例谈国际生物学奥林匹克竞赛试题对学生科学思维的考查

马小明

摘要以25届IBO试题（理论B-5）第37题为例，分析IBO试题如何考查学生从新材料中获取有效信息、大胆推理、严谨分析等理性思维，希望对教学中如何实现科学思维的培养和基于“核心素养”考查的试题编写有些许启示。

关键词国际生物学奥林匹克竞赛 试题分析 科学思维 考查

中图分类号G633.91 文献标志码B

国际生物学奥林匹克竞赛（简称IBO），是面向全世界中学生的生物学竞赛，旨在培养中学生对生物学的兴趣、增强学生自主解决具有一定挑战性问题的能力，同时为各国学生交流知识、增长见识、认识世界创造了机会。IBO对中学生而言不仅是生物学知识竞赛，更是智力、创造力和毅力等综合素质的较量;IBO不仅注重考查选手的知识面，更注重学生从新材料中获取有效信息、大胆推理、严谨分析等理性思维和创造性思维的考查。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》指出高中生物学科核心素养包含生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等。其中科学思维是“中国学生发展核心素养”十八个要点之一，其具体要求为：崇尚真知，能理解和掌握基本的科学原理和方法;尊重事实和证据，有实证意识和严谨的求知态度;逻辑清晰，能运用科学的思维方式认识事物、解决问题、指导行为等。下面以第25届IBO试题（理论B-5）第37题为例，分析IBO试题如何考查学生的科学思维，希望对教学中如何实现科学思维的培养和基于“核心素养”考查的试题编制有些许启示。

1原题呈现

如图1所示，6个缺失突变的位置被定位到果蝇的染色体上。

已知隐性突变a、b、d、d、e和f位于缺失突变的相应区域，但它们在染色体上的顺序未知。当纯合隐性突变系和纯合缺失突变系杂交后，获得了下面的结果（表1），其中字母“m”表示突变体表型，“+”号代表野生型。

请指出下面的描述正确与否。

A.突变d位于缺失突变4和6重合区域内

B.突变b所在的缺失位置可以通过缺失突变3、4和5的重合部分推导出来

C.在6个突变中，突变d位于最短的缺失突变中

D.这6个突变在染色体上的顺序是a、f、d、b、c、e

2试题解析

该题以基因定位的方法为背景设题，考查学生基因与染色体的关系、一对相对性状的杂交实验等。准确提取表格信息是正确作答的前提，“m”表示突变体表型、“+”号代表野生型表型，所以若突变基因位于缺失突变染色体上则会表现出突变性状，若不在缺失突变染色体上则会表现出野生型性状。以纯合隐性突变系aa和纯合缺失突变体1杂交为例，若缺失突变体1染色体上有a的等位基因，则纯合缺失突变体1基因型肯定是AA，这样杂交后代基因型Aa表现为野生型，只有突变体1上没有a的等位基因，才会表型出a控制的性状，故a在突变体1的染色体缺失部分，同理d、f也在突变体1的染色体缺失部分。以此类推，基因d、f位于突变体2的染色体缺失部位;基因b、d位于突变体3的染色体缺失部位;基因b、c、e位于突变体4的染色体缺失部位;基因b、c、d位于突变体5的染色体缺失部位;基因c、e位于突变体6的染色体缺失部位，然后据此作图（图2）。

由图2可知，6个突变在染色体上的顺序是a、f、d、b、c、e，D选项正确;缺失突变4和6重合区域内没有突变d，A选项错误;通过缺失突变3、4和5的重合部分可以推导出突变b所在的缺失位置，B选项正确;最短的缺失突变为缺失突变3，其上有d、b突变基因，C选项正确。所以，该题答案为A选项错误、B选项正确、C选项正确、D选项正确。

3凸出科学思维的考查

这道题涉及高中生物学中“基因在染色体上”这一重要知识点。但是与传统考试试题相比较，考查方式更灵活、深度更深，对学生的信息挖掘、逻辑推断、假设演绎等科学思维提出更高要求。

3.1信息提取是考查的基本要素

有效获取题干和图表信息是学生正确作答该题的前提，也是其他科学思维能力得以深入进行的前提。该题涉及基因定位的方法在高中教学中并没有涉及，对学生而言似乎显得陌生，但是又似曾相识，因为基因突变、染色体结构变异是高中重点的知识点。所以，面对已经学过的知识点重构的考题，学生首先要提取关键信息，才能有的放矢。例如，分析该题会发现题干涉及两大类变异：基因突变（点突变）和染色体结构变异（缺失）。基因a、……f为隐性突变，则对应的野生型显性基因为A、……F。只有从题干中提取这些，才能准确对表格进行分析，才能进一步确定基因在染色体上的位置。在教学中，教师应该注重培养学生提取信息的能力。例如，平日上课时，让学生带着问题阅读科学史、带着问题分析图表等。

3.2基本原理方法是考查的核心

在准确提取信息的基础上掌握相关原理是有效作答的根本，也是考查“科学思维”要点中“能理解和掌握基本的科学原理和方法”要求的具体表现。例如，该题中利用基因突变系与缺失突变系杂交，分析后代表现型从而确定基因在染色体上的位置。准确作答该题，考生需要对基因与染色体的关系，以及杂交过程（涉及减数分裂、受精过程）中染色体的变化等要相当熟悉。这是该考题考查的核心部分，也是考生能力发挥的源泉。所以，在平常的教学中，教师要加大对基本原理方法的重视程度，可以一再强调和考查。

3.3科学的思维方式是有效作答的保证

灵活运用提取的信息和掌握的基本原理方法，通过严谨的逻辑推断、假设演绎进行综合分析是准确作答的保证。例如，该题中需要先通过杂交结果推断每种缺失突变含有的基因，进而对比不同缺失突变系含有的基因，判断各个基因之间的位置关系。这是考查考生科学思维的主场地，也是能展现学生科学思维的舞台。做对一道题可以有很多种方法，但是选择恰当的方法可以事半功倍，节省许多时间。在日常教学中，教师要承认刻苦的学习精神，但也要引导学生使用科学合理的思维方式方法去思考问题、解决问题。

4启示

核心素養培养是新一轮教学改革的核心任务，日常教学必须以提升学生核心素养为目标。生物学核心素养中“科学思维”是其他三个要点的基础，只有具备“科学思维”，才能更深刻理解“生命观念”，才能进行有效的“科学探究”，才能切实履行“社会责任”。

所以，教师应该积极培养学生科学思维：

①积极关注社会热点问题，从中提取与高中生物学相关联知识点，并以此为材料编制或改编试题。这样既可以检测学生学习效果，也可以引导学生关注社会热点，同时也是培养学生信息提取能力的好素材。

②重视基本原理和方法的教学，它是学生思考并解决问题的根本源泉。

③鼓励或组织学生对疑惑问题、热点问题进行辩论。这是培养逻辑推断、分析综合以及批判性思维的良好措施。

“考试”是检验核心素养培养成效的手段，“试题”是指导教师如何教、教什么的指挥棒。为切实提升科学思维，就需要具有一定比例的试题来促进科学思维培养。对于试题选择或编制，教师需要注意以下3点：

①试题背景来源可靠，与考查知识点具有直接关系，且简练不累赘。

②试题要体现社会热点，试题中加入新发现、新理论、新技术等，促使学生关注科学前沿，拓宽学生视野。

③试题要源于课本而不拘泥于课本，适当增加试题考查的深度，促使学生深度思考，从而实现学生科学思维的提升。