彰顯生物學科本質 發揮學科育人功能
——評析2020 年高考全國卷Ⅰ生物試題

河北

2020 年全國卷Ⅰ生物試題具有以下特點：落實立德樹人的根本任務，貫徹德智體美勞全面發展的教育方針，體現了高考的服務選才和引導教學作用；試題重視生物學學科本質，突出核心價值、學科素養、關鍵能力和必備知識等考查內容；試題體現了基礎性、綜合性、應用性和創新性的考查要求；試題在保持難度穩定的基礎上，注重引導學生思考方向，適當降低了試題信息量和作答書寫量。本文嘗試從《中國高考評價體系》的“一核四層四翼”三個要素的視角對2020 年高考全國卷Ⅰ生物試題進行分析，以期對2021 屆高考復習起到拋磚引玉的作用。

一、“一核”落實考查目的，凸顯高考核心功能

結合生物學科的必備知識，2020 年全國卷Ⅰ生物試題有機融入了重大的社會生活事件，創設真實的情境，具有鮮明的時代特色。如第1 題以“新冠肺炎疫情”這一生活實踐為情境素材，引導學生從“傳染病與防控”“病毒增殖”“蛋白質的結構與功能”角度分析如何“養成良好的生活習慣，提高公共衛生安全意識”，意在增強學生的社會責任感和使命擔當意識。

試題的設計還關注高中生物教學的實際情況和我國勞動人民的智慧，精選生物學科在農業生產實踐中的應用實例，著意增強學生學以致用和科學勞動的意識，提升民族自豪感。如第2 題以種子儲藏為實踐情境，考查學生對必備知識——細胞呼吸的理解；第30 題以“中耕”“施肥”“灌溉”“間作”等栽培措施對農作物生理活動的影響為實踐情境，考查學生運用必備知識——細胞的分子組成、細胞呼吸、光合作用、群落等解決問題的能力；第32 題以生物育種為實踐情境，考查學生對必備知識——孟德爾遺傳規律、基因突變等的理解能力。

二、“四層”規定考查內容，突出考查學科素養

《中國高考評價體系》中的“四層”，既有遞進關系，又相互關聯。學科素養是必備知識和關鍵能力制定的基礎，是連接必備知識、關鍵能力與核心價值的重要環節。本文以楊帆老師、郭學恒老師在《基于高考評價體系的生物科考試內容改革實施路徑》一文中表述的學科素養四個維度進行分析。

1.知識與觀念

生物學是由事實、概念、定律等組成的結構化的知識體系，因此知識與觀念是指學生在高中階段所學的生物學知識以及在這些知識的基礎上進一步抽象和概括后所形成的觀點和思想方法，是必備知識的組成之一。2020 年全國卷Ⅰ生物試題對該維度的考查主要有兩個方面：

（1）解釋或預測情境中現象

學生基于知識與觀念的理解，借助基本邏輯方法，解釋或預測問題情境中現象。如第1 題的C 選項“高溫可破壞病原體蛋白質的空間結構，煮沸處理餐具可殺死病原體”涉及的必備知識是次位概念“闡明蛋白質通常由20 種氨基酸分子組成，它的功能取決于氨基酸序列及其形成的空間結構，細胞的功能主要由蛋白質完成”；涉及的關鍵能力是理解能力；涉及的科學思維是演繹推理。解決本選項的思維路徑為大前提：“病原體的功能與蛋白質有關”，小前提：“高溫可破壞病原體蛋白質的空間結構”。因此推理得出：煮沸處理（高溫）餐具可殺死病原體。第3 題以小鼠甲狀腺的科學實驗和探究為情境，要求學生基于對實驗操作的理解預測實驗結果。本題涉及的必備知識是重要概念“內分泌系統產生的多種類型的激素，通過體液傳送而發揮調節作用，實現機體穩態”；涉及的關鍵能力是實驗探究能力；涉及的科學思維是演繹推理。

（2）列舉生物學事實（或次位概念）

學生基于知識與觀念的理解，確定、辨認概念或原理的特征，選擇或列舉這個概念或原理的具體例子或次位概念。如第29 題要求學生從系統觀的視角分析生物膜的組成成分、種類、結構和功能，并列舉出與之相關的生物學事實或下位概念。

2.科學思維

科學思維是建構知識與概念的重要路徑之一，是考查必備知識和關鍵能力的理解與運用的重要載體。而思維的外顯化的形式是語言表達，因此近幾年真題中賦予科學思維的考查逐年增加，具有很高的區分度。

本套試卷既有低階思維方法的運用，如第2 題要求學生運用演繹與推理預測實驗結果；第31 題要求學生運用歸納與概括得出“藥物W 破壞了胰腺中的胰島B 細胞”，又有高階思維方法的考查，如第30 題（3）問，要求學生基于給定的“4 種作物在正常條件下生長能達到的株高和光飽和點”這一事實、證據，運用科學推理的方法對“選擇出最適合間作的兩種作物”的理由做出合理的論證，進而培養學生創造性見解的能力和品格。

