2021 年河北省普通高中学业水平选择性考试模拟演练试题评析——以科学思维素养为例

河北

科学思维是建构生物学概念的重要途径之一，是学科核心素养四个维度之一，是高考重点考查的内容之一。本次2021 年河北省普通高中学业水平选择性考试模拟演练试题（以下简称适应性考试试题）很好地落实了对科学思维的考查，对一线教学具有很好的导向作用。本文尝试从科学思维的功能、典型试题举例和复习策略三个角度谈谈笔者的一点思考，以期对教师和学生的高考复习起到抛砖引玉的作用。

一、科学思维的功能

《普通高中生物学课程标准（2017 年版2020 年修订）》（以下简称《课程标准》）中关于“科学思维”的表述是“尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。学生应该在学习过程中逐步发展科学思维……探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。”因此本文结合生物学试题的特点和科学思维的功能将本次适应性考试试题中考查科学思维素养的题目分为如下3 个比较要素：

1.基于生物学事实和证据建构概念或创造知识

学以致用的培养理念要求学生能基于大量具体生物学事实和证据，如试题情境中的文字、图表、数据等，从生物学视角发现、判断生物信息的重要程度，进而概括与提炼、组织与运用这些生物信息建构概念或创造知识。

此外也包括要求考生确定、辨认概念或原理的特征，选择或列举这个概念或原理的具体例子或次位概念。如2020 年全国卷Ⅰ第29 题要求学生从系统观的视角分析生物膜的组成成分、种类、结构和功能，并列举出与之相关的生物学事实或下位概念。

这类试题主要涉及探求因果联系的逻辑方法和比较、归纳与概括等思维方法。

2.运用生物学概念对生命现象进行解释或预测

这里所指的生物学概念分为两个层次：

（1）所学的必备知识，即《课程标准》中规定的必修内容和选择性必修内容，由生物学的基本概念、基本规律和基本方法组成的学科基础知识体系。

（2）即时学习的知识，即“基于生物学事实和证据建构概念或创造知识”中涉及的所创造知识和题目以信息直接呈现出来的生物学概念，如2018 年全国卷Ⅱ第31 题的“恐惧生态学”。

命题的视角分为解释和预测两个方向，即运用演绎、类比、模型等思维方法解释题目情境中的生物学现象；预测可能发生的现象。

3.运用生物学概念审视或论证某一生物学社会议题

这类试题主要涉及高阶思维中的批判性思维、创造性思维等，需要考生借助论证技能，针对某一生物学社会议题提出一个主张并表达自己的观点或评价别人的观点，具体涉及提出、支持、评价以及修正观点，运用证据支持自己的观点或评价别人的观点，为研究问题构建合理的解释。

基于上述比较要素，笔者将本次模拟演练中涉及科学思维的试题进行分析（如表1）：

表1

通过表1 分析可以得出：

（1）解释和预测类试题在试卷中出现的频率最高。随着课程改革的不断推进，科学教学实现了从过去重视事实性知识的获得到现在强调科学知识的理解的转变，解释作为师生交流的重要桥梁，既是教师帮助学生理解概念、规律和原理的手段，也是学生建构、展现和增进对科学知识理解的工具。因此，对学生进行科学解释能力的测评对学生学科核心素养的培养具有重要意义，也是考生的困难点，这就为未来的高考复习指明了方向。

（2）本卷对于要素1 和要素3 的直接考查较少。要素1 的命制基本上与要素2 相联系，是在学以致用的培养理念下，要求考生在限定时间内从生物学视角获取关键信息、解释生物现象、解决生物问题，是对学科核心素养发展的铺垫。要素3 由于涉及高阶思维，要求考生在已有知识的基础上，能够依据新证据得出新的结论或提出新的观点，难度较大，设问较少。

二、科学思维试题举例

1.基于生物学事实和证据建构概念或创造知识

【例1】（原卷第13 题）细胞周期在调控因子的严格调控下沿着G1期（DNA 合成前期）、S 期（DNA 合成期）、G2期（DNA 合成后期）和M 期（细胞分裂期）四个阶段有条不紊地运行。为了探究细胞周期运行的调控机制，研究人员取不同时期的细胞进行了融合实验，获得如下结果。下列推论正确的是 （ ）

表2

A.M 期细胞中存在能诱导染色质凝缩成染色体的调控因子

B.S 期细胞中存在能诱导染色质DNA 复制的调控因子

C.将M 期细胞和S 期细胞融合，原M 期细胞染色体DNA 不会复制

D.将M 期细胞和S 期细胞融合，原S 期细胞中染色质不会凝缩

【试题分析】本题要求考生运用比较、归纳、概括的思维方法和探求因果联系的逻辑方法建构概念，并基于对新概念的理解，运用演绎推理对生命现象进行预测。基于前两组实验证据可以得出：M 期细胞中存在能诱导（间期的）染色质凝缩成染色体的调控因子；基于后两组实验证据可以得出：S 期细胞中存在能诱导（G1期和S 期的）染色质DNA 复制的调控因子，而不能诱导G2期染色质DNA 再次复制。基于上述新概念的理解，学生运用演绎推理可以得出：若将M 期细胞和S 期细胞融合，原M 期细胞染色体DNA 不会复制，原S 期细胞中染色质会凝缩，原S 期细胞中的染色体将呈现粉碎状。

