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高考真题引导下学科核心素养的培养策略
——以2021年全国乙卷第29题为例

2021-12-24安徽张雨蒙

教学考试(高考生物) 2021年4期
关键词:白花品系红花

安徽 韩 雪 张雨蒙

《中国高考评价体系》(以下简称《评价体系》)中提出《评价体系》主要由“一核四层四翼”组成,将学科素养作为考查内容之一。高考试题以立德树人为核心,渗透着对学科素养的考查。课后作业可以及时、有效地评价学生的学习效果,是检测学生基本知识、基本技能等方面目标达成情况的重要载体,也是课堂教学的重要辅助手段。笔者以2020 年全国卷Ⅰ理科综合试题第30 题为例,分析核心素养在高考试题中的考查,延伸到在课后作业设计中注重对学生学科素养的培养和训练,落实《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》)的要求,促进学生学科核心素养的逐步形成。基于学科核心素养背景下的科学有效的高中生物课后作业设计,可以进一步培养学生的学科核心素养,有助于学生形成高效解决问题的能力,促进学生综合、全面的发展。

1.高考试题中对学科核心素养的考查

【例1】(2021 年,全国乙卷,第29 题)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2,吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭,液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题:

(1)白天叶肉细胞产生ATP 的场所有____________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和____________释放的CO2。

(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式,这种方式既能防止____________,又能保证____________正常进行。

(3)若以pH 作为检测指标,请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)

【试题分析】本题以CAM 途径中CO2特殊的固定形式为情境,从知识层面考查情况如下:(1)综合性考查学生准确掌握呼吸作用和光合作用的各个过程所进行的化学反应及能量转化形式;对于光合作用所需CO2的来源则考查呼吸作用与光合作用的关系,呼吸作用的产物CO2可以作为光合作用暗反应的原料;(2)气孔是蒸腾作用的“门户”,也是CO2等气体进出的通道,朝闭暮开是为了避免白天蒸腾过度失水,也能保证光合作用的正常进行;(3)考查学生分析实验、设计实验的能力。解题时学生要充分利用实验的对照原则和单一变量原则。注意保持无关变量相同是解题关键。

从学科核心素养的层面来分析,本题由浅入深地考查了学生结构与功能观、物质与能量观、进化与适应观等生命观念;演绎与推理、归纳与概括等科学思维;合理设计有效的实验方案并准确预测实验结果的科学探究能力及关注新情境中分析问题、解决问题的社会责任。面对新情境和新材料时快速、有效地做出判断,需要学生有足够的知识储备和学科核心素养,这也是分析生命现象、解决生物学问题有力的武器。

2.课后作业中融入学科核心素养的案例

2.1 准确把握生物学概念,促进生命观念的形成

【例2】真核细胞结构复杂,有边界,有分工合作,有系统的控制中心。下列叙述正确的是 ( )

A.细胞的边界就是最外层结构

B.系统的控制中心是细胞代谢的中心

C.若高倍显微镜下没有观察到叶绿体则是动物细胞

D.人成熟红细胞只能进行无氧呼吸

【答案】D

【解析】本题考查的内容包括:(1)细胞生命系统的边界是细胞膜,而植物细胞、真菌等的细胞壁位于细胞结构的最外层;(2)细胞核中有遗传物质(DNA),是遗传和代谢的控制中心,细胞质是细胞代谢的中心;(3)植物体内有些细胞是没有叶绿体的,如根尖分生区细胞;(4)人成熟的红细胞是特殊的真核细胞,在结构上没有细胞核,也没有线粒体等各种细胞器,不能合成与有氧呼吸有关的酶,因此只能在细胞质中进行无氧呼吸。

【命题设计角度】本题明确体现出对学生结构与功能相适应的生命观念的考查,A 选项考查细胞膜的功能;B 选项围绕细胞核和细胞质的功能进行分析;C 选项和D 选项考查动植物细胞结构,涉及叶绿体的分布与线粒体的功能。整体来看题目综合性较强,可围绕生物学概念检测学生知识网络的构建及结构与功能观的形成情况。

2.2 发展科学思维,训练科学探究的能力

【例3】某植物有红花和白花两种表现型,经研究发现,该性状受三对等位基因控制(D/d、E/e、F/f)。当三对等位基因中都至少含有一个显性基因时开红花,其余情况均开白花。现有甲、乙、丙三株白花品系,欲探究其基因型,分别与纯合红花植株进行杂交实验,F1均表现为红花,F1自交,F2的性状表现分别是红花∶白花=3∶1;红花∶白花=27∶37;红花∶白花=9∶7。请分析该现象回答下列问题:

(1)纯种白花品系可能的基因型有_______________。甲品系与乙品系杂交,子代性状表现为_______________________。

(2)丙品系的基因型有______________种。

(3)现发现一株白花纯种植株,与红花纯种对比,存在一对等位基因差异。请设计实验探究该白花植株是甲、乙、丙品系中的一种,还是新的品系。

实验思路:___________________________________________________________。

预期实验结果和结论:__________________________________________。

【答案】(1)DDEEff、DDeeFF、ddEEFF、DDeeff、ddEEff、ddeeFF、ddeeff 全为白花 (2)3 (3)实验思路:纯合白花植株与甲杂交,观察并统计子代的表现型 预期实验结果和结论:①若子代全为红花,则说明这株白花植株是新的品系。②若子代全为白花,则说明这株白花植物与甲品系相同

