生命观念素养的考查分析及教学启示——以2019 年全国卷部分试题为例

四川 申定健

《普通高中生物学课程标准（2017 年版）》（以下简称《课程标准》）将生物学学科核心素养水平划分了四个等级，以准确刻画学生学业质量和学业成就表现，并以此作为考试命题的重要依据。生命观念作为生物学学科核心素养的重要组成之一，不仅是生物学学科核心素养的标志，更是高考生物试题渗透考查的关键素养。笔者以2019 年全国卷部分生物试题为例，尝试从生命观念素养水平的考查进行分析，以求把握高考的教学导向，为培养学生生命观念素养提出教学建议。

1.生命观念素养和素养水平等级划分

1.1 生命观念素养定义和类群

“生命观念”是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是人们经过实证后的观点，是能够理解或解释生物学相关事件和现象的意识、观念和思想方法。基于不同生物学概念，学生会养成不同的生命观念，包含了结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观等，每种观念类群均能体现学生生命观念素养的发展水平。

1.2 生命观念素养水平等级划分

以《课程标准》中学生生命观念素养的学业质量水平为依据，将生命观念素养划分为四级水平，如下表所示。生命观念素养的每一级水平代表着学生不同发展水平，具体体现为学生在不同复杂程度的问题情境中运用不同的生命观念解决实际问题的水平差异，素养水平逐级提升。一、二级水平要求学生解决实际问题的情境相对简单，素养水平层次相对较低，三、四级水平则要求较高，但均作为高考的素养考查要求和命题依据。

生命观念素养四级水平细化表

2.基于生命观念素养四个水平考查的高考试题分析实例

2.1 一级水平考查

【例1】（2019 年，全国卷Ⅲ，第1 题）下列有关高尔基体、线粒体和叶绿体的叙述，正确的是 （ ）

A.三者都存在于蓝藻中

B.三者都含有DNA

C.三者都是ATP 合成的场所

D.三者的膜结构中都含有蛋白质

【答案】D

【分析】本题以高尔基体、线粒体和叶绿体三种重要的细胞器为情境载体，要求从三种细胞器的分布、结构组成和功能角度比较三者异同点，归属于“运用结构与功能观说明细胞器的多样性和统一性”，考查生命观念素养一级水平。

2.2 二级水平考查

【例2】（2019 年，全国卷Ⅲ，第4 题）若将n 粒玉米种子置于黑暗中使其萌发，得到n 株黄化苗。那么，与萌发前的这n 粒干种子相比，这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为 （ ）

A.有机物总量减少，呼吸强度增强

B.有机物总量增加，呼吸强度增强

C.有机物总量减少，呼吸强度减弱

D.有机物总量增加，呼吸强度减弱

【答案】A

【分析】本题以玉米种子置于黑暗中萌发得到的黄化苗为试题情境载体，要求对比分析黄化苗与干种子的细胞物质代谢和细胞呼吸强度变化过程，属于“能运用物质与能量观，说明细胞呼吸中的物质与能量转换”，考查生命观念素养二级水平。

2.3 三级水平考查

【例3】（2019 年，全国卷Ⅲ，第31 题）回答下列与种群数量有关的问题。

（1）将某种单细胞菌接种到装有10 mL 液体培养基（培养基M）的试管中，培养并定时取样进行计数。计数后发现，试管中该种菌的总数达到a时，种群数量不再增加。由此可知，该种群增长曲线为________型，且种群数量为________时，种群增长最快。

（2）若将该种菌接种在5 mL 培养基M 中，培养条件同上，则与上述实验结果相比，该种菌的环境容纳量（K 值）________（填“增大”“不变”或“减小”）。若在5 mL 培养基M 中接种该菌的量增加一倍，则与增加前相比，K 值________（填“增大”“不变”或“减小”），原因是______________________________。

