以標為綱，談科學探究素養的評價體現

成培平

今年江蘇的生物卷是新課標頒布后的第一次高考，雖然新高考方案待2021年才執行，但從考試說明要求來看，試題結構合理，覆蓋全面，具有梯度，實驗背景題較多，體現等級考試特點和理科特征，能聯系實際，融入生命科學進展，體現時代特征，關注學科核心素養與關鍵能力，穩中出新，引領教學。下面我就從實驗試題體現科學探究和科學思維核心素養等方面做些探討。

一、聚焦能力，關注素養

試卷注重考查理解能力、實驗與探究能力、信息獲取能力和綜合運用能力，體現理科特點。試題科學設計梯度，區分有度，具有綜合性和層次性。選擇題一般都綜合考察了4個以上的知識點，考查學生對概念的綜合把握。

1.江蘇卷第3題：赫爾希和蔡斯所進行的利用T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗，充分證實了DNA是生物的遺傳物質，以下關于此次試驗的說法中正確的是（ ）。

A. 實驗中DNA的標記可用15N代替32P

B. 噬菌體外殼蛋白主要是由大腸桿菌編碼

C. 噬菌體DNA由大腸桿菌提供合成原料

D. 本次實驗主要證明DNA是大腸桿菌的遺傳物質

解析：蛋白質和DNA共有的元素之一為N，所以如果使用15N標記，不僅噬菌體的DNA會被標記，蛋白質也同樣會受到標記，所以A選項錯誤;噬菌體的DNA通過在大腸桿菌體內編碼形成蛋白質外殼，所以B選項錯誤;噬菌體自身的DNA是噬菌體DNA合成模板的主要來源，由大腸桿菌提供原料，所以C選項正確;該實驗主要驗證DNA是噬菌體的遺傳物質，所以D選項錯誤。

2.江蘇卷高考生物試題第7題：以下各項對于植物細胞有絲分裂實驗的觀察過程描述正確的為（ ）。

A. 想要觀察到有絲分裂，只能從新生的根尖上進行取材

B. 想要確保根尖組織細胞能夠得到充分分離，解離過程需要較長的時間

C. 想要促進細胞的分散，可以通過滴加清水、弄碎根尖以及壓片等方式

D. 臨時裝片進行鏡檢觀察時，處于分裂中期的細胞在視野中分布最多

解析：從生長旺盛的部位取材，包括莖尖、形成層、根尖等部分，均可以觀察到有絲分裂，A錯誤;解離時間一般在3～5min，時間過長，細胞過于酥軟，不利于漂洗且染色體易被破環，因此解離的時間不宜過長，B錯誤;在觀察有絲分裂的實驗中滴加清水，主要目的是為了更容易將蓋玻片蓋上，蓋好蓋玻片后實驗材料會充盈在水環境中，處于比較舒展狀態，便于使用顯微鏡觀察其結構，弄碎根尖、壓片可使細胞分離開，因此三者都能促進細胞分散，所以C選項正確;細胞分裂過程中，間期時間最長，所以臨時裝片鏡檢時，處于有絲分裂間期的細胞，是視野中分布最多的，D錯誤。

3.江蘇卷第10題：在DNA粗提取與鑒定的過程中，以下關于該過程說法錯誤的是（ ）。

A. 使用同樣方法對等體積兔血和雞血中進行提取，所得到的DNA量相近

B. 在DNA析出時，進行攪拌操作動作要輕柔，防治DNA斷裂

C. 可以使用預冷的乙醇來純化粗提的DNA

D. 鑒定DNA的過程中，使用二苯胺試劑需要水浴加熱

解析：兔屬于哺乳動物，其紅細胞沒有細胞核及各種細胞器，提取不到DNA，而雞屬于鳥類，其紅細胞內含有細胞核與各種細胞器，DNA含量較多，A錯誤;DNA分子從細胞中被釋放出來且除去蛋白后是非常容易斷裂的，如果太過劇烈地攪拌，DNA鏈可能會被破環，因此輕柔攪拌的目的是為了獲得較完整的DNA分子，B選項正確;DNA的溶解度在冷的95%酒精溶液中最低，沉淀量最大。如果使用熱的95%酒精，將會使DNA的溶解度增大，DNA將無法完全沉淀，C選項正確;在2mol/L的NaCl溶液中溶解析出的DNA，使用二苯胺試劑時需要進行水浴加熱處理，才能使溶液呈現藍色，D選項正確。

