以标为纲，谈科学探究素养的评价体现

□江苏省南京市天印高级中学 成培平

今年江苏的生物卷是新课标颁布后的第一次高考，虽然新高考方案待2021年才执行，但从考试说明要求来看，试题结构合理，覆盖全面，具有梯度，实验背景题较多，体现等级考试特点和理科特征，能联系实际，融入生命科学进展，体现时代特征，关注学科核心素养与关键能力，稳中出新，引领教学。下面我就从实验试题体现科学探究和科学思维核心素养等方面做些探讨。

一、聚焦能力，关注素养

试卷注重考查理解能力、实验与探究能力、信息获取能力和综合运用能力，体现理科特点。试题科学设计梯度，区分有度，具有综合性和层次性。选择题一般都综合考察了4个以上的知识点，考查学生对概念的综合把握。

1.江苏卷第3题：赫尔希和蔡斯所进行的利用T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，充分证实了DNA是生物的遗传物质，以下关于此次试验的说法中正确的是（ ）。

A.实验中DNA的标记可用15N代替32P

B.噬菌体外壳蛋白主要是由大肠杆菌编码

C.噬菌体DNA由大肠杆菌提供合成原料

D.本次实验主要证明DNA是大肠杆菌的遗传物质

解析：蛋白质和DNA共有的元素之一为N，所以如果使用15N标记，不仅噬菌体的DNA会被标记，蛋白质也同样会受到标记，所以A选项错误；噬菌体的DNA通过在大肠杆菌体内编码形成蛋白质外壳，所以B选项错误；噬菌体自身的DNA是噬菌体DNA合成模板的主要来源，由大肠杆菌提供原料，所以C选项正确；该实验主要验证DNA是噬菌体的遗传物质，所以D选项错误。

2.江苏卷高考生物试题第7题：以下各项对于植物细胞有丝分裂实验的观察过程描述正确的为（ ）。

A.想要观察到有丝分裂，只能从新生的根尖上进行取材

B.想要确保根尖组织细胞能够得到充分分离，解离过程需要较长的时间

C.想要促进细胞的分散，可以通过滴加清水、弄碎根尖以及压片等方式

D.临时装片进行镜检观察时，处于分裂中期的细胞在视野中分布最多

解析：从生长旺盛的部位取材，包括茎尖、形成层、根尖等部分，均可以观察到有丝分裂，A错误；解离时间一般在3～5min，时间过长，细胞过于酥软，不利于漂洗且染色体易被破环，因此解离的时间不宜过长，B错误；在观察有丝分裂的实验中滴加清水，主要目的是为了更容易将盖玻片盖上，盖好盖玻片后实验材料会充盈在水环境中，处于比较舒展状态，便于使用显微镜观察其结构，弄碎根尖、压片可使细胞分离开，因此三者都能促进细胞分散，所以C选项正确；细胞分裂过程中，间期时间最长，所以临时装片镜检时，处于有丝分裂间期的细胞，是视野中分布最多的，D错误。

3.江苏卷第10题：在DNA粗提取与鉴定的过程中，以下关于该过程说法错误的是（ ）。

A.使用同样方法对等体积兔血和鸡血中进行提取，所得到的DNA量相近

B.在DNA析出时，进行搅拌操作动作要轻柔，防治DNA断裂

C.可以使用预冷的乙醇来纯化粗提的DNA

D.鉴定DNA的过程中，使用二苯胺试剂需要水浴加热

解析：兔属于哺乳动物，其红细胞没有细胞核及各种细胞器，提取不到DNA，而鸡属于鸟类，其红细胞内含有细胞核与各种细胞器，DNA含量较多，A错误；DNA分子从细胞中被释放出来且除去蛋白后是非常容易断裂的,如果太过剧烈地搅拌，DNA链可能会被破环，因此轻柔搅拌的目的是为了获得较完整的DNA分子，B选项正确；DNA的溶解度在冷的95%酒精溶液中最低，沉淀量最大。如果使用热的95%酒精，将会使DNA的溶解度增大,DNA将无法完全沉淀，C选项正确；在2mol/L的NaCl溶液中溶解析出的DNA，使用二苯胺试剂时需要进行水浴加热处理，才能使溶液呈现蓝色，D选项正确。

