淺談高中生物學問題情境化命題的實施策略
——以2019 年生物技術及社會熱點為例

山東

當前高考要應對兩大類問題情境：現實問題情境（又稱社會生活生產實踐情境）與學術探索情境（又稱學習探索情境）。“ 情境”即“問題情境”，指的是真實的問題背景，是以問題或任務為中心構成的活動場域。“情境活動”是指人們在情境中所進行的解決問題或完成任務的活動。《中國高考評價體系》實現了高考的“三個轉變”：在教育功能上，實現了高考由單純的考試評價向立德樹人重要載體和素質教育關鍵環節的轉變；在評價理念上，實現了高考由傳統的“知識立意”“能力立意”評價向“價值引領、素養導向、能力為重、知識為基”綜合評價的轉變；在評價模式上，實現了高考從主要基于“考查內容”的一維評價模式向“考查內容、考查要求、考查載體”三位一體評價模式的轉變，將考查目標凝練為“核心價值、學科素養、關鍵能力、必備知識”這四點。教師教學中應該重視利用各種途徑獲取信息資源，開發、利用、命制能夠體現學科核心素養的生物試題，使學生達到《中國高考評價體系》中需要達到的情懷、能力和知識要求。

1.山東省2020年高考模擬題中情境化命題分析

該套試題的突出特點是利用了當前社會熱點話題和大量生物技術情境，要求學生在短時間內閱讀大量材料，迅速從題干中獲取、分析信息，并且利用所學知識進行遷移應用。比如22 題提供白紋伊蚊與登革病毒新情境，重點考查種群、生態系統的相關知識，設問科學、合理，能夠很好地考查學生分析問題的能力，尤其是最后要求設計方案，很好地突出了對學科核心素養中科學思維、科學探究和社會責任的考查。18 題以橋本氏甲狀腺炎為情境，考查了甲狀腺激素的功能以及自身免疫疾病相關知識，考查學生分析問題、解決問題的能力。21 題直接以2019 年諾貝爾生理學或醫學獎為情境設置填空題，當氧氣水平下降時，一種名為低氧誘導因子（HIF-1α）的蛋白質復合體的水平會升高。在正常氧氣水平下，HIF-1α 合成后會被快速降解；但在低氧情況下，會逐漸累積。關鍵在于，這一復合體綁定在促紅細胞生成素（EPO，一種由腎臟和肝臟分泌的激素）基因附近的DNA 片段上。本題文字和圖像的信息量都很大，考查基因表達、細胞分化的相關知識，考查學生獲取信息、分析信息和解決實際問題的能力；本題中的“原因是” “ 思路是”兩大設問，考查學生的科學思維、科學探究和語言表達能力。

2.試題命制策略

2.1 以愛國情懷、社會責任、健康生活作為試題的主要素材

《中國高考評價體系》明確了高考“立德樹人、服務選才、引導教學”的核心功能，以立德樹人統領服務選才和引導教學，把理想信念、愛國主義、品德修養、奮斗精神等融入考查內容，加強對社會主義核心價值觀的考查。

【例1】新型冠狀病毒肺炎（以下簡稱新冠肺炎）疫情暴發以來，為了更大限度提升疫苗研發的成功率，科研攻關組布局了5 條疫苗研發技術路線（病毒滅活疫苗、核酸疫苗、重組蛋白疫苗、腺病毒載體疫苗和減毒流感病毒載體疫苗）。其中，腺病毒（呼吸道、胃腸道、肝臟等均可感染）載體疫苗已于3 月底完成了一期臨床試驗受試者的接種工作，并于4 月9 日開始招募二期臨床試驗志愿者，這是全球首個啟動二期臨床研究的新冠疫苗品種。以下說法錯誤的是 （ ）

A.疫苗接種到機體，可以刺激機體的免疫反應，產生抗體，達到保護作用

B.腺病毒載體疫苗的制備采用了基因工程的技術

C.該疫苗保留了新冠病毒的抗原蛋白特性，但是不能侵染細胞，使人致病

D.該技術的核心步驟是需要構建基因表達載體，利用天然腺病毒直接作為運載體

【答案】D

【試題分析】本題以新冠肺炎為立足點，考查新冠病毒疫苗的制備原理、腺病毒載體的常識、體液免疫的知識。解答該題需要聯系選擇性必修3 現代生物科技專題中的基因工程課題相關知識并且需要從題干中獲取背景知識。腺病毒載體是一種常用的基因工程的運載體，由此判斷該疫苗的研發過程屬于基因重組的過程，將基因導入腺病毒中轉運至受體細胞，從而表達出新冠病毒的相關抗原性蛋白質來制備疫苗。該疫苗不會使人致病，但是可以刺激機體通過體液免疫產生相應的抗體，進行預防。D 選項來源于題干信息——腺病毒對呼吸道、胃腸道、肝臟等均可感染。因此不能直接利用天然的腺病毒作為運載體，可以改造后使用，D 項錯誤。

