擺脫唯一答案 引導創新思維
——以2015年高考生物學北京卷開放性試題為例

孫 鵬 管 旭

(北京教育考試院 100083)(中國人民大學附屬中學 北京 100080)

1試題類型與創新思維

試題類型有多種劃分方法。從題目開放性的角度，通常可分為開放性試題和封閉性試題。一般說來，封閉性試題具有確定的條件、方法和答案，開放性試題是與封閉性試題相對的、沒有固定答案或唯一結論的一種試題形式，它在很大程度上彌補了封閉性試題的種種不足，特別在考查學生思維的靈活性和廣泛性，考查學生的實踐能力和創新意識等方面有著封閉性試題所無法取代的優點[1，2]。可見，開放性試題更能夠考查考生的創新思維和創新能力。

2015年高考生物學北京卷中增加了一定數量的開放性設問。這種變化，一方面有助于創新人才的選拔；另一方面有利于引導中學生物學教學更加注重對學生的創新思維、創新能力和創新精神的培養。

2典型試題評析

例1 (2015年高考北京卷理科綜合能力測試第29題) 為探索治療機體對某種藥物依賴的有效途徑，我國科研人員進行了如下研究。

(1)將大鼠置于自身給藥箱中(如圖)。當大鼠按壓非給藥桿時指示燈不亮，藥泵不給藥；按壓給藥桿時指示燈亮，藥泵通過靜脈導管向大鼠注射一定量藥物。燈亮時，光刺激大鼠視網膜，引起視神經細胞產生________，傳至末梢，釋放________，作用于突觸________上的受體。信息傳至視中樞，產生視覺。多次重復訓練后，大鼠在光信號與給藥之間建立聯系。當單位時間內大鼠按壓給藥桿的次數達到一定程度時，即可被視為對該藥物形成依賴。以下將這種大鼠簡稱D鼠。

(2)研究發現，D鼠相關腦區內酶A含量和活性均明顯升高。為探討酶A活性對藥物依賴的影響，在兩組D鼠相關腦區注射酶A活性抑制劑或生理鹽水后，再分別放入自身給藥箱，記錄單位時間內兩組D鼠________。與對照組相比，若抑制劑組的D鼠________，則表明抑制酶A的活性可以降低D鼠對藥物的依賴。

(3)研究者設計了一種能與編碼酶A 的mRNA互補結合的、含22個核苷酸的RNA，它能進入細胞，促進編碼酶A的mRNA降解。將這種小RNA用溶劑M溶解后，注射到D鼠相關腦區，引起酶A含量明顯下降，D鼠對藥物的依賴降低。進行本實驗時，要同時進行一個對照處理，將一段小RNA用________(填“生理鹽水”或“蒸餾水”或“溶劑M”)溶解，注射到D鼠的相關腦區。這段小RNA的最佳設計為：與實驗組使用的小RNA相比，其核苷酸的________(多選，只填序號)。

a．種類相同 b．種類不同

c．數目相同 d．數目不同

e．序列完全相同 f．序列完全不同

若此對照組D鼠相關腦區內酶A含量無明顯變化，則可以證明________等因素對實驗組結果無影響。

參考答案：(1)神經沖動/興奮 神經遞質 后膜 (2)按壓給藥桿的次數 按壓給藥桿次數明顯少 (3)溶劑M a、c、f 溶劑M、不能和編碼酶A的mRNA形成互補結合的小RNA、給藥方法。