3.探究與創新

科學探究是建構知識與概念的重要路徑之一，是體現科學思維的重要落腳點，是創新的基礎，是基礎教育和高等教育重點關注的關鍵能力，能非常好地體現高考服務選才、引導教學的核心功能。然而高中實驗教學中仍存在“重講輕做”的現象，因此本套試題繼續加強對實驗探究能力的考查，意在促進高中生物實驗教學改革。

本套試卷探究與創新素養維度的考查主要涉及選擇實驗材料、理解實驗原理、書寫實驗思路、預期實驗結果、得出實驗結論。如第3 題考查基于實驗操作預測實驗結果；第4 題考查根據實驗目的選擇適宜的實驗材料；第5 題考查基于實驗過程和結果預測實驗結論；第37 題（4）問和第38 題（2）問均考查書寫實驗步驟；第38 題（3）問考查基于實驗步驟逆向書寫實驗原理；第31 題（4）問是本卷中一個亮點設問，首先要求學生基于實驗證據得出實驗結論“藥物W 破壞了胰腺中的胰島B 細胞”，即獲得“糖尿病模型鼠”，然后基于該實驗材料的理解逆向考查實驗目的。

4.責任與擔當

高中生物學學習成果之一是基于對生物學知識的理解，形成尊重生命、健康生活、保護環境等責任意識，也包括積極參與個人與社會事務的討論，作出理性的解釋和判斷。

如第1 題引導學生以生物學視角加深對新冠病毒增殖方式、傳播路徑和防治措施的理解，主動向他人宣傳健康文明的生活方式；第37 題創設“分離得到高效降解S 的細菌菌株”的科學實驗和探究情境，考查考生對微生物培養、分離、計數、篩選等內容的理解和運用，凸顯環境保護理念，著意體現保護生態環境的社會責任擔當意識。

三、“四翼”保障考查要求，加強應用性、創新性

根據國家所需要的人才特征和素質教育的培養目標，《中國高考評價體系》從 “基礎性、綜合性、應用性和創新性”四個維度評價學生素養達成度。本套試卷加強了應用性和創新性兩個維度。

1.基礎性

基礎性考查要求是最基本的，體現了高考強調基礎扎實。這類試題要求考生調動某一生物學概念、方法或技能解決問題，考查對適合高校人才選拔、未來工作和終身學習所需具備的必備知識和關鍵能力的理解和掌握。如第1 題考查病毒增殖特點、蛋白質變性，第2題考查細胞呼吸的概念?；A性考查往往位于第1 題、第2 題，題目難度小，有利于增強考生的獲得感、成就感。

2.綜合性

綜合性考查要求相對較高，體現高考強調的融會貫通。這類試題要求考生在正確思想觀念引領下，綜合運用生物學學科某一或多個重要概念、方法和技能解決問題，促進學生形成全面、完整的認知結構，鼓勵學生從整體上把握各種自然現象的本質和規律。如第29 題以生物膜為核心考查對重要概念“細胞各部分結構既分工又合作，共同執行細胞的各項生命活動”的理解；第30 題不僅考查學生對多個核心概念的理解，如必修課程的概念1（組成細胞的化合物）、概念2（物質跨膜運輸、細胞呼吸、光合作用）和選擇性必修課程概念2（競爭、群落空間結構），還涉及演繹、論證等科學思維方法的運用。

3.應用性

應用性強調生物學與生產生活的緊密聯系，體現高考強調的學以致用。這類試題要求學生在正確思想觀念引領下，深入挖掘問題情境中的學科本質和應用價值，考查學生獨立思考、靈活運用所學知識分析問題和解決問題的能力。如第5 題要求學生根據果蠅雜交實驗結果判斷長翅/截翅的遺傳方式、顯性性狀和親代雌蠅是否純合；第38 題以單克隆抗體制備為載體考查學生運用生物學原理和方法解決“抗新冠藥物和疫苗的研發”問題的能力，體現時代主題，增強學生的社會責任感和使命擔當意識。

4.創新性

黨的十九大報告把加快建設創新型國家作為新時代國家發展戰略。與以往教育理念中智育不同，素質教育強調創新性，因此創新性體現高考強調的創新意識和創新思維。與創新性密切相關的能力和素養有發散思維、逆向思維，捕捉新事物萌芽的能力、新穎的推測和假設并周密論證的能力等。例如第30 題（1）問是一個開放性試題，具有多種合理答案；在考查發散思維能力的同時，對種間競爭概念內涵、細胞呼吸的影響因素進行了考查；第31 題（2）問要求學生結合所學知識“滲透壓”的基礎上，能夠依據“腎小管液中的葡萄糖含量增加”這一新證據推出“尿量增加”的新結論；第31 題（4）問要求學生捕捉新事物“糖尿病模型鼠”的價值，勇于大膽創新，篩選“治療糖尿病藥物”。