【解析】根据题意可知,当基因型符合D__E__F__时植株才开红花,其余基因型均开白花。三个杂交组合结果中3∶1 可转化为48∶16,9∶7 可转化为36∶28,另一组实验结果为27∶37,故三个杂交组合的性状分离比之和均为64,据此推测出控制该性状的三对基因分别位于三对同源染色体上,且相互之间遵循自由组合定律。纯种白花基因型可为一对隐性纯合(DDEEff、DDeeFF、ddEEFF)、两对隐性纯合(DDeeff、ddEEff、ddeeFF)和三对隐性纯合(ddeeff)。甲品系杂交组合结果中F2为红花∶白花=3∶1,说明F1基因型中只有一对杂合子基因(DdEEFF 或DDEeFF 或DDEEFf),推测出甲品系基因型为一对隐性纯合,其余两对均为显性纯合;乙品系杂交组合结果中F2为红花∶白花=27∶37,红花所占比例为27/64=(3/4)3,说明该组F1基因型为DdEeFf,推测出乙品系基因型为ddeeff,将甲品系与乙品系杂交,子代一定有一对是隐性纯合的基因,因此子代全为白色;丙品系杂交组合结果F2为红花∶白花=9∶7,说明F1基因型中有两对杂合子基因(DDEeFf 或DdEeFF或DdEEFf),推测出丙有两对隐性基因,一对显性纯合基因(DDeeff或ddEEff或ddeeFF)。要确定纯合植株基因型最好的方法就是杂交,甲为一对隐性纯合,将该植株与甲杂交,若子代全为白花,则说明该白花植株与甲品系隐性纯合的为同一对基因;若子代全为红花,则说明该白花植物与甲品系隐性纯合的为不同对基因。

【命题设计角度】本题是在分析遗传现象的背景下,以实验为载体,考查学生的科学思维过程和科学探究能力,是学科核心素养中重点要求的内容,也是历年来高考题中常见的形式。观察控制一对和两对相对性状的基因在分离和自由组合的过程中出现特定的比值规律,归纳、建立数学模型,从而延伸到三对等位基因进行自由组合时会出现的比值。在构建模型的基础上进行演绎与推理,将看似复杂的问题简化。实验设计的内容则是对假说-演绎法这一重要科学方法的应用。在模拟的情境中,引导学生观察现象、设计实验,帮助学生建立解决实际问题时科学的思维方式、提高科学探究的能力。

2.3 创设真实情境,增强社会责任感

【例4】2020 年初出现的新型肺炎经科研人员检测是由一种RNA 病毒引起的,因形似王冠,被称为新型冠状病毒。请回答以下问题:

(1)医学上应用_______________确诊新冠肺炎患者时,通过荧光PCR 技术,采集疑似患者的咽拭子样本,提取RNA 后,逆转录成cDNA,加入荧光染料、________________、________________、_______________等,在PCR 仪中进行扩增。若咽拭子样本中含有病毒,则反应可以进行,能检测到_______________现象;反之则不能检测到。

(2)作为高中学生,预防新冠肺炎的措施有_____________________________________________________________________________________。

【答案】(1)核酸检测 Taq 酶 引物 四种脱氧核苷酸 荧光 (2)注射疫苗;外出、聚会时戴口罩;注意卫生(合理即可)

【解析】本题涉及的考点包括:(1)PCR 扩增的条件(2)荧光标记技术。

【命题设计角度】本题以社会热点——新冠肺炎为背景进行考查,既联系现实情境,又结合基因工程考点。渗透对稳态与平衡的生命观念;对PCR 技术及荧光标记技术进行归纳与概括的科学思维;关注社会议题,参与相关事务讨论、解决现实生活问题的社会责任和使命担当等学科核心素养的考查。试题具有前沿性,设置的问题具有开放性,在考查学生基础知识和基本能力的同时,还帮助学生对新冠肺炎树立正确的认识,培养学生形成良好的生活习惯和正确的生命观念,使学生做到不信谣、不传谣,提升了学生的学科核心素养。

3.总结

社会发展日新月异,教育教学变革进行得如火如荼。《评价体系》以立德树人为核心就决定了在课后作业中若单纯地对知识进行机械练习与强化,不仅加重了学生的负担,使学生学习效率低下,而且易使学生对学习失去兴趣,不利于学生的健康成长。所以在课后习题的日常训练过程中,教师应以学科核心素养为背景有针对性地对学生进行科学的训练。以《课程标准》和《评价体系》为“指挥棒”,结合学生的兴趣及关注点,既要达到培养学生学科核心素养的目的,也要实现区分课堂知识层面的学习效果、提高学生的解题能力。教师在课后作业的教学设计中,可鼓励学生将知识以图解、表格或模型的形式进行构建、联系,逐步形成生命观念,养成科学思维方式;设计有效的实验活动,引导学生积极参与,锻炼学生的观察提问、设计实验及实施实验的科学探究能力;不断挖掘教材中的有效信息,广泛提取与学科相关的社会热点问题及科研进展,引导学生将所学知识应用于生活经验、社会实践,做到学有所得、学有所用,发展学生的学科核心素养。

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