新高考评价体系下生物学情境化试题研究及备考策略

湖北 庞 淳

山东、浙江等地近两年的高考真题、模拟题及2021 年1 月结束的新高考八省（市）联考适应性考试试题体现了新时代高考由传统的“知识立意、能力立意”评价模式向“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”评价模式的转变。这些试题能准确定位“立德树人、服务选才、引导教学”的核心功能，着力考查了“核心价值、学科素养、关键能力和必备知识”的“四层”内容，鲜明彰显了“基础性、综合性、应用性和创新性”的“四翼”考查要求。这些试题共性特点就是情境化。试题通过设置农业生产实践、科学实验探究、医疗卫生健康等情境，考查考生综合运用生物学知识解决实际问题、在新颖的情境中完成探究性或开放性的任务以及能基于新证据得出新结论的素养。归根结底，情境化试题的信息及设问能很好地考查考生在不同复杂情境下解决问题的能力，是基于学科核心素养下的体现新高考评价体系的直接载体。

高三冲刺阶段的复习备考应在深度研究情境化试题的基础上，有效实施复习策略、强化学生能力培养、提升解决问题素养，从而适应新时代高考改革的要求。

一、一道情境化试题的深度剖析

【例1】黄芪多糖（APS）具有很好的降血糖作用。为了探究黄芪多糖的降糖机理，科研人员先用高热量饲料饲喂小鼠8 周后，用小剂量链脲佐菌素注射小鼠，2 周后测定其血糖和血清胰岛素含量，筛选获得Ⅱ型糖尿病模型鼠。利用Ⅱ型糖尿病模型鼠进行APS 降糖实验，主要处理及实验结果如下表（其中GLUT4 为葡萄糖转运蛋白）。请回答：

（1）胰岛素可促进组织细胞________________________，从而实现降血糖功能。

（2）在培育Ⅱ型糖尿病模型鼠的过程中，长时间饲喂高热量饲料，可引起胰岛B 细胞代偿性增殖，_______增加，最终导致小鼠产生胰岛素抵抗。再给胰岛素抵抗小鼠注射小剂量链脲佐菌素以杀死部分______________，快速获得Ⅱ型糖尿病模型鼠。

（3）本实验中，比较第1、3 组实验结果说明______________；比较第1、2、4 组实验结果可知，中药APS 降血糖的机理是___________________________。

（4）本研究中制造Ⅱ型糖尿病模型鼠的过程给健康生活上的启示是____________________。

【答案】（1）摄取、利用和储存葡萄糖（2）胰岛素分泌 胰岛B 细胞（3）APS 对正常小鼠的血糖平衡调节几乎没有影响 提高GLUT4 表达量，加速细胞摄取葡萄糖（4）控制高热量食物的摄入

【解析】（1）胰岛素是唯一可以降低血糖的激素，胰岛素可促进组织细胞摄取、利用和储存葡萄糖，进而降低血糖浓度。（2）长时间饲喂高热量饲料，可引起胰岛B 细胞代偿性增殖，胰岛B 细胞数目增加，导致胰岛素分泌量增加，最终导致小鼠产生胰岛素抵抗。给胰岛素抵抗小鼠注射小剂量链脲佐菌素杀死部分胰岛B 细胞，使胰岛素浓度恢复正常水平，即可快速获得Ⅱ型糖尿病模型鼠。（3）1、3 组实验自变量是是否灌喂APS 溶液，实验结果几乎没有变化，说明APS 对正常小鼠的血糖平衡调节几乎没有影响。2、4 组实验自变量是糖尿病模型鼠是否灌喂APS 溶液，胰岛素浓度几乎没有变化，GLUT4 相对表达量明显增加，说明APS 对糖尿病模型鼠是通过提高GLUT4 表达量，加速细胞摄取葡萄糖来降低血糖浓度的。（4）制造Ⅱ型糖尿病模型鼠的过程给我们健康生活上的启示是控制高热量食物的摄入，降低患病概率。

【分析】本题以“探究实验”“生命健康”为载体，以正常鼠和糖尿病模型鼠的药物对照实验为情境，考查动物生命活动调节中的血糖平衡的调节相关内容。

“四层”内容体现如下：

（1）核心价值：通过对人体血糖平衡这一稳态维持的考查，引导考生正确理解生命的价值，尊重和热爱生命，养成健康的生活方式；题目情境中的中药黄芪治疗糖尿病的信息，体现中医的传承和价值，体现了社会主义核心价值观和家国情怀。

