2021年广东省普通高中学业水平选择性考试中科学思维的考查和教学启示

广东 谢 瑶

科学思维是生物学学科核心素养之一。生物学作为一门理科学科，强调尊重事实和证据。“科学思维”是指尊重事实和证据，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。重在培养学生能够探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。科学思维如何评价、如何在试题中进行体现与考查成为了热点关注问题。回顾2021年广东省普通高中学业水平选择性考试(以下简称2021年广东卷)试题，命题者通过对试题材料的选择，创设真实情境；通过多种形式呈现信息，以及多元的设问方式等对科学思维进行考查。高考试题启示一线教学要注重对学生科学思维的培养，特别是在真实情境中解决问题的能力的培养。

一、科学思维考查情况

科学思维主要包括归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等。通过创设真实情境(生活情境、实验情境等)，考查学生的分析能力和批判性思维；通过概念在具体实例中的体现，考查学生的演绎与推理能力；通过图表文字信息转化，考查学生的模型与建模能力等。具体情况如表1所示。

表1 2021年广东卷试题中科学思维考查情况(必做题)

由表1可知，在2021年广东卷试题中对科学思维的考查比重很大，范围很广，对各个维度的考查也是非常全面的。其中值得注意的是对学生“演绎与推理”能力的考查，通过具体实例考查学生演绎与推理水平的例子比比皆是。考题形式多样，既有文字表达，也有图表辅助。另外不同的是，在以往的同类型试题中对批判性思维、创造性思维的考查较少，但在此试题中却可以看到考查这两种维度的试题。

二、科学思维在试题中的体现

为了进一步了解2021年广东卷试题中对科学思维考查的具体表现，笔者从素养内容、素养表述以及水平等级三个方面对试题进行分析(表2)。

表2 科学思维在2021年广东卷试题中的体现(必做题)

从表2可知，2021年广东卷试题中对科学思维的考查涉及各个水平层次，素养表述或考法也十分丰富。不仅是对科学思维的单一考查，常结合大概念、科学探究等进行考查；也有少量试题同时体现对社会责任维度的关注。

三、试题范例分析

为了更好地了解试题对科学思维的考查情况，笔者以考查演绎与推理维度的试题为例，分析四个水平层级的命题特点。

1.演绎与推理考查试题范例一(水平一)

【例1】(2021年，广东卷，第1题)我国新冠疫情防控已取得了举世瞩目的成绩，但全球疫情形势仍然严峻。为更有效地保护人民身体健康，我国政府正在大力实施全民免费接种新冠疫苗计划，充分体现了党和国家对人民的关爱。目前接种的新冠疫苗主要是灭活疫苗，下列叙述正确的是

( )

①通过理化方法灭活病原体制成的疫苗安全可靠

②接种后抗原会迅速在机体的内环境中大量增殖

③接种后可以促进T细胞增殖分化产生体液免疫

④二次接种可提高机体对相应病原的免疫防卫功能

A.①④ B.①③ C.②④ D.②③

【解析】本题考查的内容是免疫调节。借用新冠疫情、新冠疫苗的真实情境实现对“免疫系统能够抵御病原体的侵袭，识别并清除机体内衰老、死亡或异常的细胞，实现机体稳态”这一次位概念的考查。分析此题需要学生在掌握上述概念的基础上，运用推理的方法推论题设情境下的新问题，即接种疫苗后的反应情况。接种后疫苗作为抗原会引起机体特异性免疫反应，但是疫苗已灭活，不能大量繁殖。接受抗原刺激的是B细胞，其增殖、分化，进行体液免疫。二次接种时，体内记忆细胞可以更加迅速地增殖分化，产生大量抗体，提高机体对于此病原的免疫防卫功能。B、C、D选项都是在概念的基础上推理、解释接种疫苗这一事件的原理。在科学思维考查上属于水平一：运用概念解释简单的生命现象。

2.演绎与推理考查试题范例二(水平二)

【例2】(2021年，广东卷，第7题)金霉素(一种抗生素)可抑制tRNA与mRNA的结合，该作用直接影响的过程是

( )

A.DNA复制 B.转录

C.翻译 D.逆转录

【解析】本题考查的内容是基因表达。创设金霉素的药理原理这一新情境，引导学生利用简单的生物学概念“DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成”，解释金霉素抑制tRNA与mRNA的结合，使tRNA不能携带氨基酸进入核糖体，属于翻译的过程。所以此题属于水平二的考查。

3.演绎与推理考查试题范例三(水平三)

【例3】(2021年，广东卷，第10题)孔雀鱼雄鱼的鱼身具有艳丽的斑点，斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代，但也容易受到天敌的捕食，关于种群中雄鱼的平均斑点数量，下列推测错误的是

( )