解題思路：第(1)題略。第(2)題在第(1)題定義了D鼠的生理學含義之后，以“研究發現，D鼠相關腦區內酶A含量和活性均明顯升高”的實驗結果，將考生引向對設計一個新實驗的思考：需要如何設置對照？采集哪些實驗數據？出現何種實驗結果將能說明“抑制酶A的活性可以降低D鼠對藥物的依賴”？這一小題已經交代了對照處理的設置方法，考生在解題時需要看完本小題全部內容，然后從實驗結論倒推前面兩個空的答案。若要得出抑制酶A活性可以降低D鼠對藥物依賴的結論，這一實驗的預期結果應該是注射抑制劑D鼠的自身給藥量低于注射生理鹽水的D鼠，需要記錄的應該是能夠直接反映兩組D鼠對藥物需求量的指標。結合題干圖示和第(1)題所給信息，能夠反映D鼠對藥物需求量的指標有多個：按壓給藥桿的次數(取藥次數)、指示燈亮次數、藥泵中藥物的減少量(取藥量)，這些都可以回答第一空的問題。第二空的答案應與第一空所答相對應，即按壓給藥桿的次數(取藥次數)明顯少、指示燈亮次數明顯少或藥泵中藥物的減少量(取藥量)明顯少。

第(3)題在介紹了從翻譯水平抑制酶A生成的實驗結果后，展開對考生實驗設計能力的考查。科研人員在將一段能“導致編碼酶A的mRNA降解”的小RNA用溶劑M溶解后，注射到D鼠的相關腦區，D鼠按壓給藥桿的次數也會下降。為了說明這種設計出來的“能與編碼酶A 的mRNA互補結合、含22個核苷酸的RNA”的作用是特異性的，需要進行對照實驗。與實驗組所用小RNA相比，對照實驗中可選用的小RNA在三個屬性上可能存在差別，即組成該小RNA的核苷酸的種類、數目和排列順序。這三個屬性中，若核苷酸序列完全相同，則其種類和數目也必定相同，即與實驗組為同一小RNA。在核苷酸序列完全不同時，保證核苷酸的種類和數目相同，可以更好地保證對照實驗中變量的唯一性，所以在題目要求同時進行的“一個”對照處理中，這樣的設計應為最佳方案。這一實驗再次證明了酶A與藥物依賴的關系。為證實注射這種小RNA可使D鼠按壓給藥桿的次數下降，需要排除對實驗結果可能有影響的因素：①不能特異性結合的小RNA/小RNA的非特異性作用；②溶劑M；③給藥方式(包括注射時的針刺和在相關腦區進行的手術操作)。這3種因素可以通過注射與實驗組小RNA的核苷酸種類和數目均相同，但核苷酸序列完全不同的小RNA進行對照實驗來排除。

評析：本題以我國科學家探索治療機體對某種藥物依賴的途徑進行的科學研究為試題背景展開，綜合考查了多方面的生物學知識。從本題的解題思路可以看出，第(2)題和第(3)題的最后一個空，具有一定的開放性。對于第(2)題，考生只要能夠把握住問題的實質，回答問題的角度可以有若干個，答案并不唯一。這種設問方式對考生的思維限定較少，考生可以根據自己對題目中實驗的理解進行分析、作答。第(3)題的最后一空，需要考生綜合整道題給出的關于實驗的全部信息，答出不止一方面內容。在考查考生對實驗中對照處理的理解、設置對照處理的能力的同時，檢驗了考生思維的開闊性、靈活性和嚴謹性。回答第29題中這種開放性的問題，考生不能照搬教材中的知識內容，也無法套用固定的解題模式，必須親自參與到題目情境中來，深入理解題目背景，綜合題目信息，通過自主分析思考，解釋、解決科學實踐中的問題。這種考查方式，不但實現了考查考生參與、探究和實踐的功能，而且具有良好的區分效果。

例2 (2015年高考北京卷理科綜合能力測試第30題) 野生型果蠅的腹部和胸部都有短剛毛，而一只突變果蠅S的腹部卻生出長剛毛。研究者對果蠅S的突變進行了系列研究。用這兩種果蠅進行雜交實驗的結果見圖。

(1)根據實驗結果分析，果蠅腹部的短剛毛和長剛毛是一對________性狀，其中長剛毛是________性性狀。圖中①、②基因型(相關基因用A和a表示)依次為________。