本題針對疫苗的研發，考查了學生的信息獲取、推理假設的能力。教師可以根據此題，給學生補充該腺病毒載體疫苗制備的具體過程及制備其他種類疫苗的原理。

【例2】患有DFNB9 耳聾的個體缺乏編碼otoferlin 的基因，而otoferlin 是一種在聽覺感覺細胞突觸中傳遞聲音信息必不可少的蛋白質，主要調節囊泡與突觸前膜的融合和釋放，缺少時突觸在受到聲音刺激時不能釋放神經遞質。科學家們通過在患有DFNB9 耳聾的成年小鼠模型的耳蝸內注射該基因，成功地將其聽覺突觸功能和聽力閾值恢復到接近正常水平。以下說法正確的是 （ ）

A.基因可以通過控制蛋白質的合成來控制生物體的性狀表現

B.otoferlin 本質上屬于一種興奮性的神經遞質

C.該發現為DFNB9 患者的未來基因治療試驗開辟了新的途徑

D.在患有DFNB9 耳聾的成年小鼠模型耳蝸內直接注射otoferlin 基因，屬于體內基因治療

【答案】AC

【試題分析】本題以科學家成功恢復了耳聾小鼠聽力這一背景情境，考查了突觸中神經傳遞、基因治療、基因控制性狀等相關知識，同時考查學生的知識遷移能力。B項可從題干獲取信息——該蛋白主要調節突觸前囊泡的釋放，缺少時突觸在受到聲音刺激時不能釋放神經遞質，可得出otoferlin 不是神經遞質。D 項考查基因治療的基本過程，基因治療需要構建基因表達載體，不能直接注射單獨基因，該選項考查基礎知識，學生能夠對所學知識進行遷移。

2.2 立足“學習掌握”進行試題命制

“學習掌握”是指學習者在面對生活實踐或學習探索問題情境時，進行有效輸入、編碼、儲存各種形式的信息的綜合品質。重點在于考查學生的信息獲取、理解掌握、知識整合的能力。

【例3】科學家開發出一種三特異性抗體，它能夠與多發性骨髓瘤（MM）細胞表面的CD38 抗原，以及T 細胞表面的CD3 和CD28 抗原結合。激活CD28 受體能夠刺激Bcl-xL 蛋白的表達，Bcl-xL 可以幫助阻斷T 細胞凋亡，從而延長T 細胞的活性。以下說法錯誤的是 （ ）

A.三特異性抗體和抗原特異性的識別和結合，屬于體液免疫的過程

B.該過程體現了抗體可以作為信號分子，增強機體的細胞免疫

C.該過程體現了細胞凋亡的根本原因是細胞內BclxL 蛋白的作用

D.癌變細胞的細胞膜表面的化學物質會發生改變

【答案】C

【試題分析】本題以三特異性抗體為背景情境，考查學生對抗體、細胞凋亡、體液免疫、細胞免疫等相關知識的掌握情況。同時考查學生在具體情境下靈活運用知識的能力。三特異性抗體與MM 細胞表面的CD38 抗原結合，屬于體液免疫。該抗體可以與T 細胞結合，通過刺激BclxL 蛋白的表達，Bcl-xL 可以幫助阻斷T 細胞凋亡，從而延長T 細胞的活性，體現了該抗體作為信號分子，可激活T 細胞中某種蛋白質的表達，增強機體的細胞免疫。結合癌細胞的清除是通過細胞免疫中效應T 細胞的作用，推理出存在細胞免疫的過程。C 項中細胞凋亡的根本原因是基因所決定的細胞編程性死亡，考查細胞凋亡的概念。

【例4】研究人員通過編碼大腸桿菌使其生成一種稱為“L-DOPA”的氨基酸（在該氨基酸結構上加入保護基團鄰硝基苯），該受體菌所合成的貝類蛋白（貝類動物足部能分泌一種具有極強黏附性的蛋白）的黏合性只有在UV 照射下才被激活。獲取的可醫用貽貝超級生物膠可用于骨折愈合。以下說法不正確的是 （ ）

A.該項技術利用的原理是基因重組

B.受體細胞選大腸桿菌因其繁殖速度快、遺傳物質少，可以直接合成有活性的生物膠

C.可用這種生物膠封閉皮膚傷口和其他組織損傷

D.該技術的優點在于不僅可使大腸桿菌生產足量的貽貝黏蛋白，還可避免自身黏著

【答案】B

【試題分析】本題以研究人員通過編碼大腸桿菌獲取可醫用貽貝超級生物膠，用于傷口和骨折愈合為情境，考查基因工程的相關知識和學生獲取信息的能力。B 項受體細胞為原核生物，貝類蛋白是一種分泌蛋白，需要內質網、高爾基體的加工包裝。大腸桿菌產生的蛋白沒有生物活性，需要進一步地加工和改造。由題干中信息——貝類蛋白黏合性只有在UV 照射下才被激活，可以得出該技術可避免大腸桿菌自身黏著。

