表现型，其中黑体长翅红眼所占比例为9/64 时，则说明黑体性状为_________ （填“显性”或“隐性”）。

【答案】（1）不能 灰体 伴X染色体遗传中如果杂合体雌性和隐性雄性个体交配才可能出现该信息结果，因此亲本中灰体为杂合体雌性，为显性性状 （2）让灰体与灰体交配，观察子代，如果子代产生黑体则灰体为显性；如果子代全为灰体则灰体为隐性 （3）4、8隐性

【分析】本题考查的知识点较为综合，涉及基因的分离定律、自由组合定律、伴性遗传，意在让学生通过图形和文字获取相关数据信息，并利用所掌握的遗传学规律进行分析综合、演绎推理得出科学的结论。该题充分体现了对学生科学思维、科学探究能力的生物学核心素养的考查，本题解答时遵循的原则有（1）学生要熟练掌握常染色体和伴性遗传时杂交和测交的子代表现型及比例，以便对考题中的实验数据进行分析，概括出其本质，并进一步解决问题。（2）分性状分析原则：观察题目设问考查的相对性状数目，问一对性状分析一对性状，问两对性状分析两对性状，问哪对性状分析哪对性状，不要混在一起分析，以免出现分析混乱、选择性困难的情况。（3）假设推理原则：通过假设分析所有可能性，最终找出符合试验事实的假设。

（见下页表2）

3.回归教材生物学热点，凸显社会责任

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》明确指出教师要引导学生关注社会热点，在教学上要与学生的日常生活、医疗保健、环境保护和经济活动适度结合，利用生物学原理和方法参与公共事务的讨论并做出相关的个人决策。高考题也会以相关热点问题为情境进行设问，体现对社会责任这一学科素养的考查。中学生物教材中包含了很多相关的热点，如涉及疾病与健康的有艾滋病病毒、流感病毒、癌细胞与癌症、细胞衰老与寿命、人类遗传病、糖尿病、肥胖、免疫治疗等；涉及环境问题的有生态修复、污染治理、富营养化、生物多样性保护等；涉及经济生活的有害虫防治、农业养殖、良种选育、粮食增产等；涉及科学前沿的有干细胞 、转基因技术、克隆等。教师在复习中除了强调热点问题涉及的基本概念原理外，还要引导学生对热点问题进行辩证的分析，要能发表科学合理的观点、给出解决的途径、展望未来的发展方向。

表2

【例5】抗虫棉是将一种来源于细菌的、可专门破坏棉铃虫消化道的Bt杀虫蛋白基因经过改造，转到了棉花中的转基因作物。该棉花细胞中存在这种杀虫蛋白质，专门破坏棉铃虫的消化系统，导致其死亡，而对人畜无害。

图3

（1）构建基因表达载体时需要的工具酶有_________ ，导入受体细胞时提前使用Ca2+处理农杆菌的目的是____________ 。

（2）目的基因整合到棉花染色体的目的是______________________________。

（3）科学工作者试验成功后处理残余转基因农杆菌的合理做法是______________________________________________________________________ 。

（4）与种植普通棉相比、种植转基因抗虫棉花的优点是_________________________________________________________________________ 。

（5）近年来因种植抗虫棉，防治棉田害虫演变为以防治蚜虫、烟粉虱、盲蝽象为重点，从生态学的角度解释其原因是___________________________________________ 。

【答案】（1）限制酶、DNA连接酶 （2）实现目的基因稳定的复制和表达 （3）经灭菌后倒入废液缸

（4）减少了农药的使用，减少了环境污染 （5）缺少棉铃虫的竞争有利于其他害虫的增长

【分析】本题（1）（2）考查基因工程的基本原理，（3）（4）（5）均在一定程度上考查了学生的社会责任素养。

总之，教师在高三复习冲刺阶段要引导学生回归教材、以教材为本，立足于教材概念、教材情境，以问题和试题为载体促进生物学核心素养的最终达成，为即将到来的高考乃至于学生的终身发展服务。