从“一题多变”谈高三习题教学的核心素养促成

四川

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》颁布实施后，高考试题更加注重考查学生生物学核心素养。高考试题大多数立意精巧、设计严密、逻辑性强、区分度较好，能充分考查学生的生物学核心素养能力水平。很多高考试题都可以作为高三习题教学某个考点的经典试题，让人回味无穷。 “一题多变”的本质就是题型的变式，可反映学生生物学核心素养水平发展情况，让学生学会解决一系列本质相同或类似的问题，在新的问题情境中体验以不变应万变的解题规律，故笔者认为在高三习题教学中可采用“一题多变”的变式训练方式。

1.“一题多变”的高三习题教学效益

要想上好高三习题课，选题是关键。一类典型问题往往有多个考点，传统习题教学中， 教师会针对这几个考点分别去找心目中的典型习题，比如最新的高考真题、各地市的模拟题或诊断题，来作为习题课的素材来源。所选考题往往也是高三阶段最易获得的素材，但此类试题因其灵活性和综合性较强，不利于大部分学生的掌握。课堂上，有限的审题时间让很多学生连题都还没读懂，教师就已经开始试题的讲解，学生听得似懂非懂，部分学生即便能跟上教师的思路，也只是充当待装的“容器”，没有体验过对试题的“深思熟虑”，更不用说在课堂上的吸收内化和课后的拓展运用。在遇到同类习题的时候，学生还是无从下手，这也造就了高三学生“固有现象”：听得懂，不会做。显然，如此效率低下的习题教学，不仅不利于发展和培养学生的素养，还会打击学生的信心。习题是为发展和培养高三学生的核心素养服务的，不能“反客为主”，如果教师能够适当改编，以“一题多变”的形式，变一题为多题，举一反三，既可以为学生省下大量的审题时间，还可以让不同层次的学生都有所收获，让学生真正成为素养的自主构建者。

2.“一题多变”在高三习题教学中的应用案例

2.1 基于科学思维和科学探究素养考查的“一题多变”

纵观近3年全国高考生物试题，无论是全国卷还是上海、浙江等新高考地区的生物试卷，遗传题无疑是最能考查学生科学思维和科学探究素养的压轴题，其中基因定位和显隐性判断更是全国卷遗传题考查热点。为了帮助学生克服对遗传题的心理恐惧，笔者在2018年全国卷Ⅰ第32题的基础上进行改编，尝试以“一题多变”的形式突出考查学生科学思维和科学探究素养。

【原题1】（2018年，全国卷Ⅰ，第32题）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，控制灰体/黑檀体性状的基因位于3号染色体上。某小组用一只无眼灰体长翅雌蝇与一只有眼灰体长翅雄蝇杂交，杂交子代的表现型及其比例如表1：

表1

回答下列问题：

（1）根据杂交结果，____ （填“能”或“不能”）判断控制果蝇有眼/无眼性状的基因是位于X染色体还是常染色体上。若控制有眼/无眼性状的基因位于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）若控制有眼/无眼性状的基因位于常染色体上，请用表1中杂交子代果蝇为材料设计一个杂交实验来确定无眼性状的显隐性（要求：写出杂交组合和预期结果）。

（3）若控制有眼/无眼性状的基因位于4号染色体上，用灰体长翅有眼纯合体和黑檀体残翅无眼纯合体果蝇杂交，F1相互交配后，F2中雌雄均有_____ 种表现型，其中黑檀体长翅无眼所占比例为3/64时，则说明无眼性状为____（填“显性”或“隐性”）。

