浅析2021年广东高考生物试题对学生高阶思维能力的考查及教学建议

杨太林

（崇雅实验学校 广东惠州 516213）

当今数字经济时代，人才竞争的核心即高阶思维能力的竞争。《中国高考评价体系》提出高考考查内容是必备知识、关键能力、学科素养、核心价值。高阶思维能力既是关键能力的体现，也是学科素养的要求，更是核心价值的基础。因此，培养学生高阶思维能力是高中生物学教学义不容辞的责任。

1 高考试题中对高阶思维能力的考查

高阶思维是产生在较高认知水平上的心智活动或认知能力。如果按照布鲁姆的教育目标分类来定义，则“记忆、理解、应用”属于低阶思维，而“分析、评价和创造”属于高阶思维。2021年广东实行新高考模式，生物试题充分遵照《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》和《中国高考评价体系》要求进行命制。整套试卷既有对必备知识的考查，比如选择题的1-12题及非选择题的17、18题和选做题，约占整套试卷分值的56%；也有对高阶思维这一关键能力的考查，如选择题的13-16题及非选择题的19、20题，约占整套试卷分值的44%。传统的高中生物学教学比较关注必备知识的传授，而对学生高阶思维能力的培养重视不够。下文以2021年广东高考生物试卷为例，分析其中几个考查学生高阶思维能力的例子，并对今后高中生物学教学中对学生高阶思维能力的培养提出建议。

1.1 分析与综合能力的考查

这类试题常以一定的实验过程或结果分析为背景，创设情境，考查学生在具体情境下分析问题、解决问题的能力。

【例1】（2021·广东省·13）保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下，制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片，观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响，图1为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是 （ ）

图1 蔗糖溶液对紫鸭跖草叶片下表皮气孔开闭的影响实验操作及观察结果

A.比较保卫细胞细胞液浓度，③处理后>①处理后

B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中

C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞

D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③

参考答案：A。

解析：该题模拟2004年版人教版生物学教材必修1第四章第一节中“探究植物细胞的吸水和失水”实验，考查学生对实验过程的分析、理解能力。实验采用自身对照方式，先后用蔗糖溶液①～③来处理叶片保卫细胞，通过观察气孔张开情况推理保卫细胞吸水和失水情况，进而推理蔗糖溶液浓度大小。①处理后细胞吸水量少于③处理后细胞吸水量，说明保卫细胞细胞液浓度①处理后>③处理后，A选项错误。②处细胞失水，故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中，B选项正确。滴加③后细胞大量吸水，故滴加③后有较多水分子进入保卫细胞，C选项正确。通过分析可知，推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③，D选项正确。

【例2】（2021年广东高考第16题）人类（2=46）14号与21号染色体二者的长臂在着丝点处融合形成14/21平衡易位染色体，该染色体携带者具有正常的表现型，但在产生生殖细胞的过程中，其细胞中形成复杂的联会复合物（图2），在进行减数分裂时，若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律（不考虑交叉互换），下列关于平衡易位染色体携带者的叙述，错误的是 （ ）

图2 平衡易位携带者的联会复合物

A.观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞

B.男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体

C.女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体

D.女性携带者的卵子可能有6种类型（只考虑图中的3种染色体）

参考答案：C。

解析：该题以染色体结构变异中的易位知识为背景命制，考查学生分析图形、获取信息的能力。解答此题不仅需要用到染色体结构变异的知识，还要用到有丝分裂、减数分裂的知识。该题难点在于学生难以理解如图2所示的细胞中复杂的联会复合物是怎样分离的。此时，需要学生运用类比推理的能力，联想三体个体的分离情形，得出该个体减数分裂很可能形成6种类型的卵子。有丝分裂中期染色体形态固定，故观察14/21平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞，A选项正确。由于14号和21号两条染色体融合成一条染色体，故男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体，B选项正确。由于14号和21号两条染色体融合成一条染色体，该女性卵母细胞中也是45条染色体，经过减数分裂该女性携带者的卵子最多含23种形态不同的染色体，C选项错误。在进行减数分裂时，若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律，则女性携带者的卵子可能有6种类型（只考虑图中的3种染色体），分别是：①含有14、21号染色体的正常卵细胞；②含有14/21平衡易位染色体的卵细胞；③含有14/21平衡易位染色体和21号染色体的卵细胞；④含有14号染色体的卵细胞；⑤含有14/21平衡易位染色体和14号染色体的卵细胞；⑥含有21号染色体的卵细胞，D选项正确。

1.2 评价与创造能力的考查

该类试题往往采用理论联系实际的方式，以现实生产、生活和科学研究成果为背景创设复杂的情境，以坐标曲线、柱形图、表格数据或其他示意图等形式概括地表达信息。解答此类试题需要充分发挥学生分析、评价和创造思维能力。

【例3】（2021·广东高考·19）人体缺乏尿酸氧化酶，导致体内嘌呤分解代谢的终产物是尿酸（存在形式为尿酸盐）。尿酸盐经肾小球滤过后，部分被肾小管细胞膜上具有尿酸盐转运功能的蛋白URAT1和GLUT9重吸收，最终回到血液。尿酸盐重吸收过量会导致高尿酸血症或痛风。目前，E是针对上述蛋白治疗高尿酸血症或痛风的常用临床药物。为研发新的药物，研究人员对天然化合物F的降尿酸作用进行了研究。给正常实验大鼠（有尿酸氧化酶）灌服尿酸氧化酶抑制剂，获得了若干只高尿酸血症大鼠，并将其随机分成数量相等的两组，一组设为模型组，另一组灌服F设为治疗组，一段时间后检测相关指标，结果如图3所示。

