高考北京卷生物学学科新能力要求解读

孙 鹏 管 旭 徐 捷

(1 北京教育考试院 北京 100083; 2 中国人民大学附属中学 北京 100080; 3 北京市东城区教师研修中心 北京 100009)

依据国务院颁布的《关于深化考试招生制度改革的实施意见》精神，2016年教育部考试中心提出“一体四层四翼”的高考评价体系。通过确立“立德树人、服务选拔、导向教学”这一高考核心立场，回答了“为什么考”的问题，通过明确“必备知识、关键能力、学科素养、核心价值”四层考查目标以及“基础性、综合性、应用性、创新性”四个方面的考查要求，回答了高考“考什么”和“怎么考”的问题。由此可以看出，培养和考查学生的关键能力，尤其是创新能力和应用实践等综合性能力成为现阶段教育考试改革的重点之一。为全面贯彻党的教育方针，推进考试内容与形式改革，以培育和践行社会主义核心价值观为中心，积极发挥教学导向功能，从有利于促进学生健康成长成才和服务科学选才的角度出发，北京市开展了2018年《普通高等学校招生全国统一考试北京卷考试说明》生物学学科部分(以下简称《考试说明》)的修订工作。

1 《考试说明》的变化

2018年版《考试说明》在上一版本的基础上对考核目标、能力要求等内容进行了调整，更新了部分参考样题，并对每道参考样题“说明”部分的文字进行了重新梳理。

1.1 能力要求的变化 2018版中核心的变化是使用了全新的能力要求框架。对生物学学科高考的能力要求由原来的四项能力要求调整为四个层级的能力要求，即“理解能力、应用能力、思辨能力、创新能力”，每层能力包含2～3项具体要求(表1)。

表1 高考北京卷生物学学科的能力要求[1]

1.2 能力要求解读 从表1中各个能力层级关系以及对各层能力要素内涵的描述可知，这一能力要求框架中四个层级能力的要求是逐级提高的，高层级能力以低层级能力为基础。其中，“理解能力、应用能力”对考生思维的要求相对较低，思维过程较为简单，属于基础思维能力；“思辨能力、创新能力”对考生思维的要求较高，思维过程比较复杂、综合，属于高阶思维能力。

从考生解答试题的思维过程看，“理解能力”侧重考查信息输入的过程，即考查考生将试题提供的新信息整合到已学生物学知识的体系中，与已有知识建立联系的能力；“应用能力”考查考生运用较为单一的生物学规律、原理、模型等对信息进行简单加工的能力；“思辨能力”是对信息进行复杂加工的能力，考查考生对复杂信息进行拆解，然后分别加工再进行综合或结合其他知识、信息再加工的能力；“创新能力”考查考生对信息进行创造性加工的能力，如：将信息拆解、加工后进行重新整合或综合其他信息再进行延伸与拓展。

2 例题解析

面对新的能力要求体系，许多教师可能面临“如何准确理解新的能力要求”的难题，新的能力要求在以往试题中考查过吗？如何依据新的能力要求进行复习？本文尝试依据生物学学科新的能力要求框架对往年高考北京卷部分试题进行分析，希望能够给出部分答案。

2.1 例1(2017年高考北京卷理综第1题) 洋葱根尖和小鼠骨髓细胞都能用于观察细胞有丝分裂，比较实验操作和结果，叙述正确的是 (B)

A. 都需要用盐酸溶液使细胞相互分离

B. 都需要用低倍镜找到分裂细胞再换高倍镜观察

C. 在有丝分裂中期都能观察到染色体数目加倍

D. 在有丝分裂末期都能观察到细胞板

分析：先将题干中给出的两种细胞与已学的动、植物细胞有丝分裂实验的知识建立联系，然后比较观察这两类细胞有丝分裂的实验操作的共性与差异，还要对动、植物细胞有丝分裂过程中特征的异同进行比较。因此，该题考查的能力是“理解”中的“比较”。

2.2 例2(2017年高考北京卷理综第29题节选) 学习、记忆是动物适应环境、使个体得到发展的重要功能。通过电刺激实验，发现学习、记忆功能与高等动物的海马脑区(H区)密切相关。

(1) 在小鼠H区的传入纤维上施加单次强刺激，传入纤维末梢释放的 作用于突触后膜的相关受体，突触后膜出现一个膜电位变化。(参考答案：神经递质)

分析：解答本小题需要在题目提供的情境中识别出与神经兴奋的产生、传导与传递等知识相匹配的信息，即：在传入神经纤维上施加刺激，传入神经纤维末梢将会释放神经递质作用于突触后膜上的相关受体，使突触后膜出现一个膜电位变化。因此，该题考查的知识是：神经调节的结构基础和调节过程；考查的能力是“理解”中的“辨认”：在新情境中识别出相关的生物学知识。

