淺析2021年廣東高考生物試題對學生高階思維能力的考查及教學建議

楊太林

（崇雅實驗學校 廣東惠州 516213）

當今數字經濟時代，人才競爭的核心即高階思維能力的競爭。《中國高考評價體系》提出高考考查內容是必備知識、關鍵能力、學科素養、核心價值。高階思維能力既是關鍵能力的體現，也是學科素養的要求，更是核心價值的基礎。因此，培養學生高階思維能力是高中生物學教學義不容辭的責任。

1 高考試題中對高階思維能力的考查

高階思維是產生在較高認知水平上的心智活動或認知能力。如果按照布魯姆的教育目標分類來定義，則“記憶、理解、應用”屬于低階思維，而“分析、評價和創造”屬于高階思維。2021年廣東實行新高考模式，生物試題充分遵照《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》和《中國高考評價體系》要求進行命制。整套試卷既有對必備知識的考查，比如選擇題的1-12題及非選擇題的17、18題和選做題，約占整套試卷分值的56%；也有對高階思維這一關鍵能力的考查，如選擇題的13-16題及非選擇題的19、20題，約占整套試卷分值的44%。傳統的高中生物學教學比較關注必備知識的傳授，而對學生高階思維能力的培養重視不夠。下文以2021年廣東高考生物試卷為例，分析其中幾個考查學生高階思維能力的例子，并對今后高中生物學教學中對學生高階思維能力的培養提出建議。

1.1 分析與綜合能力的考查

這類試題常以一定的實驗過程或結果分析為背景，創設情境，考查學生在具體情境下分析問題、解決問題的能力。

【例1】（2021·廣東省·13）保衛細胞吸水膨脹使植物氣孔張開。適宜條件下，制作紫鴨跖草葉片下表皮臨時裝片，觀察蔗糖溶液對氣孔開閉的影響，圖1為操作及觀察結果示意圖。下列敘述錯誤的是 （ ）

圖1 蔗糖溶液對紫鴨跖草葉片下表皮氣孔開閉的影響實驗操作及觀察結果

A.比較保衛細胞細胞液濃度，③處理后>①處理后

B.質壁分離現象最可能出現在滴加②后的觀察視野中

C.滴加③后有較多水分子進入保衛細胞

D.推測3種蔗糖溶液濃度高低為②>①>③

參考答案：A。

解析：該題模擬2004年版人教版生物學教材必修1第四章第一節中“探究植物細胞的吸水和失水”實驗，考查學生對實驗過程的分析、理解能力。實驗采用自身對照方式，先后用蔗糖溶液①～③來處理葉片保衛細胞，通過觀察氣孔張開情況推理保衛細胞吸水和失水情況，進而推理蔗糖溶液濃度大小。①處理后細胞吸水量少于③處理后細胞吸水量，說明保衛細胞細胞液濃度①處理后>③處理后，A選項錯誤。②處細胞失水，故質壁分離現象最可能出現在滴加②后的觀察視野中，B選項正確。滴加③后細胞大量吸水，故滴加③后有較多水分子進入保衛細胞，C選項正確。通過分析可知，推測3種蔗糖溶液濃度高低為②>①>③，D選項正確。

【例2】（2021年廣東高考第16題）人類（2=46）14號與21號染色體二者的長臂在著絲點處融合形成14/21平衡易位染色體，該染色體攜帶者具有正常的表現型，但在產生生殖細胞的過程中，其細胞中形成復雜的聯會復合物（圖2），在進行減數分裂時，若該聯會復合物的染色體遵循正常的染色體行為規律（不考慮交叉互換），下列關于平衡易位染色體攜帶者的敘述，錯誤的是 （ ）