（2）学科素养：通过第（1）问对胰岛素的生理作用的设问、第（2）问对获得Ⅱ型糖尿病模型鼠的生理分析，促使考生利用稳态与平衡观、结构与功能观答题；通过第（2）问培育Ⅱ型糖尿病模型鼠的生理分析，考查考生基于科学实验事实、数据进行符合逻辑的推理与判断、比较与分类、分析与综合的科学思维；通过第（3）问对实验结论的描述，考查考生在给出实验目的、实验方案、实验结果的基础上得出实验结论的科学探究能力；通过第（4）问该实验在健康生活上的启示设问，考查考生健康、文明的生活方式和珍爱生命的社会责任，以响应新时代中国特色社会主义“健康中国”的建设战略。题干信息中药黄芪治疗糖尿病，渗透了中华优秀传统文化的教育。

（3）关键能力：第（1）问侧重考查理解能力；第（2）（3）问侧重考查信息获取、实验探究能力；第（3）（4）问侧重考查文字表述能力。

（4）必备知识：本题选取选择性必修课本《稳态与调节》第三章“体液调节”的内容，考查血糖平衡及其激素调节机制、糖尿病的治病机理和预防等必备知识。

“四翼”要求体现如下：

（1）基础性：本题以正常小鼠和糖尿病模型鼠药物对照实验为情境，考查胰岛素、相关内分泌腺、糖尿病等基本概念、原理。如第（1）（2）问。

（2）综合性：本题实验情境有一定的复杂性。有四组实验，自变量有小鼠类型、灌喂溶液种类，选择哪些组进行对照分析较难；因变量有三个，其中“GLUT4 相对表达量”也增加了分析思维的难度，能够反映生物学科知识、能力、素养的整合及综合运用水平。如第（2）（3）问。

（3）应用性：本题以糖尿病为情境，紧密联系新时代中国特色社会主义部署的建设健康中国等现实问题，考查学生迁移课堂所学的血糖平衡调节的理论内容、理论联系实际的应用水平。如第（3）（4）问。

（4）创新性：一是，题干中“用高热量食物饲喂小鼠，用链脲佐菌素注射小鼠，获得Ⅱ型糖尿病模型鼠”这一实验情境是新颖、陌生的，所以在解答第（2）问时，学生需将熟悉的胰岛素调节血糖的原理迁移到此情境中，摆脱思维定式，运用逆向思维，独立解决新问题；二是，图表中因变量“GLUT4 相对表达量”的检测，将宏观的血糖调节深入到分子水平，让学生将表观的生理现象与微观的分子机制相联系，进行第（3）问实验结论作答；三是，第（4）问设置开放性问题，将探究实验联系到人的健康生活的社会责任上来，对“启示”的阐述围绕低糖、低脂等减少高热量饮食的做法即可得分，答案发散而多样。

二、高三冲刺阶段生物学复习备考建议

（一）深研高考方向，调整复习策略

深入学习重要文件，如学习《深入学习贯彻党的十九届四中全会精神，全面深化高考内容改革》（作者：孙海波，刊载于《中国考试》2020 年第1 期）《基于高考评价体系的生物科考试内容改革实施路径》（取自《中国高考评价体系》解读系列文章）。其次要彻底理解教材，从高考的角度解析教材，以高考的思维审视教材。选题要精选有新高考方向的典型试题以及考查思维能力的经典好题。训练时要定时，以此来培养学生的审题、分析等思维能力及解题速度。

（二）分析试题内涵，关注“核心价值”

高考内容改革“四层”中，“核心价值”摆在了第一的位置，《中国高考评价体系》中“价值引领”也是首要。核心价值是指即将进入高等学校的学习者应当具备的良好政治素质、道德品质和科学思想方法的综合，是在各学科中起着价值引领作用的思想观念体系，是其在面对现实的问题情境时应当表现出的正确的情感态度和价值观的综合。生物学科的核心价值又体现在如下几个方面：（1）理解生命的价值，尊重和热爱生命，养成健康的生活方式；（2）从系统的视角理解人与人之间、人与其他生物之间、其他生物之间以及生物与环境之间的密切联系，遵循自然规律，树立人与自然和谐共生的观念，形成生态文明意识，保护和合理利用自然资源，实现可持续发展；（3）客观认识生物学理论和技术的进步对人类社会发展的意义。