4.江蘇卷高考生物試題第12題：以下關于微生物實驗操作的說法當中，描述錯誤的是（ ）。

A. 用于培養微生物的試劑和器具都要經過高壓蒸汽的滅菌處理

B. 在接種前后，接種環都需要經過酒精燈火焰的灼燒

C. 完成接種后的培養皿需要倒置處理，防治培養出現污染

D. 可以使用固體培養基來完成菌種分離和菌落計數過程

解析：接種室、接種箱等常用紫外線消毒法處理，接種環等常用灼燒滅菌法處理，吸管、培養皿等常用干熱滅菌法處理，培養基及多種器材用高壓蒸汽滅菌法處理，A錯誤;為了防止雜菌污染，每次在接種的前后，都需要對接種環進行灼燒處理，達到滅菌的效果，B選項正確;在成功接種之后，倒置培養皿，以防皿蓋上水珠落入培養基造成污染，C正確;分離菌種可以用平板劃線法和稀釋涂布平板法，后者還可以用于微生物的計數，所用培養基為固體培養基，D正確。故選A。

5.江蘇卷第17題：下圖是某光合作用色素紙層析實驗的最終的結果，選取新鮮菠菜葉和一種藍藻經過液氮冷凍研磨處理后的乙醇提取液為實驗樣品。以下各項內容闡述正確的是（ ）。

A. 在研磨過程中加入CaCO3，一旦過量將會破壞葉綠素

B. 可使用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液作為層析液

C. 如層析過程是在敞開的燒杯中進行，則需要通風處理

D. 本次實驗的結果證明此藍藻無葉綠素b

解析：研磨時加入碳酸鈣是為了保護葉綠素，A錯誤;層析液可以由石油醚、丙酮和苯混合而成，也可以用92號汽油代替，B錯誤;層析時，為了防止層析液揮發，需要用培養皿蓋住小燒杯，C錯誤;由圖可知，藍藻只有兩條色素帶，不含有葉綠色b，D正確，故選D。

6.江蘇卷第22題：部分實驗能夠利用染色加強實驗效果，以下內容中闡述正確的是（ ）。

A. 用甲基綠染色后，觀察菠菜葉肉細胞中葉綠體的結構會更加清晰

B. 通過向蔗糖溶液添加一定量的紅墨水，可以更好的對白洋蔥鱗片葉表皮細胞的質壁分離過程進行觀察

C. 對花生子葉中脂肪進行檢測時，可以在子葉切片上使用龍膽紫溶液染色

D. 可以使用臺盼藍染液進行染色，以此來判斷培養液中酵母菌種群中的菌體死活

解析：甲基綠使DNA呈現綠色，而葉綠體本身呈綠色，其形態為扁平的橢球形或球形，因此用高倍顯微鏡觀察葉綠體不需要染色，A錯誤;白色洋蔥鱗片葉表皮細胞的細胞液無色，以此為實驗材料觀察細胞的質壁分離時，在蔗糖溶液中加入適量的紅墨水使之成為紅色，會使觀察到的質壁分離現象更明顯，B正確;脂肪被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色或被蘇丹Ⅳ染液染成紅色，龍膽紫等堿性染料可將染色體染成深色，因此檢測花生子葉中脂肪時，不能用龍膽紫溶液對子葉切片進行染色，C錯誤;活細胞的細胞膜由于具有選擇透過性，可對物質進出細胞的過程進行控制，臺盼藍染色劑屬于活細胞中不需要的成分，無法通過細胞膜，所以使用臺盼藍不能使活細胞染成藍色，只有當細胞死亡后，細胞膜喪失選擇透過性，臺盼藍染色劑才能進入，能被染成藍色的為菌群中的死細胞，可以判斷死活，D正確。

二、來源生活，考查思維

生物學是實驗學科，試題還多以生活實驗為背景考察科學探究與科學思維。今年試題除了課本實驗，還加強了對實驗全過程的科學思維考察，考察實驗設計、操作、實驗現象以及結果分析的內在邏輯，如第30題。對課本實驗的考查突出實驗的選材、實驗操作細節以及實驗原理的運用，如第7、10、12、17、9、13題等，考查學生是否有親手做實驗的經歷，實驗中是否注意觀察，獨立思考，這對生物學實驗教學有積極引導。試卷啟示中學生物教學要注重學習過程，認真開展實驗教學，加強學生學習能力和學科素養的培養，努力實現從生物學教學向生物學教育的轉變，實現學科的育人價值。

