高考生物“遺傳學實驗設計”題試題分析與教學啟示

劉水明

2016、2017年高考新課標全國Ⅰ卷生物非選擇題必做題部分都考到了“遺傳學實驗設計”題。這兩年的遺傳學實驗設計題在命題方面有哪些特點？從中我們可以得到哪些啟示？如何幫助學生突破這一難點？帶著這些問題，本人從多個角度，對這兩道實驗設計題進行了較為深入的比較研究。

一、2016、2017年新課標全國Ⅰ卷“遺傳學實驗設計”題試題分析

（一）不同點

1. 在考查內容、實驗方法、實驗類型、考查要求等方面有差異，具體見下表：

2. 兩題在問題設置方式上也有明顯差異。2016年第32題有（1）、（2）兩小題，第（1）題為第（2）題作好了鋪墊。2017年第29題盡管也有（1）、（2）兩小題，但這兩小題就相當于是2016年第32題的第（2）小題，而且第（1）題“簡要寫出實驗思路”遠比第（2）題“預期結果及結論”難度要大。起步就難，許多考生無從下手，空白卷大大增加，因而導致該題得分率極低。

3. 兩題題號順序不同，影響了考生對整套試卷的答題效果。2016年“遺傳學實驗設計”題是理綜全卷第32題，是必做題的最后一題； 2017年“遺傳學實驗設計”題是理綜全卷第29題，是生物必做題第一題。

（二）相同點

1. 都能很好地體現高考對考生的考核目標與要求。具體而言，就是這兩年的實驗設計題都考查了生物學科對考生的四種能力。

（1）理解能力。兩道題目都需要考生在理解所學知識的基礎上，把握知識之間的內在聯系，如，2016年第32題，要把握“基因的分離定律、伴性遺傳”等知識之間的內在聯系，2017年第29題，要把握“DNA和RNA的化學組成、病毒的培養、同位素標記”等知識之間的內在聯系。此外，兩題都要求考生用文字表述實驗方案，預期實驗結果等，這些都是對考生“理解能力”的考查。

（2）實驗與探究能力。2016年第32題，很好地考查了考生“運用所學的實驗方法（雜交實驗法）和技能，按照要求設計生物學實驗來驗證生物學事實（證明同學乙的結論），并能夠對實驗結果進行解釋和分析，以及根據實驗結果得出結論（對同學甲的實驗結果進行分析，得出結論）”的能力。2017年第29題，要求考生“對結論未知的問題進行探究（是DNA病毒？是RNA病毒？）”，并在這個前提下“作出假設和預期、確認變量、設計可行的研究方案、預期結果、分析結果得出結論等”。兩題相比較，2017年第29題，對考生的實驗與探究能力要求更高。

（3）獲取信息的能力。這兩道高考題文字信息量大，要求考生“能夠正確解讀題目，準確獲得所需信息。”

（4）綜合運用能力。這兩道高考題都有具體的情境，如，2016年第32題以甲乙兩同學的果蠅雜交實驗為情境，2017年第29題是以一種新型病毒類型的研究為情境，要求考生“能夠運用學過的生物學知識和觀點，在新的情境中解決一些與生物學有關的實際問題”，考查了學生的綜合運用能力。

2. 都能充分體現“以學科核心素養為導向”的命題思想。《普通高中生物學課程標準》（2017年版）提出了生物學科核心素養，即：“生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任”。這兩年的高考遺傳學實驗設計題，在四大核心素養方面均有考查，特別是在“科學思維和科學探究”方面更是體現得淋漓盡致，充分體現了高考“以學科核心素養為導向”的命題思想。

二、教學啟示

（一）立足核心素養，培養學生的科學思維能力

例如，在講評2016年第32題時，我們可以引導學生通過審題，弄清問題的背景（果蠅灰體和黃體的遺傳）、解決問題的切入點（受一對等位基因控制）、目前尚存在的問題（顯隱性關系未知、等位基因所在位置未知）、解決問題的方法（用同學甲得到的子代果蠅為材料設計兩個不同的雜交實驗）、解決問題的進展（同學乙根據其他實驗得出了初步結論）以及問題探究的方向（證明同學乙的結論）等，然后通過歸納與概括、演繹與推理等思維過程，理順上述關系，逐步建立起解答問題的邏輯思路。在教學中，我們要著力構建思維型課堂，幫助學生學會運用歸納和演繹、判斷與推理、模型與建模等科學思維方法，經常性地要求學生展示思維過程，理清思維路線，形成嚴謹有序的思維習慣。

（二）創設情境，以問題為導向，培養學生的科學探究能力

例如，在人教版必修二第三章第一節《DNA是主要的遺傳物質》教學中，教材中“噬菌體侵染細菌的實驗”部分，盡管設置了問題串，但主要還是采用平鋪直敘式，探究性體現得不夠。為了培養學生的科學探究能力，我采用了如下教學方式：

1. 首先創設情境，介紹了人們對于遺傳物質的早期認識，引導學生提出問題：生物體的遺傳物質是蛋白質，還是DNA？

2. 要求學生作出假設：假設1，生物體的遺傳物質是蛋白質；假設2，生物體的遺傳物質是DNA。

3. 學生在老師的指導和幫助下，設計實驗。老師先介紹實驗材料（噬菌體、大腸桿菌）、實驗方法（放射性同位素標記法，如何標記噬菌體的DNA，如何標記噬菌體的蛋白質等），然后指導學生設計兩組可以相互印證的實驗，完成主要步驟（標記噬菌體→被標記的噬菌體與未被標記的細菌混合、短時間保溫→攪拌離心→放射性檢測→…）

4. 預期實驗結果。引導學生運用所學知識，對兩種可能的假設，進行實驗結果的預測。如果遺傳物質是蛋白質，則被35S標記噬菌體的一組實驗，上清液中放射性很低，沉淀物中放射性很高，細菌裂解后，在新形成的噬菌體中檢測到35S，而被32P標記噬菌體的一組實驗，上清液中放射性很高，沉淀物中放射性很低，細菌裂解后，在新形成的噬菌體中沒有檢測到32P。如果遺傳物質是DNA，則實驗結果與上述結果相反。

5. 進行實驗，分析結果，得出結論。教師展示真實的實驗結果（必修二教材P45圖3-6），要求學生將預期結果和實際結果進行比較，排除錯誤假設（假設1，蛋白質是生物體的遺傳物質）后，余下正確的假設（假設2，DNA是生物體的遺傳物質）即為實驗結論。

其實，只要我們主動轉變教學方式，科學設計教學過程，積極引導學生開展探究性學習，學生的科學探究能力就會得到很大的提升。

責任編輯徐國堅