四、復習建議

今年使用全國卷Ⅰ的省份中，明年部分省份（如河北、湖北、湖南、廣東、福建等）將使用“一核四層四翼”的高考評價體系。筆者結合今年試卷分析，談談2021 年新高考復習建議，希望起到拋磚引玉作用，不當之處懇請批評指正。

1.創設情境，涵蓋“四層”內容

《中國高考評價體系》中“四層”考查內容是素質教育在高考中的表達，利于推動核心素養在高中教育中的落地，從而推動高中素質教育的發展。在新授課、復習課教學中，教師應合理創設情境，激發學生的學習興趣和深入思考。筆者以“生長素的發現”的復習為例談一談情境創設與“四層”內容之間的關系。

復習過程中展示生長素發現的科學史事實，重點不在要求學生識記事實，而是引導學生像科學家一樣在對事實的分析過程中建構和理解概念，挖掘和提煉出科學家在研究過程中的學科思想、實驗方法以及思維品質，在學習生物科學史的過程中汲取更多科學精神，進而實現高考評價體系“四層”考查內容。

筆者以“植物向水性”創設生活情境、科學實驗與探究情境，并提出如下問題：①比較不同植物的根在生長方向上有什么共性？②植物向水性的原因是什么？

設計意圖：

（1）用植物向水性這一真實的新情境替換植物向光性這一熟悉情境，激發學生探究其原因的興趣。此外我國科研人員以擬南芥為實驗材料在向水性機理方面取得了重大突破，能激發學生的愛國熱情。

（2）問題①啟迪學生通過比較、歸納等思維方法概括出向水性定義；問題②通過類比思維方法，遷移運用植物生命活動調節理論解釋植物向水性的原因。

2.精選試題，進階“四翼”要求

學習進階是學生在一個時間范圍內學習和探究某一主題的概念時所遵循的連貫的、典型的學習路徑的描述，一般呈現為圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復雜、相互關聯的概念序列的描述。筆者認為可以采用學習進階思想，選編針對某一概念、方法或技能的題組，使學生看得見自己在學業方面的“成長”過程，利于教師進行針對性的個性化指導。實踐表明，題組是通向理解的階梯、是突破難點的鑰匙。

下面筆者以“生長素理論”為核心嘗試設計某一題組。

植物在單側光照射下會彎向光源生長?；卮鹣铝袉栴}：

（1）生長素在胚芽鞘中的運輸屬于極性運輸，這種運輸的方向是______________。

（2）單側光照射后，燕麥胚芽鞘向光性的原因是_____________。

（3）科學家發現：向光素接受光信號后會發生某種化學變化，使它從細胞膜上脫離。脫離下來的向光素形成濃度梯度，并與生長素轉運蛋白相互作用，進而可能誘導生長素向胚芽鞘背光側運輸。請以燕麥胚芽鞘的向光素缺失突變體和野生型為材料，設計實驗來驗證“生長素在胚芽鞘橫向運輸是由向光素引起的”。要求簡要寫出實驗思路和預期結果。（注：向光素缺失突變體是不能合成向光素的個體。向光素是接受光的受體，其化學本質是蛋白質）

【參考答案】

（1）從形態學上端到形態學下端

（2）單側光照射后，胚芽鞘尖端產生的生長素由向光一側向背光一側運輸。尖端的生長素運輸到伸長區，因此背光一側的生長素含量多于向光一側。生長素具有促進細胞伸長的作用，胚芽鞘背光一側比向光一側生長得快，從而造成向光彎曲生長

（3）實驗思路：

①取相同生長狀況的燕麥胚芽鞘的野生型和突變體為實驗材料。

②A 組：單側光照射野生型燕麥胚芽鞘；

B 組：在黑暗條件下培養野生型燕麥胚芽鞘；

C 組：單側光照射向光素缺失突變體燕麥胚芽鞘；

③在適宜條件下培養一段時間后，觀察A、B、C 組燕麥胚芽鞘的生長情況。

預期結果：

A 組燕麥胚芽鞘彎向光源生長，B 組燕麥胚芽鞘直立生長，C 組燕麥胚芽鞘直立生長

【設計意圖】

第（1）小問對應“基礎性”考查要求，目標指向“生長素極性運輸的方向”。

第（2）小問對應“綜合性”考查要求，目標指向生長素的產生、運輸、分布、生理作用四個視角，綜合考查學生對“生長素理論”這一必備知識的理解能力和演繹思維等學科素養。

第（3）小問對應“應用性”“創新性”考查要求，目標指向能夠借鑒、應用科學家的研究思路、方法，寫出實驗思路，能夠依據新證據得出新結論。