图3 高尿酸血症大鼠灌服F物质的实验结果

回答下列问题：

（1）与分泌蛋白相似，URAT1和GLUT9在细胞内的合成、加工和转运过程需要_______及线粒体等细胞器（答出两种即可）共同参与。肾小管细胞通过上述蛋白重吸收尿酸盐，体现了细胞膜具有________的功能特性。原尿中还有许多物质也需借助载体蛋白通过肾小管的细胞膜，这类跨膜运输的具体方式有__________。

（2）URAT1分布于肾小管细胞刷状缘（图4），该结构有利于尿酸盐的重吸收，原因是__________。

图4 URAT1分布示意图

（3）与空白对照组（灌服生理盐水的正常实验大鼠）相比，模型组的自变量是_______。与其他两组比较，设置模型组的目的是___________。

（4）根据尿酸盐转运蛋白检测结果，推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是________，减少尿酸盐重吸收，为进一步评价F的作用效果，本实验需要增设对照组，具体为___________________。

参考答案：（1）核糖体、内质网、高尔基体 选择透过性 协助扩散、主动运输

（2）肾小管细胞刷状缘形成很多突起，增大吸收面积

（3）尿酸氧化酶活性低 排除无关变量干扰，确保血清尿酸盐含量降低是F作用的结果

（4）F抑制转运蛋白URAT1和GLUT9基因的表达 高尿酸血症大鼠灌服E

解析：本题以高尿酸血症的治疗原理为背景设问，第（1）～（3）问属于对知识的识记、理解和应用，属于低阶思维。第（4）问需要学生根据尿酸盐转运蛋白检测结果，推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的可能原因，对实验结果进行分析才能作答。为进一步评价F的作用效果，需要增设对照组。如何设计实验才能对药物F功效进行科学评价？这既能体现学生评价决策能力，更能考查学生创造性思维能力，属于对学生高阶思维能力的考查。

2 教学建议

2021年广东高考生物试卷中考查学生高阶思维能力的试题还有很多。不难发现，新高考模式下对学生高阶思维能力的考查力度明显有所增加。这就要求教师在今后教学中改变教学策略，加强对学生高阶思维能力的培养。

2.1 充分挖掘教材，培养学生高阶思维能力

教材是教师进行教学的依据。教材中的素材多种多样，有一些是直接呈现结论的，也有很多是需要经过分析才能得出结论的。例如，2004年版人教版生物学必修1第四章第一节的“资料分析”要求学生分析水稻培养液和番茄培养液中离子浓度的实验结果，得出“细胞对离子的吸收具有选择透过性”的结论。教材中还有对实验设计方案的科学性进行评价的内容，如2004年版人教版生物学必修3第三章第一节的“技能训练”要求学生对生长素极性运输的实验设计进行评价，找出不足并加以纠正，从而完善实验方案。教材中也包含培养学生创造性思维的内容，如2004年版人教版生物学必修3第五章第五节的“设计并制作生态缸，观察其稳定性”不仅能培养学生动手操作技能，更能培养学生在解决实际问题中的创造性思维能力。

2.2 充分利用习题培养学生高阶思维能力

高中生物教材课后习题中的许多拓展题也是培养学生高阶思维能力的良好材料。教师应该充分利用这些习题培养学生高阶思维能力。例如，2004年版人教版生物学必修2第五章第一节课后练习的拓展题：“癌细胞的特点之一是能进行无限增殖，医学上通常使用一定量的辐射或化学药剂对癌症病人进行放疗或化疗。请分析这种治疗的原理及可能产生的副作用。”教师利用这样的开放性习题，既能培养学生的分析问题的能力，也能培养学生对治疗方案的客观评价和决策能力及创造性思维能力。历年高考生物试卷中也不乏优质的高阶思维能力考查的试题，教师可以将这些试题收集、整理，充分利用这些习题培养学生的高阶思维能力。

2.3 理论联系实际培养学生高阶思维能力

理论联系实际是教学的一项基本原则，也是培养学生高阶思维能力的重要方法。当下新冠疫情肆虐全球，疫苗接种是预防新冠肺炎的主要举措。教师可结合这一社会实际情景进行设问：疫苗类型至少有灭活疫苗和基因工程疫苗两大类。这两类疫苗分别是怎样生产的？它们的效果和安全性又如何？近日，首个国产新冠“特效药”刚刚通过国家药监局紧急审批，临床数据显示其可以将病人的住院和死亡风险降低80%。“特效药”抑制新冠病毒的原理可能是什么？教师结合现实生活中的实例，引导学生思考、分析、评价、创造，更能培养学生高阶思维能力，同时还能大大提高学生学习生物学的兴趣和成就感。

总之，新时代和新高考呼唤教学要关注学生高阶思维能力的培养。教师要顺应时代要求，调整教学策略，注重知识传授的同时，做好学生高阶思维能力的培养，从而全面提高学生的生物学学科核心素养。