英國(guó)A-level考試中有關(guān)“基因”內(nèi)容的考查

俞如旺 林 靈

(福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 福州 350117)

1 英國(guó)A-level考試簡(jiǎn)介

英國(guó)大學(xué)招生主要是依據(jù)學(xué)生所獲得的資格證書類型及成績(jī)、課程作業(yè)和平時(shí)表現(xiàn)等三個(gè)方面。在英國(guó)，5～16歲學(xué)生接受義務(wù)教育后，經(jīng)考核合格即可獲得“普通教育中等證書(General Certificate of Secondary Education，簡(jiǎn)稱GCSE)”。16～18歲學(xué)生可繼續(xù)接受教育，參與“普通教育高級(jí)證書(General Certificate of Education Advanced Level，簡(jiǎn)稱A-level)”考試，證書上的成績(jī)可作為高中畢業(yè)和大學(xué)錄取的依據(jù)。因此，英國(guó)的A-level考試類似于我國(guó)的新高考，同時(shí)具有評(píng)估高中學(xué)業(yè)成績(jī)和大學(xué)選拔新生的功能。A-level考試依據(jù)英國(guó)的新課程大綱將考試分為兩個(gè)階段：第一階段為AS-level，在學(xué)習(xí)結(jié)束后學(xué)生可自由選擇是否參加AS的考試，但AS的成績(jī)不記錄進(jìn)A-level的最終考試成績(jī)中，只為學(xué)生階段性的學(xué)習(xí)提供參考；第二階段為A2-level，學(xué)習(xí)結(jié)束后參加全國(guó)統(tǒng)一的A-level考試。

本文以一道典型試題為例，分析A-level生物學(xué)試卷是如何考查有關(guān)“基因”內(nèi)容知識(shí)的。

2 中英“基因”內(nèi)容的教學(xué)要求比較分析

“基因”是生物進(jìn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)支撐著生命的結(jié)構(gòu)與功能，以“基因”作為專題具有一定的研究意義。我國(guó)的高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)“基因”的內(nèi)容主要分布在“遺傳與進(jìn)化”和“現(xiàn)代生物技術(shù)”專題中。英國(guó)新課程大綱將生物學(xué)分為8個(gè)主題內(nèi)容，包括：生物分子，細(xì)胞，生物與環(huán)境，遺傳信息、變異和生物之間的關(guān)系，生物體內(nèi)和生物體之間的能量傳遞，生物體應(yīng)對(duì)內(nèi)、外部環(huán)境的變化，遺傳、種群、進(jìn)化和生態(tài)系統(tǒng)，基因的表達(dá)等。英國(guó)新課程大綱在每一主題下設(shè)置相應(yīng)的小標(biāo)題，每個(gè)標(biāo)題包括具體知識(shí)點(diǎn)和學(xué)生能力要求。中英兩地均是通過內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)提示和學(xué)業(yè)要求三方面指導(dǎo)師生學(xué)習(xí)，英國(guó)鼓勵(lì)教師采取多元化教學(xué)。因此，新課程大綱中“教學(xué)提示”內(nèi)容較少。對(duì)比中英教學(xué)中有關(guān)“基因”內(nèi)容的教學(xué)要求，結(jié)果如表1。

表1 中英“基因”內(nèi)容的教學(xué)要求比較

通過比較兩國(guó)有關(guān)“基因”的教學(xué)要求可知，有關(guān)“基因”的知識(shí)點(diǎn)基本相同。在課程體系方面，我國(guó)重視對(duì)課程體系的建構(gòu)，從“基因”到生物性狀再到生物群落，呈現(xiàn)微觀到宏觀的發(fā)展與變化。英國(guó)則是按照從基礎(chǔ)到應(yīng)用的方式呈現(xiàn)，注重基礎(chǔ)知識(shí)在生活實(shí)際中的運(yùn)用；教學(xué)方面，我國(guó)注重教師的引導(dǎo)，希望教師能創(chuàng)設(shè)一定的環(huán)境讓學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐；而英國(guó)則相反，教師提倡讓學(xué)生自己成立學(xué)習(xí)小組研究問題；學(xué)業(yè)要求上，兩國(guó)都重視知識(shí)在實(shí)際中的作用，但我國(guó)更注重對(duì)原理的闡述，而英國(guó)注重解決實(shí)際問題。

3 “基因”內(nèi)容的典型試題分析

英國(guó)A-level關(guān)于“基因”的考查是在理論的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)考查學(xué)生如何運(yùn)用相關(guān)知識(shí)去解決實(shí)際生活中的問題。試題常以圖文結(jié)合的形式呈現(xiàn)，要求學(xué)生理解并分析圖中現(xiàn)象或解釋某種生物學(xué)現(xiàn)象。設(shè)問從解釋原理、分析結(jié)果到實(shí)際運(yùn)用，層層深入，具有借鑒性。