(2) 如果在H区的传入纤维上施加100次/秒、持续1秒的强刺激(HFS)，在刺激后几小时之内，只要再施加单次强刺激，突触后膜的电位变化都会比未受过HFS处理时高2～3倍，研究者认为是HFS使H区神经细胞产生了“记忆”。下图为这一现象可能的机制。如图所示，突触后膜上的N受体被激活后，Ca2+会以______方式进入胞内。Ca2+与______共同作用，使C酶的______发生改变，C酶被激活。(参考答案：易化扩散/协助扩散 钙调蛋白 空间结构)

分析：解答本题首先需将试题提供的图示信息进行解读，然后根据物质跨膜运输方式的特点辨认出Ca2+的过膜方式为易化扩散/协助扩散。还需解读出图中“Ca2+与钙调蛋白结合后，使C酶的空间结构发生改变，从而激活C酶使之处于活性状态”的信息，才能完成作答。因此，该题主要考查的知识是：物质出入细胞的方式、蛋白质的结构；主要考查的能力是“理解”中的“解读”：第一空是从图示信息中解读出膜外钙离子浓度大于膜内，辨认出是“易化扩散/协助扩散”过程；第二空是将图示信息进行形式转换，解读出“进入细胞的钙离子会与钙调蛋白结合”；第三空要求解读出“C酶在结合钙离子的钙调蛋白作用下，空间结构发生变化，从无活性状态变为有活性状态”。

(3) 为验证图中所示机制，研究者开展了大量工作，如：①对小鼠H区传入纤维施以HFS，休息30min后，检测到H区神经细胞的A受体总量无明显变化，而细胞膜上的A受体数量明显增加。该结果为图中的 (填图中序号)过程提供了实验证据。②图中A受体胞内肽段(T)被C酶磷酸化后，A受体活性增强。为证实A受体的磷酸化位点位于T上，需将一种短肽导入H区神经细胞内，以干扰C酶对T的磷酸化。其中，实验组和对照组所用短肽分别应与T的氨基酸 。A. 数目不同序列不同 B. 数目相同序列相反 C. 数目相同序列相同 ③为验证T的磷酸化能增强神经细胞对刺激的“记忆”这一假设，将T的磷酸化位点发生突变的一组小鼠，用HFS处理H区传入纤维，30min后检测H区神经细胞突触后膜A受体能否磷酸化。请评价该实验方案并加以完善 。

参考答案：①Ⅱ ②C、 B ③该实验方案存在两处缺陷。第一，应补充一组对未突变小鼠同样处理的对照实验。第二，应补充施加HFS后检测和比较以上两组小鼠突触后膜电位变化的实验。

分析：解答①小题，需要先分析题干提供的实验结果“神经细胞的A受体总量无明显变化，而细胞膜上的A受体数量明显增加”，再结合对图示信息中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ过程的解读，将解读出的过程Ⅱ表示的信息与上述实验结果进行关联、综合。因此，该题主要考查的知识是神经调节、细胞膜蛋白的动态变化，主要考查的能力是“思辨”中的“论证”。

② 小题考查在具备酶催化特性知识的基础上，设计实验方案的能力。设计这一实验的知识基础是：酶在催化化学反应的过程中会与底物结合，特定的底物具有特定的空间结构。肽链的空间结构由组成它的氨基酸种类、数目、排列顺序决定。该实验假设“C酶识别并结合A受体的位点位于胞内肽段(T)上”。根据这一假设，设计实验组“导入与T的氨基酸数目和序列均相同的肽段竞争性地与C酶结合”，目的是“使C酶无法与T结合”，预期结果为“A受体的活性无明显变化”。相应地，对照组的目的是“使C酶不受干扰，能够正常与T结合”，预期结果为“A受体活性增强”。为此，“导入的肽段不能与C酶结合”，再结合实验设计的程序性知识，设计出对照组“导入肽段应与T的氨基酸数目相同、序列相反”。因此，该题主要考查的能力是“创新”中的“设计”。

③小题实验的假设为“T的磷酸化能增强神经细胞对刺激的‘记忆’”。实验方案为“将T的磷酸化位点发生突变的一组小鼠，用HFS处理H区传入纤维，30min后检测H区神经细胞突触后膜A受体能否磷酸化”，结合实验设计的程序性知识，发现该实验方案中缺少以“正常小鼠”为实验材料的对照处理。结合(2)小题中判断是否产生“记忆”的信息，得出能够验证假设的实验结果预期为实验组“突触后膜电位变化不明显”，而对照组“突触后膜电位变化比实验组明显高2～3倍”。由此可以发现实验方案中缺少“施加HFS后检测小鼠突触后膜电位变化”的实验处理。因此，该题主要考查的能力是“思辨”中的“评价”。

