一道國際生物學奧林匹克競賽試題的分析及其啟示

馬小明

國際生物學奧林匹克競賽（IBO），是為中學生舉辦的世界級生物學競賽，旨在培養中學生對生物學的興趣、創造力和百折不撓的精神，增強學生自主解決具有一定挑戰性問題的能力。IBO試題注重考查選手的知識廣度，其理論部分包括細胞生物學、動物解剖和生理學、植物解剖和生理學、行為學、遺傳學、生態學等學科知識，更注重選手信息提取、推理演繹、分析與綜合能力的考察。所以，IBO對中學生既是一場知識的競賽，更是智力、創造力和意志力等綜合素質的較量；同時，極有助于促進學生深度思考。下面通過一道IBO試題的深度解剖，分析IBO試題如何考察學生的信息提取、邏輯推理等能力，以期對我國高考等試題的編制有些許借鑒。

1試題

2014年諾貝爾醫學獎獲得者發現人腦的海馬區（HC）儲存空間記憶有助于空間定位。經常使用空間信息的人，如出租車司機，會依賴于發育良好的海馬區。一項研究分析了倫敦出租車司機和對照組人群海馬區的差異，結果見圖1、圖2。

判斷下列描述的對錯。

A.出租車司機的海馬整體顯著地比對照人群大

B.空間定位的能力有可能位于海馬后部

C.該研究提供證據表明人群中的一些人會比其他人在遺傳上更傾向于成為一個優秀的倫敦出租車司機

D.該研究支持傳統觀點，即海馬區僅和短期記憶有關

2試題分析

該題對于考生圖表信息提取能力、綜合分析能力要求很高。A選項考查學生識圖能力。要判斷司機與對照人群海驅整體有無顯著性差異，只需查找“整體”一項上方標有“*”（由題意可知，*表示顯著性差異），所以，A選項錯誤。通過圖1可見，出租車司機的“前部”較對照小，而“后部”顯著較大，很可能空間定位的能力位于海馬后部，B選項正確。觀察圖B隨著出租車司機的從業時間變長，總體上海馬后部的體積是變大的，但是注意散點分布，即便從業時間相同海馬后部的變化也很有可能不同，即相同條件及處理下海馬后部的變化存在差異，而差異很有可能來源于遺傳，C選項正確。D項，圖2顯示整體上司機從業時間越長海馬后部越大，而據圖1可知海馬后部可能與空間定位（空間記憶）相關，空間記憶并非短期記憶，所以海馬區后部與短期記憶有關不正確，D項錯誤。所以，B、C選項正確，A、D選項錯誤。

3試題特點

3.1試題源于科學研究成果

該試題中的圖表均改編自相關研究論文，試題背景是切實存在的真實事件：2000年，英國倫敦大學的Eleanor A.Maguire等人發現，出租車司機大腦中海馬區要比一般人的大，并且形狀也異于后者，這說明大腦中的這一區域對于空間記憶來說是很重要。為弄清這個問題，Maguire等人進行相關的后續研究。2006年Maguire等人以倫敦出租車司機為研究對象，讓出租車司機和對照組參與一項對2萬多條街道和地方進行導航與記憶的訓練，試圖通過對這些參與者訓練結果的比較，來說明訓練是否使海馬區更大。受試者分為兩組，一組是具有出租車從業資格的出租司機；另一組由沒有取得出租車從業資格的人和普通司機組成。Maguire等人對這兩組人群進行訓練，并在訓練前、訓練中及訓練后對他們的大腦進行掃描。經過4年的實驗，結果顯示有從業資格的多數出租車司機大腦灰質中海馬體后部體積增大，但是沒有取得從業資格的司機和普通司機的大腦海馬區變化不顯著。他們認為，出租車司機的大腦比其他人具有更大的可塑性，而可塑性大小與先天遺傳特性有關聯。

3.2注重圖表信息獲取及處理能力考查

從考查角度而言，該試題著重考查考生圖表信息提取及處理能力。準確把握圖1和圖2所對應實驗的變量是正確作答的基礎，圖1對應實驗的自變量是不同被試（出租車司機和對照）而因變量是海馬區整體、前部、后部橫切面積的大小；圖2中自變量為出租車司機從業時間，因變量為海馬后部體積的改變量。通過對這些基本點的把握，可以容易地判斷選項A和B的正誤，而選項C和D還需要更細致的觀察和分析。圖2顯示隨著司機從業時間的增加，海馬區后部變化總體上趨于增加，說明后天的練習確實可以促進海馬后部的增加，同時說明海馬后部對長期記憶有作用。然而在司機從業時間相同的情況下，不同司機海馬區后部的變化存在差異，這就說明海馬區后部的變化不僅僅與練習時間相關，也與個體遺傳特性相關。這樣就能夠判斷C、D選項描述的正誤了。

3.3指向深度學習

從知識考查深度而言，該題直指考生的深度學習水平。深度學習的關鍵是信息的自我轉換，即需要實現信息的加工、理解、評價和應用。高中教材中與該題相關知識點位于《必修3·穩態與環境》第二章第一節“通過神經系統的調節”，其中涉及海馬區的只有一句話“海馬區與短期記憶相關，長期記憶可能與新突觸的建立相關”。所以，該題不能僅用教材知識去作答，必須借助題干及圖表信息，深入分析、合理假設、大膽推理。該題一定程度上也提示中學生學習不能停留在淺層學習層面，一定要走向深度學習。

4啟示

試題考查的內容、形式、深度，是一線教學內容、形式、深度的風向標。在新課程改革倡導“核心素養”培養的教育教學背景下，編制科學且針對性強的試卷成為關鍵。（1）教師編制試題時，一定要有理有據，不能憑經驗、想當然地去編制。平目的練習題中不乏經不起推敲的題目，這種題目大多為改編題。然而在改編過程中受編者自己知識儲備、思維的限制，題干或選項或多或少有不當之處。（2）試題中要增加一定量的科學前沿，例如新發現、新理論、新技術等，這樣才能促進學生平日學習中關注科學前沿，從而拓寬學生視野。（3）增加深度思考類題目比例，當前中的不論是平時的考試或者是高考生物學試題，均主要考查學生對基礎概念、事實的記憶，致使學生、家長乃至教師群體中普遍存在“生物多記多背就能出成績”的錯誤觀點。增加試題考查深度是促進學生從淺層學習走向深度學習的有效措施，也只有這樣才能真正促進學生科學思維的發展。