在三轮复习中，应使学生明确试题中德育、体育、劳动技术教育、美育的价值体现，引领学生关注与生物学有关的中华传统文化、我国生命科学成就、劳动生产实际、生态环境保护、健康文明的生活方式等，积极运用生物学原理解释现象、解决问题。

1.弘扬传统文化、增强家国情怀的价值引领

【例2】［新高考八省（市）联考适应性考试，河北省，第14 题］《齐民要术》“种谷”一节中指出“谷田必须岁易”，农谚有云“谷连谷，坐着哭”，均指在同一块土地上连续多年只种谷子，其产量会逐年下降。下列关于谷子不宜重茬的原因，叙述正确的是（ ）

A.重茬会导致专一性侵害谷子的害虫和病菌大量繁殖

B.与谷子共生的固氮菌向土壤中分泌的有害物质积累

C.重茬时与谷子外形相似的伴生杂草大量繁殖，且不易被发现和清除

D.连续多年的选择性吸收，土壤中谷子生长必需的矿质元素含量降低

【答案】ACD

【试题分析】本题以中华优秀传统农耕文化为情境，考查生物学原理在提高植物光合作用强度、生态农业生产实际中的应用。

2.渗透健康中国、养成文明健康的生活方式的价值引领

【例3】［新高考八省（市）联考适应性考试，湖南省，第17 题］暴饮暴食、过量饮酒和高盐饮食都不利于健康。人体从食物中摄取各种营养物质后会发生一系列的调节过程，结合所学知识回答以下问题：

（1）图1 中下丘脑调节胰岛素的分泌过程________（填“属于”或“不属于”）激素分泌的分级调节。长期高糖饮食导致的血糖浓度持续偏高，可能诱发糖尿病，患者的尿量会______________（填“增加”“减少”或“不变”）。若从重吸收的角度开发一种降低糖尿病患者血糖浓度的新药物，该药物应具有______________（填“增加”或“减少”）肾小管管壁细胞膜上重吸收葡萄糖的转运蛋白数量的效应。

图1 血糖调节部分过程简要示意图

（2）高盐饮食导致尿量减少是神经-体液调节的结果，其反射弧的渗透压感受器在______________。抗利尿激素与肾小管、集合管上的受体结合后，肾小管、集合管细胞通过水通道蛋白从管腔中重吸收水量增加，请提出一种假说解释该现象发生的机制______________________________________。

（3）研究发现，乙醇会抑制抗利尿激素的释放，据此推测人体过量饮酒后尿量会__________（填“增加”“减少”或“不变”）。为验证乙醇是通过抑制抗利尿激素的释放来影响尿量，研究小组将若干实验大鼠随机均分成两组，甲组大鼠灌胃适量乙醇溶液，乙组大鼠灌胃等量蒸馏水，半小时后检测并比较两组大鼠的尿量差异。请评价该实验方案是否合理并说明理由____________________。

【答案】（1）不属于 增加 增加（2）下丘脑 抗利尿激素与肾小管、集合管上的受体结合后，增加了管腔膜上水通道蛋白的数量（3）增加 不合理，半小时后检测并比较两组大鼠的尿量差异的同时，还要检测并比较两组大鼠抗利尿激素的含量

【试题分析】本题以高糖饮食、高盐饮食为情境，考查生物学原理在血糖平衡和水盐平衡调节中的应用。

3.建设美丽中国、保护生态环境的价值引领

【例4】［新高考八省（市）联考适应性考试，湖北省，第22 题］陆地生态系统主要分为森林、草地、荒漠和苔原四种类型。热带雨林生态系统是森林生态系统中生产力最高的，其食物网极其复杂，物质循环速度快，能量流动渠道多。热带雨林是“地球之肺”，对地球氧气的生产及二氧化碳的平衡起着关键性作用，是全球气候的重要调节器。

回答下列问题：

（1）在森林、草地、荒漠和苔原四种生态系统类型中，物种丰富度最高的是______________生态系统。

（2）热带雨林的绿色植物通过______________作用将碳释放到大气中。

（3）热带雨林比苔原生态系统土壤中累积的有机质少，其原因是_______________________________________。

（4）大气二氧化碳浓度增加引起全球气候变暖。若在适宜的生长条件下，大气二氧化碳浓度增加对植物的短期影响，主要表现为两个方面，一方面为__________；另一方面为引起气孔的部分关闭，气孔部分关闭的生理意义是__________。如果温度和降雨量因大气圈中二氧化碳浓度增加而发生变化，从长期影响来看，二氧化碳浓度的增加，可能会导致位于北半球的热带雨林生态系统的分布向北方移动，原因是_________________________________________。