圖2 平衡易位攜帶者的聯會復合物

A.觀察平衡易位染色體也可選擇有絲分裂中期細胞

B.男性攜帶者的初級精母細胞含有45條染色體

C.女性攜帶者的卵子最多含24種形態不同的染色體

D.女性攜帶者的卵子可能有6種類型（只考慮圖中的3種染色體）

參考答案：C。

解析：該題以染色體結構變異中的易位知識為背景命制，考查學生分析圖形、獲取信息的能力。解答此題不僅需要用到染色體結構變異的知識，還要用到有絲分裂、減數分裂的知識。該題難點在于學生難以理解如圖2所示的細胞中復雜的聯會復合物是怎樣分離的。此時，需要學生運用類比推理的能力，聯想三體個體的分離情形，得出該個體減數分裂很可能形成6種類型的卵子。有絲分裂中期染色體形態固定，故觀察14/21平衡易位染色體也可選擇有絲分裂中期細胞，A選項正確。由于14號和21號兩條染色體融合成一條染色體，故男性攜帶者的初級精母細胞含有45條染色體，B選項正確。由于14號和21號兩條染色體融合成一條染色體，該女性卵母細胞中也是45條染色體，經過減數分裂該女性攜帶者的卵子最多含23種形態不同的染色體，C選項錯誤。在進行減數分裂時，若該聯會復合物的染色體遵循正常的染色體行為規律，則女性攜帶者的卵子可能有6種類型（只考慮圖中的3種染色體），分別是：①含有14、21號染色體的正常卵細胞；②含有14/21平衡易位染色體的卵細胞；③含有14/21平衡易位染色體和21號染色體的卵細胞；④含有14號染色體的卵細胞；⑤含有14/21平衡易位染色體和14號染色體的卵細胞；⑥含有21號染色體的卵細胞，D選項正確。

1.2 評價與創造能力的考查

該類試題往往采用理論聯系實際的方式，以現實生產、生活和科學研究成果為背景創設復雜的情境，以坐標曲線、柱形圖、表格數據或其他示意圖等形式概括地表達信息。解答此類試題需要充分發揮學生分析、評價和創造思維能力。

【例3】（2021·廣東高考·19）人體缺乏尿酸氧化酶，導致體內嘌呤分解代謝的終產物是尿酸（存在形式為尿酸鹽）。尿酸鹽經腎小球濾過后，部分被腎小管細胞膜上具有尿酸鹽轉運功能的蛋白URAT1和GLUT9重吸收，最終回到血液。尿酸鹽重吸收過量會導致高尿酸血癥或痛風。目前，E是針對上述蛋白治療高尿酸血癥或痛風的常用臨床藥物。為研發新的藥物，研究人員對天然化合物F的降尿酸作用進行了研究。給正常實驗大鼠（有尿酸氧化酶）灌服尿酸氧化酶抑制劑，獲得了若干只高尿酸血癥大鼠，并將其隨機分成數量相等的兩組，一組設為模型組，另一組灌服F設為治療組，一段時間后檢測相關指標，結果如圖3所示。

圖3 高尿酸血癥大鼠灌服F物質的實驗結果

回答下列問題：

（1）與分泌蛋白相似，URAT1和GLUT9在細胞內的合成、加工和轉運過程需要_______及線粒體等細胞器（答出兩種即可）共同參與。腎小管細胞通過上述蛋白重吸收尿酸鹽，體現了細胞膜具有________的功能特性。原尿中還有許多物質也需借助載體蛋白通過腎小管的細胞膜，這類跨膜運輸的具體方式有__________。

（2）URAT1分布于腎小管細胞刷狀緣（圖4），該結構有利于尿酸鹽的重吸收，原因是__________。

圖4 URAT1分布示意圖

（3）與空白對照組（灌服生理鹽水的正常實驗大鼠）相比，模型組的自變量是_______。與其他兩組比較，設置模型組的目的是___________。

（4）根據尿酸鹽轉運蛋白檢測結果，推測F降低治療組大鼠血清尿酸鹽含量的原因可能是________，減少尿酸鹽重吸收，為進一步評價F的作用效果，本實驗需要增設對照組，具體為___________________。

