生命觀念視角下的北京市等級(jí)性考試生物學(xué)試題分析與教學(xué)啟示

中圖分類號(hào):G633.91文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1生命觀念的要素及內(nèi)涵

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》(以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，生命觀念是指對(duì)觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽象，是人們經(jīng)過實(shí)證后的觀點(diǎn)，是能夠理解或解釋生物學(xué)相關(guān)事件和現(xiàn)象的意識(shí)、觀念和思想方法。生命觀念主要包括四個(gè)要素：結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀，此外還包括生命的系統(tǒng)觀、生命的信息觀和生態(tài)觀等要素，不同要素之間的關(guān)系如圖1所示。

2生命觀念素養(yǎng)在試題中的考查

高考試題不僅是檢測(cè)學(xué)生學(xué)業(yè)質(zhì)量的基本工具，還是探測(cè)學(xué)生核心素養(yǎng)水平和實(shí)現(xiàn)立德樹人目標(biāo)的良好載體。2與細(xì)碎的生物學(xué)知識(shí)不同，生命觀念有助于學(xué)生在更大范圍內(nèi)理解生物學(xué)事件和生命現(xiàn)象，讓學(xué)生在面對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問題和挑戰(zhàn)時(shí)，能夠具有更好的解釋力和決策能力。市等級(jí)性考試生物學(xué)試題(以下簡(jiǎn)稱“卷\"注重情境引領(lǐng)，聚焦生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，重視生命觀念的考查，對(duì)中學(xué)生物學(xué)教學(xué)有積極的導(dǎo)向作用和價(jià)值引領(lǐng)，發(fā)揮了育人功能。4基于此，筆者研究了近4年卷對(duì)生命觀念素養(yǎng)的考查形式，并據(jù)此提出培養(yǎng)學(xué)生生命觀念的教學(xué)建議。

2.1延伸教材內(nèi)容，考查結(jié)構(gòu)與功能觀

結(jié)構(gòu)與功能觀在不同層次水平均有體現(xiàn)： ① 生物大分子的結(jié)構(gòu)決定其功能(分子水平)； ② 細(xì)胞及細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)與功能是統(tǒng)一的(細(xì)胞水平)； ③ 動(dòng)植物各個(gè)器官的結(jié)構(gòu)與功能是統(tǒng)一的（器官、個(gè)體水平）； ④ 生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)決定其功能（生態(tài)系統(tǒng)水平）。

卷對(duì)上述層次水平的考查均有涉及。例如，2020年第5題中用顯微鏡觀察染色體的變異情況、2021年第2題中馬鈴薯細(xì)胞的局部電鏡圖片、2022年第8題中神經(jīng)組織的局部電鏡圖片等，均利用真實(shí)的顯微結(jié)果考查學(xué)生結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。此外，學(xué)生基于結(jié)構(gòu)闡釋其功能以及基于功能理解、推測(cè)其結(jié)構(gòu)的過程，也是其詮釋結(jié)構(gòu)與功能觀的基本思路。例如，2021年第19題第(1)、(2)問考查了學(xué)生運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀分析問題的能力。

2.2創(chuàng)設(shè)多種情境，考查物質(zhì)與能量觀

物質(zhì)與能量觀主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ① 物質(zhì)和能量的關(guān)系，生命是耗費(fèi)能量來維持結(jié)構(gòu)有序性的系統(tǒng)，物質(zhì)的合成和分解伴隨著能量的儲(chǔ)存和釋放； ② 細(xì)胞需要從外界吸收物質(zhì)、獲取能量，才能維持生命活動(dòng)的正常進(jìn)行； ③ 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)可以自給自足，但需要能量輸入才能維持系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)； ④ 細(xì)胞能夠節(jié)省物質(zhì)和能量，減少不必要的物質(zhì)和能量浪費(fèi)，提高對(duì)物質(zhì)和能量的利用效率。

生命觀念的考查主要體現(xiàn)在以科學(xué)的自然觀和世界觀為指導(dǎo)，探究生命活動(dòng)的機(jī)制。5卷較好地凸顯了學(xué)科本質(zhì)，重視從試題情境獲取有價(jià)值的生物學(xué)信息，強(qiáng)調(diào)運(yùn)用生命觀念解釋生命現(xiàn)象。例如，2020年第19題第(3)問(例1)中需要學(xué)生結(jié)合情境，從物質(zhì)和能量的角度分析選用高溫響應(yīng)的啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)psbA基因表達(dá)的優(yōu)點(diǎn)；2023年第1題(例2)中PET-CT所用示蹤劑由細(xì)胞能量代謝的主要能源物質(zhì)改造而來，屬于糖類，該物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞后不易被代謝，可以反映細(xì)胞攝取能源物質(zhì)的量。二者均體現(xiàn)了物質(zhì)與能量觀。

