摭谈《考试说明》中综合运用能力的内涵与提升

福建

《考试说明》是高考命题的依据之一，2019年《考试说明》中的考核目标与要求仍然包含四种能力：理解能力、实验与探究能力、获取信息的能力、综合运用能力，并对每种能力都进行了解释和例题说明。其中综合运用能力是生物学科核心素养的总体要求，也是考查学生高阶思维的主要方式，即要求学生具有理论联系实际，综合运用所学知识解决自然界和社会生活中的生物学问题的能力。近年高考全国卷考查综合运用能力的生物学试题均难度较大、得分率较低，未来可能还有继续加大考查这种能力力度的趋势。因此，教师准确把握综合运用能力的内涵是提升学生这种能力的关键所在。

一、综合运用能力的内涵和组成

综合运用能力是将各种经学习获得的能力进行综合运用，即要求学生能够应用已学过的生物学知识和观点，在新的情境中解决一些与生物学有关的实际问题的能力。这一能力要求相对来说更强调知识的综合性，以及知识运用的复杂性，侧重点在于解决问题而不是解释和分析问题。因此，综合运用能力具有知识的综合性、复杂性和创造性等特征。

综合运用能力依据知识涉及领域的大小可分为学科间综合运用能力与学科内综合运用能力。学科间综合运用能力往往表现在生物学与数学、物理、化学间的综合运用上，强调自然科学间的共性，主要考查学生综合运用不同学科的基础知识、基本技能解决实际问题的能力。学科内综合运用能力是指学科内不同模块知识间的综合运用，主要用来考查学生能否在较复杂的情境中，综合运用生物学科的不同知识去分析和阐释生命现象，评价或提出解决问题的方案。学科内综合运用能力的考查也是高考试题考查学生综合运用能力的主要形式。下面笔者对近三年全国卷Ⅰ中考查综合运用能力的试题进行深度解读，剖析如何灵活应用所学知识解决问题，寻找提升学生综合运用能力的途径。

二、综合运用能力试题的解读

【例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下：________________________________

images/BZ_67_260_862_578_1257.png灰体长翅∶灰体残翅∶黑檀体长翅∶黑檀_________________________________________________体残翅____________9∶3∶3∶1____________9∶3∶3∶1____________9∶3∶3∶1 9∶3∶3∶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，请用上表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”）。

【解读】本题以果蝇杂交实验为背景，涉及果蝇的眼、体色、翅型三对相对性状，要求学生在掌握分离定律、自由组合定律及伴性遗传规律等知识的基础上分析判断杂交实验结果，从而推导出正确的结论。同时，本题还要求学生遵循遗传实验的设计原则和方法，正确选择实验材料，从而设计出合理的实验方案，得出预期实验结果及结论。从实测数据分析，本题难度为0.4，属于中等偏难题，着重考查学生理解、获取信息、实验探究及综合运用能力。

其中第（2）题要求学生根据分离定律设计杂交来确定无眼性状的显隐性。若要准确作答，学生必须先从实验材料的选择入手，在题干中获取实验设计的有效信息，即“控制有眼/无眼的基因位于常染色体上，用表中杂交子代果蝇为材料”基于此实验材料的选择过程为已知亲本为无眼雌蝇与有眼雄蝇，控制该对性状的基因位于常染色体上，子代表现型为有眼∶无眼= 1∶1，则说明子代有眼基因型可能是Aa，也可能是aa；无眼基因型可能是aa，也可能是Aa。若选择子代中的有眼个体与无眼个体杂交，不论无眼是显性还是隐性，都可以得出相同的实验结果（有眼∶无眼= 1∶1），显然这样的实验方案是不可行的。根据分离定律可知，相同基因型的杂合子交配，子代出现性状分离；相同基因型的纯合子交配，子代只表现出一种表现型，不出现性状分离。因此，设计实验方案时可以从子代中选取相同眼的雌雄果蝇交配（无眼×无眼或有眼×有眼），若子代出现性状分离，且分离比为3∶1，则杂交亲本为杂合子，杂合子所表现的性状为显性性状；若子代只表现出一种性状，不出现性状分离，则杂交亲本为隐性纯合子，亲本性状为隐性性状。第（3）题判断果蝇三对相对性状的关系是解题关键，已知控制果蝇眼、体色、翅型的基因分别在4、3、2号染色体上，亲本灰体长翅雌蝇与灰体长翅雌蝇杂交，子代出现9∶3∶3∶1的比例，则说明控制眼、体色与翅型的基因遵循自由组合定律，且灰体、长翅为显性性状。有了这些分析、判断、推理等思维过程，第（3）题第一问就可以快速得出2×2×2=8种，第二问当子二代黑檀体和长翅出现的概率分别为1/4、3/4时，只有无眼出现概率为1/4，才可能出现黑檀体长翅无眼的比例为1/4×3/4×1/4=3/64，从而推导出无眼为隐性性状。