【答案】（1）不能 无眼 只有当无眼为显性时，子代雌雄个体中才都会出现有眼与无眼性状的分离

（2）杂交组合：无眼×无眼 预期结果：若子代中无眼∶有眼= 3∶1，则无眼为显性性状；若子代全部为无眼，则无眼为隐性性状 （3）8 隐性

【分析】本题以果蝇三对等位基因的自由组合为背景材料，以表格的形式列出杂交后代的表现型和比例，运用基因分离定律和基因自由组合定律，设计杂交实验判断基因位置和显隐性关系，以及通过自由组合的遗传计算判断性状的显隐性。涉及人教版教材必修2《遗传与进化》第1章第2节“两对相对性状杂交实验”，第2章第2节“基因在染色体上”和第3节“伴性遗传”等相关考点内容，综合考查学生科学思维和科学探究素养。本题与2014年天津卷第9题极为相似，也是基于2016年全国卷Ⅰ第32题的创新和改编。但就本题的测评分析而言，为使试题尽善尽美，有3个问题值得讨论：①问题情境创设是否足够真实？第（1）题中“若控制有眼/无眼性状的基因位于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______ 。”这一设问单就考查学生逻辑推理能力来说没有问题，但问题在于本题选用的果蝇3对相对性状都是真实存在的，且无眼基因位于4号常染色体上并为隐性性状，然而试题创设“若控制有眼/无眼性状的基因位于X染色体上”的问题情境本身不成立，在这种不真实情境下的检测，是否真实有效值得讨论。②题目设问方式是否影响测评效度？第（1）题第1空考查学生根据杂交结果能否判断基因的位置，但紧接着试题设计中出现了两种不同的假设情境：“若控制有眼/无眼性状的基因位于X染色体上……”；“（2）若控制有眼/无眼性状的基因位于常染色体上……”，这样的设问实际上已表明上述结果不能确定基因的位置关系，使得第1空失去了应有的测评价值，并且这种“颠来倒去”的设问给人一种累赘感。③命题设计是否充分利用试题信息？该题中设计有3对相对性状，表格中用较大板块呈现有关灰体/黑檀体与长翅/残翅的杂交实验结果，但在问题设计中，只有第（3）题需要利用这一信息，且只需要从9∶3∶3∶1这一比例判断出黑檀体为隐性、长翅为显性，即可完成该题的作答。原题提供的信息量与其测评价值并不完全契合，间接导致各小题的难度层次不够分明。试题的这3个问题也直接影响学生科学思维和科学探究素养的考查效度。

针对上述3个问题，笔者在习题教学中尝试改编本题，以分别突出科学思维素养和科学探究素养的考查进行“一题多变”。

【改编1】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（A/a）位于2号染色体上，控制灰体/黑檀体性状的基因（B/ b）、控制有眼/无眼性状的基因（D/d）（显隐性未知）所在的染色体未知。某小组用一只无眼灰体长翅雌蝇与一只有眼灰体长翅雄蝇杂交，杂交子代的表现型及其比例如表2：

表2

回答下列问题：

（1）根据上述杂交结果，_______ （填“能”或“不能”）判断控制果蝇有眼/无眼性状的基因是位于X染色体还是常染色体上，简述理由 ： _____________________________________________________ 。

（2）若控制有眼/无眼性状的基因位于4号染色体上，根据上述杂交实验结果，可以判断控制果蝇灰体/黑檀体性状的基因位于________ （填“2 号”“3 号”“4 号”或“X”）染色体上，简述判断的理由 ： _____________________________________________ 。

【答案】（1）不能 若基因位于X染色体上，当亲本为XDXd×XdY时，子代有眼雌∶有眼雄∶无眼雌∶无眼雄= 1∶1∶1∶1；若基因位于常染色体上，当亲本为Dd×Dd时，子代也会出现与前者相同的结果。 （2）3号

表中杂交结果表明，灰体/黑檀体与长翅/残翅、有眼/无眼均表现为自由组合，说明控制灰体/黑檀体基因不在2号与4号染色体上；又根据题干信息得知控制灰体/黑檀体的基因不在X染色体上，故控制果蝇灰体/黑檀体性状的基因位于3号染色体上。

【改编说明】本题在改编过程中，基本沿用高考试题的题干情境，只是将控制灰体/黑檀体性状的基因位置关系改成未知，以便于后续的问题设计，同时题干中给出了各对基因的规定表示，便于学生作答。第（1）题的设计，与原题的第1空相同，但除了要求学生作出判断外，还要简述理由，如此设计能真实地测评学生的思维状况和逻辑推理水平，降低试题猜测性。第（2）题的设计，主要是想充分利用表格所呈现的信息，考查学生是否能识别表格结果，实际上是各相对性状之间的自由组合，从而对灰体/黑檀体性状的基因进行定位。改编后的试题呈现以下特点：①试题的层次性增加。第（1）题考查涉及一对相对性状，第（2）题考查涉及多对相对性状。②表格中的信息得到了较为充分的利用。③尽量将填空式作答改为问答式作答，可让学生充分表达自己的思维状况和逻辑推理过程，更能体现对科学思维能力的考查。