參考答案：（1）核糖體、內質網、高爾基體 選擇透過性 協助擴散、主動運輸

（2）腎小管細胞刷狀緣形成很多突起，增大吸收面積

（3）尿酸氧化酶活性低 排除無關變量干擾，確保血清尿酸鹽含量降低是F作用的結果

（4）F抑制轉運蛋白URAT1和GLUT9基因的表達 高尿酸血癥大鼠灌服E

解析：本題以高尿酸血癥的治療原理為背景設問，第（1）～（3）問屬于對知識的識記、理解和應用，屬于低階思維。第（4）問需要學生根據尿酸鹽轉運蛋白檢測結果，推測F降低治療組大鼠血清尿酸鹽含量的可能原因，對實驗結果進行分析才能作答。為進一步評價F的作用效果，需要增設對照組。如何設計實驗才能對藥物F功效進行科學評價？這既能體現學生評價決策能力，更能考查學生創造性思維能力，屬于對學生高階思維能力的考查。

2 教學建議

2021年廣東高考生物試卷中考查學生高階思維能力的試題還有很多。不難發現，新高考模式下對學生高階思維能力的考查力度明顯有所增加。這就要求教師在今后教學中改變教學策略，加強對學生高階思維能力的培養。

2.1 充分挖掘教材，培養學生高階思維能力

教材是教師進行教學的依據。教材中的素材多種多樣，有一些是直接呈現結論的，也有很多是需要經過分析才能得出結論的。例如，2004年版人教版生物學必修1第四章第一節的“資料分析”要求學生分析水稻培養液和番茄培養液中離子濃度的實驗結果，得出“細胞對離子的吸收具有選擇透過性”的結論。教材中還有對實驗設計方案的科學性進行評價的內容，如2004年版人教版生物學必修3第三章第一節的“技能訓練”要求學生對生長素極性運輸的實驗設計進行評價，找出不足并加以糾正，從而完善實驗方案。教材中也包含培養學生創造性思維的內容，如2004年版人教版生物學必修3第五章第五節的“設計并制作生態缸，觀察其穩定性”不僅能培養學生動手操作技能，更能培養學生在解決實際問題中的創造性思維能力。

2.2 充分利用習題培養學生高階思維能力

高中生物教材課后習題中的許多拓展題也是培養學生高階思維能力的良好材料。教師應該充分利用這些習題培養學生高階思維能力。例如，2004年版人教版生物學必修2第五章第一節課后練習的拓展題：“癌細胞的特點之一是能進行無限增殖，醫學上通常使用一定量的輻射或化學藥劑對癌癥病人進行放療或化療。請分析這種治療的原理及可能產生的副作用。”教師利用這樣的開放性習題，既能培養學生的分析問題的能力，也能培養學生對治療方案的客觀評價和決策能力及創造性思維能力。歷年高考生物試卷中也不乏優質的高階思維能力考查的試題，教師可以將這些試題收集、整理，充分利用這些習題培養學生的高階思維能力。

2.3 理論聯系實際培養學生高階思維能力

理論聯系實際是教學的一項基本原則，也是培養學生高階思維能力的重要方法。當下新冠疫情肆虐全球，疫苗接種是預防新冠肺炎的主要舉措。教師可結合這一社會實際情景進行設問：疫苗類型至少有滅活疫苗和基因工程疫苗兩大類。這兩類疫苗分別是怎樣生產的？它們的效果和安全性又如何？近日，首個國產新冠“特效藥”剛剛通過國家藥監局緊急審批，臨床數據顯示其可以將病人的住院和死亡風險降低80%。“特效藥”抑制新冠病毒的原理可能是什么？教師結合現實生活中的實例，引導學生思考、分析、評價、創造，更能培養學生高階思維能力，同時還能大大提高學生學習生物學的興趣和成就感。

總之，新時代和新高考呼喚教學要關注學生高階思維能力的培養。教師要順應時代要求，調整教學策略，注重知識傳授的同時，做好學生高階思維能力的培養，從而全面提高學生的生物學學科核心素養。