【答案】（1）森林（2）呼吸（3）热带雨林温度高，分解者分解土壤中有机物更快（4）植物光合作用强 减弱水分的散失 北方温度升高，水分增多，有利于植物生长

【试题分析】本题以温室效应这一全球性生态问题为情境，考查生物学原理在生态系统的物质循环、能量流动、环境保护中的应用。

（三）强化关键能力，提升学科素养

情境化试题考查的关键能力主要包括：概念理解能力、获取信息的能力、实验探究能力、演绎推理能力和文字表述能力。学生只有增强了概念理解能力，才能形成生命观念；只有增强了获取信息的能力、演绎推理能力才能用不同科学思维分析问题；只有增强了实验探究能力才能提升科学探究的学科核心素养；只有增强了文字表述能力才能准确回答有关机理的文字叙述问题和评价性、开放性等体现社会责任的问题。

在三轮复习中，强化核心概念理解能力可通过：（1）建立微专题复习（如：生命系统中的信息传递、神经-体液-免疫调节网络等）；（2）建构核心概念思维导图；（3）回顾教材中的标题、结构图、过程图、曲线图、案例分析、实验结论、科学史等方式进行。强化获取信息的能力可通过训练学生阅读题干关键信息、标出陌生术语和原理、观察图像、注意设问关键词等方式进行。强化实验探究能力可通过分析教材重要的科学史（如植物激素的发现、DNA 是遗传物质的发现等）、分析探究实验的变量、设计实验、分析实验结果图表等方式来训练。增强演绎推理能力可通过归纳遗传题解题规律、精选新颖的遗传推理题目完成练习进行。增强文字表述能力则可通过建立答题模板、掌握利用题干新信息结合所学知识答题的技巧来进行。

【例5】（2020 年，北京卷，第17 题）枯草芽孢杆菌可分泌纤维素酶。研究者筛选到一株降解纤维素能力较强的枯草芽孢杆菌菌株（B 菌），从中克隆得到了一种纤维素酶（C1酶）基因。将获得的C1酶基因与高效表达载体（HT 质粒）连接，再导入B 菌，以期获得降解纤维素能力更强的工程菌。

（1）纤维素属于___________糖，因此经过一系列酶催化最终可降解成单糖，该单糖是____________。

（2）对克隆到的C1酶基因测序，与数据库中的C1酶基因编码序列相比有两个碱基对不同，但两者编码出的蛋白的氨基酸序列相同，这是因为_______________________________。

（3）C1酶基因以B 链为转录模板链，转录时mRNA自身的延伸方向为5′→3′。为了使C1酶基因按照正确的方向与已被酶切的HT 质粒连接，克隆C1酶基因时在其两端添加了Sma Ⅰ和BamH Ⅰ的酶切位点。该基因内部没有这两种酶切位点。图2 中酶切位点1 和2 所对应的酶分别是__________。

图2

（4）将纤维素含量为20 %的培养基分为三组，一组接种工程菌，对照组1 不进行处理，对照组2 进行相应处理。在相同条件下培养96 小时，检测培养基中纤维素的含量。结果（图3）说明工程菌降解纤维素的能力最强。对照组2 的处理应为______________________________________________________。

图3

（5）预期该工程菌在处理废弃物以保护环境方面可能的应用。（举一例）_______________。

【答案】（1）多 葡萄糖（2）编码同一种氨基酸的密码子可以有多个（3）位点1：BamH Ⅰ，位点2：Sma Ⅰ（4）接种（等量）B 菌（5）处理绿化废弃物（农作物秸秆）

【试题分析】本题以微生物工程、基因工程的科学实验为情境，考查了概念理解能力［第（1）（2）问］、获取信息的能力和实验探究能力［第（3）（4）问］、演绎推理能力［第（3）问］和文字表述能力［第（2）（5）问］。集中反映了学科核心素养的考查：生命观念［第（2）问］、科学思维［第（3）问］、科学探究［第（4）问］和社会责任［第（5）问］。