【改编2】果蝇体细胞有4对染色体，其中2、3、4号为常染色体。控制灰体/黑檀体性状的基因（B/ b）、控制有眼/无眼性状的基因（D/d）（显隐性未知）所在的染色体未知。某小组用一只无眼灰体雌蝇与一只有眼灰体雄蝇杂交，杂交子代的表现型及其比例如表3：

表3

回答下列问题：

（1）根据上述杂交结果，_________ （填“能”或“不能”）判断控制果蝇灰体/黑檀体性状的基因是位于X染色体还是常染色体上，简述理由 ： _________________________________________________ 。

（2）仅根据上述杂交实验结果，还不足以判断控制果蝇有眼/无眼性状的基因位置关系和显隐性关系。请以上述子代果蝇为材料设计实验，用以判断控制果蝇无眼性状的基因：①是位于X染色体上还是常染色体上；②是显性还是隐性。（要求实验只用一个杂交组合，写出实验思路、预期实验结果、得出结论）

【答案】（1）能 就灰体/黑檀体性状而言，由子代3∶1可推测双亲基因型为Bb×Bb或XBXb×XBY。若为后者，后代黑檀体只在雄性个体中出现；只有位于常染色体上，才能出现上述实验结果 （2）让子代的无眼雌果蝇与无眼雄果蝇杂交，统计子代的表现型。若子代中有眼只在雄果蝇中出现，则无眼基因位于X染色体上，且为显性；若子代中雌雄果蝇中都有无眼和有眼，则无眼基因位于常染色体上，且为显性；若子代中雌雄果蝇全为无眼，则无眼基因位于常染色体上，且为隐性。

【改编说明】本题在改编过程中，简化了原高考题的题干情境，去掉了长翅/残翅性状，减少这对相对性状主要是从以下几个方面考虑：原题设计了长翅/残翅、灰体/黑檀体两对性状并表现为自由组合，但在实际作答中学生只需利用数据判断显隐性即可，可以不利用自由组合这一特点，使得这一信息在试题中的测评价值未能充分体现。本题第（1）题的设计，没有考查对有眼/无眼性状的基因进行染色体定位，而是考查对灰体/黑檀体性状的基因型进行染色体定位，主要考虑到后者可以准确定位，而前者不能，选用能确定的性状会使试题难度略有降低。第（2）题的设计，由于杂交结果不能对有眼/无眼性状的基因进行染色体定位，很自然就引出要设计实验方案进行染色体定位，考查考生设计实验方案解决相关问题的科学探究能力；在设计时，实验方案除要求能进行染色体定位外，还要能判断显隐性，增大了试题难度。第（2）题的设计是基于一些杂交实验结果，从不同的角度可以得出不同的实验结论，由此采用逆向推理思维，可用一个杂交实验探究多个问题的思想进行命题设计，如摩尔根的果蝇杂交实验中，F1红眼雌雄果蝇相互交配，F2中表现为红眼∶白眼= 3∶1，且白眼全为雄蝇，这一结果既能说明红眼为显性，也能表明其基因位于X染色体上。改编后的试题呈现以下特点：①对考查的内容较为深入，有些杂交结果能用于对基因的染色体定位，有些则不能，这是对伴性遗传特点的深入考查。②试题的难度层次分明，第（1）题采用填空与简答相结合的作答方式，试题相对简单；第（2）题设计为简答形式，除对学生的思维能力要求较高外，也对语言表达能力提出了较高的要求，试题相对较难。③试题测评的素养目标也更有层次性，第（1）题主要测评科学思维素养；第（2）题主要测评科学探究素养。

2.2 基于生命观念和社会责任素养考查的“一题多变”