【答案】（1）“S”a/2（2）减小 不变

K 值是由环境资源量决定的，与接种量无关

【分析】本题以某种单细胞菌在有限的液体培养基中种群数量变化为情境材料，要求依据种群“S”型增长曲线原理分析种群增长速率，分析并解释环境资源量（液体培养基体积）与种群增长K 值的变化关系，属于“能运用稳态与平衡观，解释说明种群水平的稳态维持和调节机制、种群数量的平衡原理”，考查生命观念素养三级水平。

2.4 四级水平考查

【例4】（2019 年，全国卷I，第29 题节选）将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干早处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸（ABA）含量增高，叶片气孔开度减小。回答下列问题。

（3）有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA 引起的。请以该种植物的ABA 缺失突变体（不能合成ABA）植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。

【答案】取 ABA 缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变；将上述干旱处理的 ABA 缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行 ABA 处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA 处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。

【分析】本题第（3）小题给定“干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA 引起的”这一新的问题情境，要求以ABA 缺失突变体植株为材料，设计实验来验证该结论，需要运用适应观阐释生物与环境的关系，在新的问题情境中能以适应观为指导，解释干旱条件下ABA 能调节气孔开度，探究气孔开度变化的规律，归属于“基于进化与适应观，能够将科学、技术、工程学和数学综合运用于实验探究中，解决生产中的实际问题”，考查生命观念素养四级水平。

3.基于生命观念素养水平培养的教学启示

3.1 充分挖掘教材中的观念素材，构建生命观念

教材是教学的第一手资料，也是高考命题的重要资料。无论在新授课还是在复习课中，教师都要充分挖掘教材中的观念素材，针对四大生命观念类群进行专项训练。

3.1.1 结构与功能观

高中生物学教材体现结构和功能观的教学内容众多，但观念不是单纯的知识传授和学习就能养成的。在复习教学中，教师应该指导学生运用结构与功能观对已学过的知识进行整理、归纳和拓展，并以此来指导分析和解决学科问题，同时拓展到解决生产生活中的实际问题。例如，在复习“生态系统及其稳定性”时，教师可先指导学生梳理基础知识，再以结构与功能观来统领整章知识内容。从逻辑关系上看，本章内容依据结构与功能观展开陈述，先讲解生态系统的结构，包括生态系统成分、食物链和食物网，然后阐述能量流动、物质循环、信息传递这生态系统三大功能。教材明确指出食物链和食物网是生态系统的物质循环和能量流动的渠道，体现了结构决定功能、功能与结构相适应的辩证关系。生态系统稳态的实质是生态系统的结构和功能保持相对稳定的状态，而稳态的形成又依赖于生态系统结构和功能的相互作用，通过自我调节来实现。只要把握好结构和功能的主线，主干知识显而易见。可见，运用结构与功能观来构建知识体系，不失为章节复习的有效方法。

3.1.2 进化与适应观

基于前期学习，学生已经熟悉生物进化是一个从简单到复杂、从水生到陆生的演化过程，但对于进化与适应过程中生物多样性与统一性的关系，“自然选择”观点的辨析还存在疑惑。因此，教师应结合具体实例，让学生理解“适应是自然选择的结果”，科学解释生物多样性与统一性形成的原因。例如，近年多地出现的“超级细菌”——耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA），其极强的耐药性几乎能够抵抗所有的抗生素，造成患者肺部感染而死亡。教师可针对“超级细菌”的极强耐药性，让学生思考滥用抗生素与细菌耐药性增强的联系，同时从进化与适应角度解释“超级细菌”及其潜在的危害，树立学生公共卫生意识和社会责任感。复习教学时，教师还可以顺势抛出开放性问题：有什么方法能有效阻止“超级细菌”的出现？提出可行的解决方案。在实际问题情境中，学生运用已学知识分析并解决问题，既活跃了课堂气氛，又建构了生命观念。