2.3 重視社會熱點問題和生物技術新情境的開發利用

高考內容的問題情境是以紙筆形式進行建構的，通過選取適宜的素材再現學科理論或者呈現真實社會環境下的實際問題，考查學生運用必備知識和關鍵能力去解決實際問題，全面綜合展現學科核心素養水平。通過合理呈現試題情境，設置新穎的試題呈現方式和設問方式，考查學生完成開放性或探究性任務的能力。

【例5】植物是通過發出吸引或抑制特定微生物的化學信號來影響其根際微生物群的。研究人員通過對谷類植物進行改造，使其產生一種信號，可以與其根系周圍細菌進行交流，使它們能夠利用這些細菌來促進生長，包括提高固氮功能。以下說法錯誤的是 （ ）

A.該技術對提高營養不良土壤中栽培的作物產量以及減少大田化肥使用量有著巨大的應用前景

B.該項技術體現了生態系統中的信息傳遞可以調整生物的種間關系

C.與目標作物一樣從化肥應用中受益的雜草，將不會從植物和微生物之間的關聯中受益

D.涉及的細菌主要是指能夠自養的根瘤固氮菌

【答案】D

【試題分析】在農業生物技術方面，研究人員利用合成生物學技術，設計出植物與其根際細菌之間的分子信號通路，有助于小麥和玉米等非豆類作物實現固氮。本題考查學生利用題干知識進行分析的能力。根瘤固氮菌的代謝類型屬于異養需氧型。通過對谷類植物進行改造使其產生一種信號，可以與其根系周圍細菌進行交流，提高固氮功能，減少化肥的使用，避免雜草的獲益。

2.4 立足新舊教材差異的試題命制

新人教版教材與舊版相比，增加了很多新元素。比如生物技術方法、科學思維方法的介紹，也增加了一些學科交叉內容、最新的研究熱點及進展。這一部分新增添的內容可能會成為以后考查的熱點問題，應該引起師生的關注。

【例6】內共生起源學說認為，真核細胞的線粒體和葉綠體分別起源于原始真核細胞內共生的細菌和藍藻，即一個單細胞原核生物被另一個攝入，被吞入的生物被保留在宿主細胞的細胞質中。下列證據不能說明線粒體與細菌、葉綠體與藍藻是具有同源性的是 （ ）

A.藍藻的核糖體RNA（rRNA）不僅可以與藍藻本身的DNA 雜交，而且還可與眼蟲葉綠體的DNA 雜交

B.線粒體和葉綠體的核糖體與原核細胞的核糖體一致，是由30S 和50S 兩個亞基組成

C.擁有先進的氧化代謝途徑的好氧細菌在進化地位中占明顯優勢

D.線粒體、葉綠體外膜與宿主膜比較一致，內膜則分別同細菌和藍藻的膜相似

【答案】C

【試題分析】本題來源于2019 年新教材人教版高中生物必修1《分子與細胞》第5 章第3 節“思維訓練”中關于葉綠體和線粒體的起源，根據題干信息理解內共生學說。需要學生在掌握葉綠體和線粒體這兩種細胞器相關必備知識的基礎上，能夠推理分析其分別與好氧細菌、藍藻的同源性。C 項中好氧細菌在進化上占有優勢，不會被單細胞厭氧原核生物吞入，從進化角度分析得出本項不符合內共生學說。該題使學生明白看待問題應該全面，要從不同的角度和立場分析，進行思維的辨析和碰撞。

【例7】關于光合作用和細胞呼吸的部分過程如圖所示，以下說法錯誤的是 （ ）

圖光合作用和細胞呼吸的部分過程

A.兩者都是跨膜質子H+通過ATP 合酶蛋白驅動ATP合成的

B.在葉綠體基質和線粒體基質中都會積累一定量的H+，形成質子濃度差

C.兩者過程中都會發生氧化還原反應

D.兩者過程中都存在電子的傳遞過程

【答案】B

【試題分析】本題以光合作用和細胞呼吸的過程共性為命題點，引導學生關注兩個過程的本質，找出其共同的特性，使學生明白兩者并不是孤立的過程，讓其體會物質與能量觀。該題與化學知識聯系緊密，涉及氧化還原反應得失電子的知識。考查生物學關于兩者的反應場所的基本知識。B 項中水的光解過程發生在葉綠體類囊體腔內，因此類囊體膜內側和線粒體兩層膜的膜間隙中都會積累一定量的H+，形成質子濃度差。

試題命制情境形式很多，有生活情境、模擬情境、科技情境、實驗試題情境等。試題命制的素材來源可以是生產、生活現象、演示實驗、生命科學史、詩詞、成語、神話小故事、童話小故事、科學新進展、新聞人物、社會熱點等等。教師要善于發現、收集、積累，甚至創造教學素材，在教學中應該力求貼近生活、生產和社會。試題命制情境真實、生動而鮮活，可充分體現生物學科的課程性質和功能價值，引導考生關注社會生活中生物學議題。