2.运用生物学概念、模型对生命现象进行解释或预测

【例2】（原卷第1 题）内质网合成的分泌蛋白，经高尔基体加工后，与高尔基体膜内表面受体结合，启动囊泡形成。细胞内某基因发生突变，导致高尔基体中分泌蛋白堆积，不能发送到胞外。据此推测该基因编码蛋白的功能不可能是 （ ）

A.推动囊泡运输

B.启动高尔基体出芽

C.参与分泌蛋白共价修饰

D.参与分泌蛋白构象最终形成

【试题分析】本题涉及的生物学概念有必备知识和即时学习，考查考生对生命现象进行科学解释的能力。由必备知识“囊泡包裹着要运输的蛋白质由内质网运达高尔基体或由高尔基体运达细胞膜”可以解释：若突变基因推动囊泡运输，则不影响高尔基体中分泌蛋白堆积，A 叙述错误；由必备知识“高尔基体能对分泌蛋白做进一步的修饰加工，然后形成包裹着蛋白质的囊泡”可以解释：若参与分泌蛋白共价修饰或参与分泌蛋白构象最终形成相关的基因发生突变，则高尔基体中分泌蛋白堆积，C、D 叙述正确；由即时学习“分泌蛋白与高尔基体膜内表面受体结合，启动囊泡形成”可以解释：若高尔基体膜内与分泌蛋白结合的受体基因发生突变，则囊泡无法形成，高尔基体中分泌蛋白堆积，B 叙述正确。

3.运用生物学概念审视或论证某一生物学社会议题

【例3】（原卷第21 题节选）哺乳动物胃的内分泌细胞分泌的Ghrelin 可与分布于下丘脑的受体GHSR-1α 结合，形成Ghrelin-下丘脑GHSR 信号通路，促进生长激素分泌，调节摄食行为和糖脂代谢。为了探究有氧运动对高脂饮食诱发的高血糖的影响，按图1 所示方案开展实验，最后测定各组小鼠空腹血糖、空腹胰岛素、胃组织Ghrelin蛋白和下丘脑GHSR-1α 蛋白的水平，计算相对含量，结果如图2（NC 组各指标水平设置为1）。

图2

回答下列问题：

（6）由实验结果推测，______________的生活方式有助于保持血糖水平正常。

【试题分析】本题要求考生在已有知识的基础上，能够依据新的研究方案和新证据得出新的结论、给出新的观点。生物试题选用运动健康、合理膳食等考生熟悉的话题与考生进行对话，在考查知识与能力的同时，着重考查考生的社会责任感，培养考生成为健康中国的促进者和实践者。

三、科学思维培养策略

科学思维素养测评的困难主要源于两方面：对必备或即时学习知识的理解和对科学思维方法的运用，要想培养学生科学思维素养，这两者缺一不可。因此，在教学过程中，教师应强化对必备知识的理解和科学思维方法的传授。下面笔者以“生长素的发现（复习课）”为例谈谈在教学过程中教师应如何做到对上述二者的强化。

“生长素的发现”是人教版高中生物学选择性必修1《稳态与调节》第5 章第1 节的内容，笔者在复习导入时，用植物向水性这一真实的新情境替换植物向光性这一熟悉情境，易于激发学生的学习兴趣和求知欲。笔者播放“植物向水性”视频，并提出两个问题：①比较不同植物的根在生长方向上有什么共性；②植物向水性的原因是什么。

图3

问题①的设计意图指向运用归纳与概括和比较的思维方法。学生通过观看视频和图片归纳概括出“不同种植物的根均向水源方向生长”。

问题②的设计意图指向运用类比推理、演绎与推理的方法对向水性进行科学解释。

学生对问题②提出的解释主要有两类：

类型1 是基于必备知识“生长素的作用特点”的理解与运用。学生从类比对象角度分为如下两个方向：

方向1：向水性与向光性（或茎负向重力性）类比（以向光性为例分析）。

表3

方向2：向水性与根的正向重力性类比。

表4

类型2 是基于必备知识“多细胞生物体体积的增大主要决定于细胞数量的多少”和“细胞分裂素的作用是促进细胞分裂”的理解与运用。根的向水性解释：土壤中水分分布不均匀，细胞分裂素由水含量高的一侧侧向运输到水含量低的一侧，水含量低的一侧细胞分裂素含量高于水含量高的一侧。细胞分裂素的作用是促进细胞分裂，因此水含量低的一侧细胞分裂活动强于水含量高的一侧，从而造成根向水含量高的一侧弯曲。