“一题多变”不仅包含题目相同设问不同的改编，还包括设问相同题目不同的改编。对于考查学生生命观念和社会责任素养的高考试题而言，近3年高考生物全国卷的试题在非选择题设问方式上进行了创新尝试，彰显了全国卷独特的命题特点。为了帮助学生适应此类试题的变化，笔者以2018年全国卷Ⅲ第32题为基础进行改编，尝试以“一题多变”的形式突出考查生命观念和社会责任素养。

【原题2】（2018年，全国卷Ⅲ，第32题节选）如图是某农业生态系统模式图。

据图回答下列问题：

（2）根据生态系统中分解者的作用，若要采用生物方法处理生活垃圾，在确定处理生活垃圾的方案时，通常需要考虑的因素可概括为 3 个方面，即_________ 。

【答案】（2）待分解垃圾的性质，引进的分解者生物的种类，处理环境的理化条件

【分析】本题在农业生态系统模式下，以采用生物方法处理生活垃圾为具体情境，要求学生结合生态系统中分解者的作用，描述出处理方案的考虑因素，较好地考查了生态系统的结构功能观、生态文明观以及应用生物学知识解决生产生活实际问题的社会责任素养，是2018年生物试题创新的典例。

【改编1】为探究不同因素对种群数量的影响，某科研小组用某种酿酒酵母菌（最适温度为30℃）进行了培养实验，实验内容如下：

①配制无菌果浆培养液和活化酿酒酵母菌液。

②利用多套相同装置，按表4步骤进行操作。

表4

③用血球计数板计数装置中起始酿酒酵母菌数目，做好记录。

④将各装置放在其他条件相同且适宜的条件下培养。

⑤连续培养7天，每天固定时间取样计数，做好记录。

回答下列问题：

（1）（2）略

（3）根据该酿酒酵母培养所需条件，若要在家庭制作不同风味类型的果酒，在实际操作前，通常需要考虑的因素可概括为 3 个方面，即_________ 。

【答案】（3）果酒制作原料的种类，酿酒酵母菌种的选择，果酒制作理化条件的控制

【改编说明】本题为笔者参与教学考试杂志社“优师计划”所命制的试题节选。本题从生活实践角度立意，参照2018年全国卷Ⅲ第32题第（2）小题的设问方式对本题第（3）小题进行设问，同样考查了应用生物学知识解决生产生活实际问题的社会责任素养。

【改编2】回答下列关于酶的问题：

某公司研制了一种能够清洗污渍的酶，如果要将这种酶添加到洗衣粉中，需要在包装上对消费者提示和说明的内容有_________ 。

【答案】添加酶的种类，适用温度范围，适用衣物种类，正常使用量等

【改编说明】本题从生产实践角度立意，仍参照2018年全国卷Ⅲ第32题第（2）小题的设问方式对本小题进行设问，同样考查了应用生物学知识解决生产生活实际问题的社会责任素养，同时也考查了分子层面的结构与功能观等生命观念素养。

3.落实核心素养的“一题多变”式的高三习题教学建议

以“一题多变”的形式对高考试题进行改编，需要从核心素养考查水平层次、试题考查效度、题干信息利用程度、问题的真实情境、考查热点和趋势等多个方面进行全方面地考虑和权衡，确保试题能够满足学生不同素养水平的测评和发展需要，让每一个学生都能在特定的情境中进行思考和交流，从而促进学生生物核心素养的分层达标。教师要潜心钻研高考试题，立足高考试题进行“一题多变”，创设出一系列“形同质异”“形异质同”的情境作为高三习题教学的素材，让学生的学习过程成为在教师引导下的再创造过程，并在课堂教学中演绎高考命题专家试题的命制过程和思维路径，揭示高考试题的命制规律和特点，从而帮助学生把握高考试题命题趋势，淡化学生对高考试题的畏惧感。

随着《普通高中生物学课程标准（2017版）》的颁布实施，以学科知识结构为核心的传统课程标准体系将逐渐向以个人终身发展、终身学习为主体的核心素养课程模型转化，核心素养已成为新高考改革下课题教学的新目标，如何让学生在生物学习过程中逐步养成个人发展所需的素养，值得所有教师思考，寄希此文为高三习题教学促进学生生物学核心素养的养成提供参考。