2.3 例3(2016年高考北京卷理综第30题节选) 研究植物激素作用机制常使用突变体作为实验材料。通过化学方法处理萌动的拟南芥种子可获得大量突变体。

(1) 若诱变后某植株出现一个新性状，可通过________交判断该性状是否可以遗传。如果子代仍出现该突变性状，则说明该植株可能携带________性突变基因，根据子代________，可判断该突变是否为单基因突变。(参考答案：自 显 表现型的分离比)

分析：解答本题首先需要应用杂交育种的知识，从亲本自交产生的子代性状表现判断亲代是否发生了基因突变。因此，第一空主要考查的能力是“应用”中的“推理”。亲本“自交”后子代仍出现该性状，逆推导致这一结果出现的原因应该是：植株发生的是显性突变。因此，第二空主要考查的能力是“应用”中的“归因”。运用遗传学知识可以得出，控制突变性状的突变基因数目不同，子代性状的分离比也不同。因此，第三空主要考查的能力是“应用”中的“推理”。

(2) 经大量研究，探明了野生型拟南芥中乙烯的作用途径，简图如下。由图可知，R蛋白具有结合乙烯和调节酶T活性两种功能。乙烯与________结合后，酶T的活性________，不能催化E蛋白磷酸化，导致E蛋白被剪切。剪切产物进入细胞核，调节乙烯响应基因的表达，植株表现有乙烯生理反应。(参考答案：R蛋白 被抑制)

分析：解答本题需要将图示中野生型拟南芥的乙烯调节通路的图示信息转换为文字信息。因此，该题主要考查的能力是“理解”中的“解读”。

(3) 酶T活性丧失的纯合突变体(1#)在无乙烯的条件下出现________(填“有”或“无”)乙烯生理反应的表现型。1#与野生型杂交，在无乙烯的条件下，F1的表现型与野生型相同。请结合上图从分子水平解释F1出现这种表现型的原因：________。(参考答案：有 杂合子有野生型基因，可产生有活性的酶T，最终阻断乙烯作用途径。)

分析：解答第一空需要将题干中“酶T活性丧失”这一条件代入图示模型中，依据模型所示原理推理得出1#在无乙烯的条件下会表现出有乙烯生理反应的表现型。解答第二空首先需要由“F1是杂合子”这一条件，运用遗传信息翻译的原理推理得出“F1可产生有活性的酶T”，然后将这一推理结果与酶活性的知识以及图示模型信息综合，再从分子水平上阐释杂合子(F1)的表现型与野生型相同的原因。因此，该题第一空主要考查的能力是“应用”中的“推理”，第二空主要考查的能力是“思辨”中的“论证”。

2.4 例4(2016年高考北京卷理综第31题节选) 嫁接是我国古代劳动人民早已使用的一项农业生产技术，目前也用于植物体内物质转运的基础研究。研究者将具有正常叶形的番茄(X)作为接穗，嫁接到叶形呈鼠耳形的番茄(M)砧木上，结果见图。(1)(2)略。

(3) 嫁接体正常叶形的接穗上长出了鼠耳形的新叶。为探明其原因，研究者进行了相关检测，结果见下表。

实验材料检测对象 M植株的叶X植株的叶接穗新生叶P-L mRNA有无有P-L DNA有无无

(4) 综合上述实验，可以推测嫁接体中P-L基因的mRNA________。(参考答案：从砧木被运输到接穗新生叶中，发挥作用，影响新生叶的形态。)

分析：解答本小题要求考生解读图、表中的信息。由题图可知“将X番茄作为接穗嫁接到M砧木上，嫁接体中正常叶形的接穗上长出了鼠耳形的新叶”，据此可作出两种假设：①砧木中的P-L基因可从砧木转移到接穗新生叶中；②砧木中的P-L基因编码的mRNA可从砧木转移到接穗新生叶中。表中的实验结果否定了第一种假设，但能够支持第二种假设。由表中结果可以推测，接穗新生叶中出现的P-L mRNA是由砧木细胞中的P-L DNA编码，经长距离运输(可能以筛管为运输途径)进入接穗新生叶，最终导致其产生鼠耳叶表现型。因此，该题主要考查的能力是“创新”中的“假设”。

3 结语

从对以上例题的解析可以看出，新的能力要求在以往的试题中均有所考查、有所体现。其并非是一个新的“物种”，而是对学科认知能力的一种新的分类形式。在此应明确一点，上述例题分析中仅列举了一种解题思维过程，并非是唯一的思维路径。教师在进行复习指导以及考生在复习备考时，除查找知识上的漏洞外，更需要根据新的能力要求分析考生学科思维能力上的不足，并开展有针对性的复习和练习，从而补齐能力短板，促进学科核心素养的进一步发展。