【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

【例2】（2017年，全国卷Ⅰ，第29题）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。

假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出（1）实验思路，（2）预期实验结果及结论即可（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）。

【解读】本题以探究新病毒的类型为背景，要求学生利用放射性同位素标记法，以体外培养的宿主细胞为材料（假设宿主细胞内不发生碱基的相互转换），设计实验确定新病毒是RNA病毒，还是DNA病毒。这要求学生必须在完成遗传物质组成、DNA和RNA成分差别、病毒的特征和繁殖、噬菌体侵染细菌实验等生物学知识的储备和理解的基础上，将已学知识进行迁移并运用到新情境中，解决实际问题。同时，此题还要求学生有较强的文字表达能力和清晰缜密的思路。实测数据显示，本题均分为0.85分，难度为0.09，属于极难题，考查学生理解、获取信息、实验探究及综合运用能力。

放射性同位素标记法是用放射性同位素作为标记，制成标记化合物，利用其不断放出特征射线的性质进行追踪的方法，它可以追踪病毒在宿主细胞体内或体外的位置、数量及转变过程等。教材中有多个经典实验涉及该方法，如噬菌体侵染细菌实验等。学生若能将该知识进行迁移运用，则可以利用3H标记宿主细胞的碱基T或U，再利用3H标记的宿主细胞培养病毒，这样就可以将3H标记的碱基T或U掺入子代病毒的DNA或RNA中，从而检测出待测病毒的核酸种类。学生将这些已学知识进行提炼迁移，把要求作答的实验思路转化成如下实验设计过程，即从一般到特殊、从常规到精简。这种做法大大降低了解题思维的复杂性，更有利于书写实验思路。

实验目的：探究新病毒的类型—— 是RNA病毒还是DNA病毒。

实验原理：病毒的遗传物质是RNA或DNA，RNA有碱基U没有碱基T，DNA有碱基T没有碱基U；病毒必须利用宿主细胞才能进行自我复制增殖。利用同位素标记碱基U或T，检测子代病毒同位素的放射性情况，从而检测出子代病毒的核酸中是含有碱基U还是碱基T，最终推导出病毒的类型。

实验变量：自变量——放射性同位素标记的碱基U或T ；因变量—— 子代病毒的放射性情况；无关变量—— 接种病毒的数量、宿主细胞的种类等。

实验步骤：1.取大小相同且洁净的培养瓶若干，平均分成两份，分别标记为甲、乙组。

2.在甲组培养液中加入适量放射性同位素标记的尿嘧啶（U）；乙组培养液中加入与甲组等量放射性同位素标记的胸腺嘧啶（T），同时分别向甲、乙两组接种等量的同种宿主细胞。

3.一段时间后，分别向甲、乙两组接种等量的待测新病毒。

4.培养一段时间，检测并记录甲、乙两组子代病毒的放射性情况。

最后预期实验结果及结论。

【答案】（1）思路

甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。

乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。

（2）结果及结论

若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。

【例3】（2016年，全国卷Ⅰ，第30题）为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。培养较长一段时间（T）后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度（即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量），光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：

（1）据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是___________________________________________ 。

（2）b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高____________（填“CO2浓度”或“O2浓度”）。

（3）播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是________________________________________ 。