3.1.3 稳态与平衡观

从细胞到生态系统，每个生命系统都是一个稳态平衡的系统，都通过调节来实现稳态平衡。在复习教学中，教师有针对性地渗透稳态与平衡观，有助于学生全面系统地分析生命现象，真正理解生命的本质，树立正确的生命观念。以“生态系统稳定性”为例，可采用“材料分析+问题指引”的方式进行复习。材料：①一场火灾后，森林中各种群密度降低，但由于光照更加充足、土壤无机养料增多，许多种子萌发后，会迅速长成新植株；②当森林遭受持续干旱时，植株往往会扩展根系的分布空间，保证获取足够的水分，维持生态系统正常的功能；③硫循环的稳态被破坏，会形成酸雨，酸雨可损害植物新生的叶芽，影响植物生长发育，导致森林生态系统的退化，严重威胁生物圈的稳态，最终影响人类自身生存。问题：材料①②分别说明了什么类型的生态系统稳定性？材料③说明生态系统的稳定性有什么特点？为了让森林资源可持续发展，结合生态平衡原理，对于森林资源应该怎样合理利用？

3.1.4 物质与能量观

对于物质与能量观这一观念类群教材所涉及的相关素材有细胞呼吸、光合作用、生态系统的营养结构、物质循环、能量流动的规律、信息传递功能、生态系统抵抗力和恢复力稳定性等内容。内容层层递进，在复习教学中，教师可引导学生从物质与能量观角度来构建知识体系。如教师可让学生以植物叶肉细胞为例，结合光合作用和细胞呼吸过程，以“细胞呼吸和光合作用相互之间以及各自与环境之间在物质上有何联系？光能在植物细胞内能进行怎样的转化？”等问题为指引，在细胞水平上理解物质转移和能量转换的过程。再以“能量输入个体后，可能有哪些去向？种群水平上输入的能量可能有哪些去向?与个体水平有什么区别？在食物链中，输入种群的能量会有哪些转移和转换途径？”等一系列问题引导学生尝试从个体逐步上升到种群水平，同时构建生态系统能量流动过程。以“用14C 标记CO2，在足够长的时间下，生态系统中的哪些成分可能存在14C？”这一问题引导学生结合上述总结和相关素材，构建碳循环过程。最后，通过“生物体内部以及生物和环境之间物质的转移有什么不同和联系？能量流动的渠道是什么？能量流动和物质转移之间有什么联系？生态系统维持稳态可以体现在哪些方面？”等一系列问题帮助学生理解各种概念之间的内在联系，既实现了知识的整体构建，又促进了物质与能量观的养成。

3.2 注重生物核心概念教学，内化生命观念素养

教学要以生命观念为统领，以概念联系问题为指引，采用多种方式（如实验分析和归纳、文字信息获取、图形分析等）建构概念之间的内在联系，再让学生运用文字、符号、图示等将这些概念形成一定的组织架构，以思维模型表现出来，再让学生通过模型分析逐渐抽象出生命观念。以光合作用和酶的核心概念教学为例，可以以科学家发现史作为情境材料，对科学家的研究历程进行角色扮演，让学生体会科学探究的过程，使核心概念的各个要素生动地呈现出来，达到在深刻理解概念的基础上内化生命观念素养的目的。

3.3 注意素养水平递进关系，分级培养生命观念素养

教学要促成学生生命观念素养的形成，准确刻画学生思维素养水平是前提，而素养的一、二级水平又是三、四级水平发展的基础，教学就更应注意学生生命观念素养水平发展的递进关系。依据《课程标准》中素养水平标准和要求，将思维素养细化为四个等级，准确把握素养水平的递进关系，有助于准确评价学生素养水平，从而提高教学的针对性和实效性。

3.4 创设真实情境，促成学生生命观念素养养成

生命观念是生物学科所特有的关键素养。有研究表明，运用正确生命观念指导问题的提出，恰当选取研究素材，创设真实的问题情境，是促进学生生命观念养成的良好途径。就高考考查生命观念素养水平而言，试题素材大部分来源于教材，试题创新了考查问题的情境，真实的生物学问题分析才能有效检测学生观念素养水平。在复习教学中，教师可从教材多个实验中的研究背景、目的意义、材料选取、方法运用、步骤解析、现象结果、结论交流等方面进行有选择的情境创设，使学生在真实的生物学情境中促进生命观念素养的养成，运用相应的概念、原理和方法来解决生产生活实际问题。