4.江苏卷高考生物试题第12题：以下关于微生物实验操作的说法当中，描述错误的是（ ）。

A.用于培养微生物的试剂和器具都要经过高压蒸汽的灭菌处理

B.在接种前后，接种环都需要经过酒精灯火焰的灼烧

C.完成接种后的培养皿需要倒置处理，防治培养出现污染

D.可以使用固体培养基来完成菌种分离和菌落计数过程

解析：接种室、接种箱等常用紫外线消毒法处理，接种环等常用灼烧灭菌法处理，吸管、培养皿等常用干热灭菌法处理，培养基及多种器材用高压蒸汽灭菌法处理，A错误；为了防止杂菌污染，每次在接种的前后，都需要对接种环进行灼烧处理，达到灭菌的效果，B选项正确；在成功接种之后，倒置培养皿，以防皿盖上水珠落入培养基造成污染，C正确；分离菌种可以用平板划线法和稀释涂布平板法，后者还可以用于微生物的计数，所用培养基为固体培养基，D正确。故选A。

5.江苏卷第17题：下图是某光合作用色素纸层析实验的最终的结果，选取新鲜菠菜叶和一种蓝藻经过液氮冷冻研磨处理后的乙醇提取液为实验样品。以下各项内容阐述正确的是（ ）。

A.在研磨过程中加入CaCO3，一旦过量将会破坏叶绿素

B.可使用生理盐水或磷酸盐缓冲液作为层析液

C.如层析过程是在敞开的烧杯中进行，则需要通风处理

D.本次实验的结果证明此蓝藻无叶绿素b

解析：研磨时加入碳酸钙是为了保护叶绿素，A错误；层析液可以由石油醚、丙酮和苯混合而成，也可以用92号汽油代替，B错误；层析时，为了防止层析液挥发，需要用培养皿盖住小烧杯，C错误；由图可知，蓝藻只有两条色素带，不含有叶绿色b，D正确，故选D。

6.江苏卷第22题：部分实验能够利用染色加强实验效果，以下内容中阐述正确的是（ ）。

A.用甲基绿染色后，观察菠菜叶肉细胞中叶绿体的结构会更加清晰

B.通过向蔗糖溶液添加一定量的红墨水，可以更好的对白洋葱鳞片叶表皮细胞的质壁分离过程进行观察

C.对花生子叶中脂肪进行检测时，可以在子叶切片上使用龙胆紫溶液染色

D.可以使用台盼蓝染液进行染色，以此来判断培养液中酵母菌种群中的菌体死活

解析：甲基绿使DNA呈现绿色，而叶绿体本身呈绿色，其形态为扁平的椭球形或球形，因此用高倍显微镜观察叶绿体不需要染色，A错误；白色洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液无色，以此为实验材料观察细胞的质壁分离时，在蔗糖溶液中加入适量的红墨水使之成为红色，会使观察到的质壁分离现象更明显，B正确；脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色或被苏丹Ⅳ染液染成红色，龙胆紫等碱性染料可将染色体染成深色，因此检测花生子叶中脂肪时，不能用龙胆紫溶液对子叶切片进行染色，C错误；活细胞的细胞膜由于具有选择透过性，可对物质进出细胞的过程进行控制，台盼蓝染色剂属于活细胞中不需要的成分，无法通过细胞膜，所以使用台盼蓝不能使活细胞染成蓝色，只有当细胞死亡后，细胞膜丧失选择透过性，台盼蓝染色剂才能进入，能被染成蓝色的为菌群中的死细胞，可以判断死活，D正确。

二、来源生活，考查思维

生物学是实验学科，试题还多以生活实验为背景考察科学探究与科学思维。今年试题除了课本实验，还加强了对实验全过程的科学思维考察，考察实验设计、操作、实验现象以及结果分析的内在逻辑，如第30题。对课本实验的考查突出实验的选材、实验操作细节以及实验原理的运用，如第7、10、12、17、9、13题等，考查学生是否有亲手做实验的经历，实验中是否注意观察，独立思考，这对生物学实验教学有积极引导。试卷启示中学生物教学要注重学习过程，认真开展实验教学，加强学生学习能力和学科素养的培养，努力实现从生物学教学向生物学教育的转变，实现学科的育人价值。