三、 培養科學探究能力，發展生物核心素養

（一）指導觀察，學會發現問題

科學探究主要的一項功能便是培養學生發現問題的能力，只有通過細致觀察，找尋到問題的關鍵所在，才能夠真正地發現問題，從而解決問題。

比如在高中生物必修一教學內容當中，講解物質跨膜運輸這一節課時，教師可以設計相關實驗，以此來演示物質的具體跨模運輸過程。首先應該準備一個漏斗，并向其加入一定濃度的蔗糖溶液，在漏斗表面加貼一張玻璃紙，然后將漏斗插入裝有一定水的燒杯中。學生通過自己的觀察就會發現漏斗的液面在不斷上升，這時教師提出問題。“為什么水位會上升呢？”學生們則回答：“漏斗中水位之所以會上升，是因為燒杯中的水。”很顯然學生的這個回答并沒有經過深入思考，屬于自己的主觀思想。這個時候教師可以給出提示，在已知條件當中，有一個關鍵信息，就是貼于漏斗上的玻璃紙，這層玻璃紙相當于半透膜，水分可以穿過半透膜滲透到漏斗當中。在這個時候學生便會提出相應的問題。“水分在進入漏斗中好，為什么不和液面保持相平呢？”教師回答：“水分在進入漏斗的這一過程，屬于被動運輸。”學生通過自己的主觀觀察，進而發現問題，可以更好地理解知識的概念。所以教師應在課堂教學中充分培養學生的自主發現問題能力，進而鍛煉學生的思維能力，更好地解決問題，提升學生的生物核心素養。

（二）大膽質疑，體現問題價值

教師在學生發現問題的基礎上，應該鼓勵學生大膽地提出問題，勇敢質疑，這是解決問題的關鍵。而目前高中生提出問題主要靠自身的觀察，發現現象之間所存在的矛盾。例如在生物必修一當中，就是在講解細胞能量的通貨——ATP時，可以首先讓學生了解ATP的組成結構以及基本作用，并為其提供資料。第一個資料是成年人在劇烈運動后，每分鐘大概為水解0.5千克的ATP，以此供應自己所需要的能量，而若是安靜的狀態下則需要水解40千克的ATP。第二個資料為人在安靜狀態下肌肉ATP含量，只供給肌肉收縮1～2秒內所需要的能量。學生通過具體分析，便會發現這兩個資料中所存在的矛盾。“為什么細胞內的ATP含量較少，但能分解如此之多的ATP？”這時學生提出自己的疑問。教師需要為學生解答疑問，之所以會產生這樣的矛盾，是因為ATP分解產物中存在著ADP，而其在特定的條件下可以再次轉化為ATP，這樣就能不斷維持水解的過程，從而為生物個體的運動提供基本能量。因此細胞內的ATP雖然較少。但能夠通過ATP和ADP之間的相互轉化，為生物的生命活動不斷提供能量。學生通過提出自己的質疑，更好地理解知識概念，完成探究過程，提高自身的科學探究能力。

（三）大膽設想，設計實驗求證

由于學生的探究角度和研究方法不同，因此在探究過程中往往會提出教師所沒有設想的問題。在這種狀況下，教師應該鼓勵學生大膽設想，并通過具體的求證實驗，驗證自己的想法是否正確，通過具體的動手實踐，從而提升自身的學習能力。

例如在生物必修一降低化學反應活化能的酶時，教師在講解基本內容后，可以鼓勵學生提出自己的設想。如某些生物體中可能會存在重金屬離子，那么這些重金屬離子的含量是否會影響酶的活性？學生提出問題后，教師應引導學生進行正確的探究，可在課余時間帶領學生去實驗室，通過親身指導設計相關實驗，并提供實驗條件讓學生自主進行實驗探究。比如學生利用過氧化氫的分解實驗進行探究，可以通過將兩組過氧化氫放入同樣的過氧化氫酶。在其中一組加入重金屬離子，而另外一組則作為對照組不添加，兩組實驗的其他條件相同，經過一段時間后，具體查看過氧化氫的分解情況，這樣就能夠驗證學生的猜想是否正確。學生通過具體的實驗可以增強自身的動手操作能力，此外還能夠掌握利用實驗來驗證科學猜想的方法，幫助自身樹立正確的科學精神以及嚴謹的實驗態度。教師需要培養學生形成這種習慣，即在掌握理論知識的基礎上，提出猜想并積極地進行實驗驗證自己的猜想，從而培養學生的探索能力和科學探究能力。還可以使學生通過自身的動手操作，嘗試去構建模型，比如物理模型、概念模型、數學模型等，通過模型構建，培養學生對生物學習的興趣，掌握具體的動手操作能力，構建自身的知識體系。

（責編? 侯 芳）