(2)實驗2結果顯示：與野生型不同的表現型有________種。③基因型為________，在實驗2后代中該基因型的比例是________。

(3)根據果蠅③和果蠅S基因型的差異，解釋導致前者胸部無剛毛、后者胸部有剛毛的原因：________。

(4)檢測發現突變基因轉錄的mRNA相對分子質量比野生型的小，推測相關基因發生的變化為________。

(5)實驗2中出現的胸部無剛毛的性狀不是由F1新發生突變的基因控制的。作出這一判斷的理由是：雖然胸部無剛毛是一個新出現的性狀，但________，說明控制這個性狀的基因不是一個新突變的基因。

參考答案：(1)相對 顯 Aa、aa (2)兩 AA 1/4 (3)兩個A基因抑制胸部長出剛毛，只有一個A基因時無此效應 (4)核苷酸數量減少/缺失 (5)新的突變基因經過個體繁殖后傳遞到下一代中不可能出現比例高達25%的該基因純合子。

解題思路：第(1)、(2)、(4)、(5)題略。第(3)題考生需要在理解前兩道小題的基礎上，通過遺傳背景進一步分析果蠅③胸部無剛毛、果蠅S胸部有剛毛的原因。果蠅③的基因型為AA，果蠅S的基因型為Aa，可以從兩個方面進行推斷：一是基因的劑量效應，即兩個A基因會抑制果蠅胸部生出剛毛，而僅有一個A基因時無此效應；二是基因的顯隱性，這里也可以從兩個角度作答：①在決定胸部是否有剛毛這對相對性狀上，原有的等位基因A的作用是隱性的；②在決定胸部是否有剛毛這對相對性狀上，原有的等位基因a的作用是顯性的。

評析：本題以對果蠅的一項遺傳學研究為命題材料，從一個看似簡單的果蠅突變入手，層層深入，讓考生張開想象的翅膀，展開合理的推理與分析，綜合考查考生多方面的能力。本題第(3)題是一個開放性較強的問題，引導考生結合實驗2中出現的少見的遺傳現象，深入思考并解讀基因與性狀的關系，考查了考生靈活運用所學的遺傳知識和邏輯分析能力，對一種以往很少見過的、新的遺傳現象進行獨立思考、自主判斷、大膽推測并作出合理解釋，從而得出新規律、創造新結論的能力，以及用科學術語進行表述的能力。這樣的問題，由于具有解題途徑、解題方法和題目答案均比較開放的特點，為考生進行更高層次的思維過程創造了條件，能夠較好地考查考生高層次的思維能力，因而能夠激發考生獨立思考和勇于探究的精神，鼓勵考生展現創新方法、創新推理和創新解答，有助于發揮高考試題在創新型人才選拔和培養中的積極作用。

3對高中生物學教學的導向

近年來，高考生物學北京卷的多數試題都是以最前沿的科學問題為背景命制的。試題用生動有趣的圖表和淺顯易懂的文字，將與高中生物學內容相關的科研成果凝練為中學生讀得通、看得懂、想得清的內容，引導學生熱愛科學、勇于探究。試題多以科學的思維維邏輯呈現并將實驗探究的方法貫穿其中，為不同水平的考生提供了展示所學知識與能力的平臺。尤其是在試題中增加一定數量的開放性設問，更加有利于考查學生的發散性思維，而發散性思維具有的三個特征(變通性、流暢性和獨特性)被認為是創造力的主要組成部分[3]。

當前，在高中教學中“題海戰術”仍是很多學校和教師的“法寶”。在經過大量、反復的應試訓練后，學生在做題時往往已經形成了心理定勢，創造性思維被嚴重束縛，最怕見到新情境的試題、新角度的設問。在深化高考考試內容與形式的改革背景下，高考生物學北京卷通過設置一定量的開放性問題，意在借助高考試題對教學的反撥作用，引導教師摒棄題海戰術式的教學、復習模式，在夯實基礎的同時，更加注重學生能力的提高。倡導學校積極開展創新教育，注意培養學生的發散思維能力、批判性思維能力和聯想思維能力，增強學生大膽創新的精神，提高創新素養。