三、培养科学探究能力，发展生物核心素养

（一）指导观察，学会发现问题

科学探究主要的一项功能便是培养学生发现问题的能力，只有通过细致观察，找寻到问题的关键所在，才能够真正地发现问题，从而解决问题。

比如在高中生物必修一教学内容当中，讲解物质跨膜运输这一节课时，教师可以设计相关实验，以此来演示物质的具体跨模运输过程。首先应该准备一个漏斗，并向其加入一定浓度的蔗糖溶液，在漏斗表面加贴一张玻璃纸，然后将漏斗插入装有一定水的烧杯中。学生通过自己的观察就会发现漏斗的液面在不断上升，这时教师提出问题。“为什么水位会上升呢？”学生们则回答：“漏斗中水位之所以会上升，是因为烧杯中的水。”很显然学生的这个回答并没有经过深入思考，属于自己的主观思想。这个时候教师可以给出提示，在已知条件当中，有一个关键信息，就是贴于漏斗上的玻璃纸，这层玻璃纸相当于半透膜，水分可以穿过半透膜渗透到漏斗当中。在这个时候学生便会提出相应的问题。“水分在进入漏斗中好，为什么不和液面保持相平呢？”教师回答：“水分在进入漏斗的这一过程，属于被动运输。”学生通过自己的主观观察，进而发现问题，可以更好地理解知识的概念。所以教师应在课堂教学中充分培养学生的自主发现问题能力，进而锻炼学生的思维能力，更好地解决问题，提升学生的生物核心素养。

（二）大胆质疑，体现问题价值

教师在学生发现问题的基础上，应该鼓励学生大胆地提出问题，勇敢质疑，这是解决问题的关键。而目前高中生提出问题主要靠自身的观察，发现现象之间所存在的矛盾。例如在生物必修一当中，就是在讲解细胞能量的通货——ATP时，可以首先让学生了解ATP的组成结构以及基本作用，并为其提供资料。第一个资料是成年人在剧烈运动后，每分钟大概为水解0.5千克的ATP，以此供应自己所需要的能量，而若是安静的状态下则需要水解40千克的ATP。第二个资料为人在安静状态下肌肉ATP含量，只供给肌肉收缩1～2秒内所需要的能量。学生通过具体分析，便会发现这两个资料中所存在的矛盾。“为什么细胞内的ATP含量较少，但能分解如此之多的ATP？”这时学生提出自己的疑问。教师需要为学生解答疑问，之所以会产生这样的矛盾，是因为ATP分解产物中存在着ADP，而其在特定的条件下可以再次转化为ATP，这样就能不断维持水解的过程，从而为生物个体的运动提供基本能量。因此细胞内的ATP虽然较少。但能够通过ATP和ADP之间的相互转化，为生物的生命活动不断提供能量。学生通过提出自己的质疑，更好地理解知识概念，完成探究过程，提高自身的科学探究能力。

（三）大胆设想，设计实验求证

由于学生的探究角度和研究方法不同，因此在探究过程中往往会提出教师所没有设想的问题。在这种状况下，教师应该鼓励学生大胆设想，并通过具体的求证实验，验证自己的想法是否正确，通过具体的动手实践，从而提升自身的学习能力。

例如在生物必修一降低化学反应活化能的酶时，教师在讲解基本内容后，可以鼓励学生提出自己的设想。如某些生物体中可能会存在重金属离子，那么这些重金属离子的含量是否会影响酶的活性？学生提出问题后，教师应引导学生进行正确的探究，可在课余时间带领学生去实验室，通过亲身指导设计相关实验，并提供实验条件让学生自主进行实验探究。比如学生利用过氧化氢的分解实验进行探究，可以通过将两组过氧化氢放入同样的过氧化氢酶。在其中一组加入重金属离子，而另外一组则作为对照组不添加，两组实验的其他条件相同，经过一段时间后，具体查看过氧化氢的分解情况，这样就能够验证学生的猜想是否正确。学生通过具体的实验可以增强自身的动手操作能力，此外还能够掌握利用实验来验证科学猜想的方法，帮助自身树立正确的科学精神以及严谨的实验态度。教师需要培养学生形成这种习惯，即在掌握理论知识的基础上，提出猜想并积极地进行实验验证自己的猜想，从而培养学生的探索能力和科学探究能力。还可以使学生通过自身的动手操作，尝试去构建模型，比如物理模型、概念模型、数学模型等，通过模型构建，培养学生对生物学习的兴趣，掌握具体的动手操作能力，构建自身的知识体系。