例題(2015年6月第9題)：部分蒼蠅種群開始對(duì)殺蟲劑具有抗性，科學(xué)家設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為了確定蒼蠅是否攜帶了抵抗殺蟲劑的隱性基因r(R基因無抗性)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：將基因型rr的蒼蠅與基因型RR的蒼蠅雜交，從親代和子代中獲得DNA樣本，隨后在每個(gè)樣品上使用相同的限制性內(nèi)切酶，以獲得DNA片段。

(1) 為什么要使用相同的限制性內(nèi)切核酸酶？(2分)

科學(xué)家在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)的每個(gè)DNA片段中，添加了兩種不同的引物。引物A3僅與基因r的195個(gè)堿基對(duì)結(jié)合；引物A4僅與基因R的135個(gè)堿基對(duì)結(jié)合。隨后，科學(xué)家將PCR產(chǎn)生的DNA片段在凝膠上分離，其中較短的片段在給定時(shí)間內(nèi)移動(dòng)距離較長(zhǎng)。結(jié)果如圖1所示。

圖1 DNA片段在凝膠上的分布

(2) 為什么引物A3和A4只能與特定的DNA片段結(jié)合？(2分)

(3) 解釋圖1中的結(jié)果。(3分)

另一組科學(xué)家認(rèn)為，蒼蠅體內(nèi)的P450單加氧酶(PM)能夠分解殺蟲劑，并與其活性有關(guān)。為了探究PM活性與蒼蠅死亡率之間的關(guān)系，設(shè)置了以下實(shí)驗(yàn)：

圖2 蒼蠅放置于殺蟲劑后時(shí)間和死亡率關(guān)系圖

①將無抗性蒼蠅置于殺蟲劑中；②將有抗性蒼蠅置于殺蟲劑中；③用PM抑制劑處理過的抗性蒼蠅置于殺蟲劑中。隨后統(tǒng)計(jì)了在殺蟲劑環(huán)境中，不同時(shí)間死亡的蒼蠅的百分比，如圖2所示。

(4) 為什么要用無抗性蒼蠅進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)。(2分)

(5) 科學(xué)家得出結(jié)論：蒼蠅有抗性的部分原因是PM活性的增加，此外還涉及其他因素。科學(xué)家是如何得出該結(jié)論的？(結(jié)合圖2分析)(4分)

參考答案：(1)切割DNA時(shí)，使用相同的限制性內(nèi)切核酸酶才能得到相同的基因片段；(2)引物是根據(jù)目的基因的序列所合成的一小段單鏈DNA或RNA，因?yàn)槊總€(gè)基因都有特定的堿基序列，所以引物會(huì)和特定目的基因的一條DNA模板鏈結(jié)合；(3)因?yàn)榛騬中的堿基對(duì)比基因R多，結(jié)合PCR的原理可以得出：親本L的基因型為rr，親本N的基因型為RR，子代M為雜合子，上面一條為基因R，下面的為基因r；(4)為了和抗性蒼蠅對(duì)比，查看無抗性蒼蠅的死亡率；(5)由圖可得，PM抑制劑能有效抑制PM的活性而增加抗性蒼蠅的死亡率，但其只是部分原因而非全部原因。若PM活性的增加是蒼蠅產(chǎn)生抗性的全部原因，則被PM抑制劑處理過的抗性蒼蠅的死亡率應(yīng)接近無抗性蒼蠅的死亡率。

解析：本題利用實(shí)際生活中“蒼蠅是否攜帶抵抗殺蟲劑的基因”設(shè)置情境，考查學(xué)生能否理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)和使用基因工具。通過知識(shí)內(nèi)容、能力目標(biāo)、認(rèn)知水平和考查水平四個(gè)維度分析例題的問題串，結(jié)果如表2所示。其中，知識(shí)內(nèi)容和考查水平根據(jù)英國(guó)新課程大綱，AS水平難度類似于我國(guó)合格考的難度，要求所有學(xué)生必須掌握，A2水平難度類似于等級(jí)性考的難度，要求選考生物學(xué)科的學(xué)生掌握。

表2 試題考查“知識(shí)內(nèi)容—能力目標(biāo)—認(rèn)知水平—考查水平”情況

分析A-level試卷后可知：①試題關(guān)注前沿技術(shù)和實(shí)際生活中的現(xiàn)象，使用大量文字和圖表保證試題的創(chuàng)新性和高效性，拓寬學(xué)生的全球視野，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生物學(xué)的發(fā)展；②試卷突出能力立意為主線，重視學(xué)生用簡(jiǎn)練、精確的語言來表達(dá)；③A-level考題的設(shè)問是在情境中產(chǎn)生，強(qiáng)調(diào)運(yùn)用于實(shí)際，在考查知識(shí)和技術(shù)的同時(shí)，關(guān)注生物學(xué)的社會(huì)責(zé)任，值得借鑒。

(基金項(xiàng)目：教育部人文社會(huì)科學(xué)研究規(guī)劃基金項(xiàng)目“核心素養(yǎng)導(dǎo)向的科學(xué)課程高中學(xué)業(yè)水平考試實(shí)施策略與命題研究”，No.17YJA880088)