A.缺少天敌，斑点数量可能会增多

B.引入天敌，斑点数量可能会减少

C.天敌存在与否决定斑点数量相关基因的变异方向

D.自然环境中，斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊

【解析】本题主要考查“适应是自然选择的结果”这一概念，同时也考查学生对“不同种群的生物在长期适应环境和彼此相互适应的过程中形成动态的生物群落”这一概念的理解。要解答本题需要学生厘清孔雀鱼种群中雄鱼性状的特点，再基于这一事实与证据，运用生物学的原理和规律对雄鱼的平均斑点数量进行预测和解释，属于科学思维水平三的考查。孔雀鱼鱼群中的斑点有利于雄性个体吸引雌性个体，使其获得更多的交配机会。当缺少天敌的时候，该类型的个体数量会增加。当引入天敌的时候，斑点数量多的雄鱼会更容易受到天敌的捕食，导致数量减少；反之，斑点数量少的雄鱼会得到更多的交配机会。所以斑点数量可能会减少。从题干信息可知斑点数量多的雄鱼有更多的机会繁衍后代但容易受到天敌的捕食，反之，可以推论斑点数量少的雄鱼繁衍后代的机会少但是容易躲避天敌的捕食。综上可知斑点数量的增减有利也有弊。

4.演绎与推理考查试题范例四(水平四)

【例4】(2021年，广东卷，第20题节选)果蝇众多的突变品系为研究基因与性状的关系提供了重要的材料。摩尔根等人选育出M-5品系并创立了基于该品系的突变检测技术，可通过观察F1和F2的性状及比例，检测出未知基因突变的类型(如显/隐性、是否致死等)，确定该突变基因与可见性状的关系及其所在的染色体。回答下列问题：

注：不考虑图中染色体间的交叉互换和已知性状相关基因的突变

(4)图中所示的突变检测技术，具有的①优点是除能检测上述基因突变外，还能检测出果蝇________基因突变；②缺点是不能检测出果蝇________基因突变。(①、②选答1项，且仅答1点即可)

【解析】本题考查遗传的基本规律。解答本题需要学生运用图文转化能力读懂新情境，再利用演绎与推理推断原因和本质，同时在草稿纸上进行建模，属于基于事实证据揭示生物学规律与机制。在此基础上运用逻辑推理判断该突变检测技术的运用范围，辨明优缺点，属于个人立场层面的解释。解析此题需先看懂检测技术的技术路线图，即理解此技术可以检测X染色体上的突变，包括隐性突变和显性突变。不同突变对后代影响不同，结果不同。因为是伴X染色体遗传，所以统计后代时需要对性别进行区分，同时不能检测常染色体的突变情况。

综上所述，2021年广东卷试题中对科学思维的考查十分灵活，采用的情境包括了时事、生活、实验等。对学生的能力要求从分析、推理、解释、预测到评价，属于层次渐进式。

四、教学启示

对比往年同类试题，可以关注到2021年广东卷对学科核心素养的关注和考核。对于科学思维的考查量也是明显增多，在质量和维度上也符合育人的理念。这就启示着教师在今后的教学中应以学科核心素养为目标，坚持立德树人的导向，挖掘材料中的思考点，逐层培养学生的科学思维。

1.创新科学史教学

以科学史教学为例，以往教学在课时紧张的基础上经常被教师处理成归纳材料得出信息点的模式；或者是要求学生自主归纳探究历程；再或者让学生以科学史实验为材料分析实验。在这次考试中可以发现基础知识的考查弃“机械记忆”重“理解”。所以，在科学史的教学上进行简单的归纳操作已不能满足时代对学生的需要，时代要求学生“知其然，更知其所以然”。教师在教学上应该多思考“当年科学家们是怎么想到的”以及“在那个时代，该如何思考和解决问题”。

2.重视论证教学

生物学作为一门理科学科，讲究尊重事实和证据。在新教材中可以看到很多关于证据思维的引导，所以教师在教学中应培养学生的证据意识。先培养学生的潜意识“只有推论并不一定是对的”“能解释也不一定是对的”，接着通过教学引导学生解决“怎么寻找证据”的问题，而后是“这些能不能够成为证据”，最后是对学生“如何从证据走向结论”这一过程的逻辑论证能力进行培养。这一系列的问题可以很好地实现论证教学，培养学生的学科核心素养。

3.善用情境教学

教师要以培养学生学会解决问题为目标，利用生物学观点、规律、逻辑等，让学生在遇到问题时能够有理有据地解决。在此次试题中有一个非常明显的特点，即题题皆情境。情境是多样的，也是具体的。教师在教学中不可能面面俱到地涉及所有的情境。所以这就需要教师善用情境教学，带着学生体验解决问题的过程，感悟解决问题的方法，而不只是解决问题的本身。

五、总结