【解读】本题以不同光照条件对某植物光合作用强度的影响为背景，要求学生能对实验结果进行分析、解释、推理及运用，以解决生产上的实际问题。学生首先必须熟练掌握影响植物光合作用的环境因素及各因素间的关系；植物在生长期对某一特定环境因素产生适应性的生理变化与遗传变异导致的性状改变之间的区别：前者的性状发生改变，但由于植物遗传物质没有改变，这种变化只表现在当代，不会遗传到下一代。该题平均分为3.9分，难度为0.49，属于中等偏难题。其中第（3）题满分为4分，平均分为0.74分，难度为0.19，属于极难题。

其中（3）题干中“播种乙组植株产生的种子”是非常关键的信息，它说明对该实验结果的分析要涉及遗传变异的知识。低光照的乙组植物产生的下一代植株，培养在甲组自然光照下，得到与甲组相同的实验结果。这说明乙组植物在长时间的低光照强度中形成了适应低光照强度的生理特性，即降低了乙组植物的光饱和点和光补偿点，但是这种变化没有引起乙组植物遗传物质的变化，故乙组下一代的遗传性状并没有改变。这道题要求学生能够从题干中准确获取有效信息，灵活运用植物生理学知识和遗传变异的知识，从内因和外因入手，分析引起植物光合作用强度变化的关键因素，指导生产实践。

【答案】（1）光照强度 （2）CO2浓度

（3）乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的

三、综合运用能力提升的建议

与理解能力中的“运用知识”相比，综合运用能力更强调学生运用知识的综合性和复杂性，更侧重解决实际问题的能力。进入高三复习备考的冲刺阶段，笔者建议教师可以从以下几个方面提升学生的综合运用能力，破解高考生物压轴题。

1.夯实基础，提升理解能力

理解能力是高中生物学科学习能力的核心，也是《考试说明》中其他三种能力的基础。经过一轮单元过关的系统复习，学生必须达到熟练掌握和准确理解生物学基本概念、基本原理、生理过程等基础知识，同时能构建比较完善的知识网络体系，并把握相关知识的内在联系。以上三道例题都考查了学生理解能力、获取信息的能力及实验与探究能力。

2.专题复习，破解压轴题

近几年全国卷生物学科的压轴题几乎都考查遗传、细胞代谢、生命活动的调节等模块的主干知识，并结合实验进行命题。因此，在高三宝贵的冲刺阶段，笔者建议教师用实验贯穿三大模块知识来确定专题内容，还可以通过高考真题与模块知识相结合的形式来确定专题内容，同时专题复习结合典型例题的解法指导也是必要的。如根据例1探究型遗传实验设计题可以归纳出七种常见考查内容：① 探究性状遗传是否遵循孟德尔的遗传规律；② 探究某个体是纯合子或杂合子；③ 探究某性状的显隐性；④ 探究某基因的位置；⑤ 探究某变异性状的出现原因（基因突变、基因重组、染色体变异或环境因素）；⑥ 探究某个体基因型的组成（基因型鉴定）；⑦ 探究某生物突变类型（显隐性突变）。

3.衔接高校，适度拓展知识

高考命题专家组成员全部是来自高校的教授，故高考试题的命题风格会不同于中学教师命制的试题，若教师还从中学教材或教辅的知识层面来解读高校教授命制的试题，就会出现某些知识点认知上的偏差。如胞吞胞吐不是跨膜运输；种群增长速率是曲线上斜率等等。在冲刺阶段教师若主动衔接高校，适度拓展主干知识，也是提升综合运用能力的途径之一。比如利用高校教材《遗传学》中杂交实验图进行命题、对遗传习题进行改编、适度拓展遗传第三定律及表观遗传学等知识。

4.关注生活，理论联系实际

基于生物学科核心素养下的高考生物试题所体现的课外信息量越来越多，以能力考查为主的高考生物试题不再拘泥于教材，试题往往以某一生物学相关事件为背景，从相关的社会生产实践，影响科学、技术和社会的生物新技术、新进展等方面对学生进行多方位、多角度的能力考查。因此，归类整理生产、生活中的热点问题，如农作物增产、人体健康、遗传病、环境污染、现代生物技术应用等问题，积累解决相关问题的方法技巧，也是提升学生综合运用能力的途径之一。