例1(2020年卷第19題，節(jié)選)創(chuàng)建D1合成新途徑，提高植物光合效率：(3)若從物質(zhì)和能量的角度分析，選用高溫響應(yīng)的啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)psbA基因表達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是： 。

例2(2023年卷第1題)PET-CT是一種使用示蹤劑的影像學(xué)檢查方法。所用示蹤劑由細(xì)胞能量代謝的主要能源物質(zhì)改造而來，進(jìn)入細(xì)胞后不易被代謝，可以反映細(xì)胞攝取能源物質(zhì)的量。由此可知，這種示蹤劑是一種改造過的

A.維生素 B.葡萄糖C.氨基酸 D.核苷酸

2.3聚焦實(shí)際問題，考查穩(wěn)態(tài)與平衡觀

穩(wěn)態(tài)與平衡觀是指生命系統(tǒng)能夠通過一定的調(diào)節(jié)機(jī)制維持自身結(jié)構(gòu)與功能的相對(duì)穩(wěn)定、使自身處于動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)。各層次的生命系統(tǒng)都存在穩(wěn)態(tài)： ① 細(xì)胞內(nèi)某物質(zhì)的量恰好滿足需求（分子水平）；② 細(xì)胞自噬過程可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)，細(xì)胞通過細(xì)胞增殖和凋亡使細(xì)胞數(shù)量保持穩(wěn)定（細(xì)胞水平）； ③ 人和動(dòng)物通過“神經(jīng)一體液一免疫\(yùn)"調(diào)節(jié)使各個(gè)器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，植物體內(nèi)各種激素的調(diào)節(jié)共同維持了植物正常的生長和發(fā)育（個(gè)體水平）； ④ 生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到一定階段后，其物種組成、種群數(shù)量會(huì)保持相對(duì)穩(wěn)定，能量的輸入、輸出接近相等(群體水平)。

卷需要學(xué)生在較好地理解生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上形成生命觀念，并運(yùn)用穩(wěn)態(tài)與平衡觀等探究生命活動(dòng)規(guī)律，解決實(shí)際問題。例如，2022年第10題（例3)、2023年第7題、第9題、第10題主要考查人體通過\"神經(jīng)一體液一免疫\(yùn)"調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而保護(hù)人體健康；2023年第20題（例4)以我國科學(xué)家揭示的細(xì)胞氧化還原穩(wěn)態(tài)調(diào)控途徑創(chuàng)設(shè)情境，要求學(xué)生在已經(jīng)學(xué)習(xí)過的葉綠體、線粒體的結(jié)構(gòu)與功能、細(xì)胞器間的協(xié)調(diào)配合等知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過閱讀新材料，從穩(wěn)態(tài)與平衡觀的角度進(jìn)一步完善、構(gòu)建新的細(xì)胞器間協(xié)作的知識(shí)結(jié)構(gòu)，迅速抓住本質(zhì)規(guī)律，快速進(jìn)行知識(shí)遷移，運(yùn)用科學(xué)思維靈活、創(chuàng)新地解決新問題。

例3(2022年卷第10題）人體皮膚損傷時(shí)，金黃色葡萄球菌容易侵入傷口并引起感染。清除金黃色葡萄球菌的過程中，免疫系統(tǒng)發(fā)揮的基本功能屬于

A.免疫防御 B.免疫自穩(wěn) C.免疫監(jiān)視、免疫自穩(wěn)D.免疫防御、免疫監(jiān)視

例4(2023年卷第20題，節(jié)選)調(diào)控植物細(xì)胞活性氧產(chǎn)生機(jī)制的新發(fā)現(xiàn)：(4)本文拓展了高中教材中關(guān)于細(xì)胞器間協(xié)調(diào)配合的內(nèi)容，請(qǐng)從細(xì)胞器間協(xié)作以維持穩(wěn)態(tài)與平衡的角度加以概括說明： .。

2.4依托事實(shí)證據(jù)，考查進(jìn)化與適應(yīng)觀

進(jìn)化與適應(yīng)觀需要學(xué)生從“歷史一現(xiàn)在一未來”維度理解生命的思想與觀念，理解其需要回答“生命從哪里來”“現(xiàn)在如何”“到哪里去”“為什么是這樣”等問題。所有的生命現(xiàn)象產(chǎn)生的原因最終都要到進(jìn)化里去尋找。因此，進(jìn)化與適應(yīng)觀是最具有生物學(xué)屬性的生命觀念。進(jìn)化與適應(yīng)觀主要體現(xiàn)在以下方面： ① 生命是大自然演化的產(chǎn)物，生物的現(xiàn)存特征是經(jīng)過選擇保留下來的，而非人為設(shè)計(jì)或推理的產(chǎn)物； ② 生物進(jìn)化的方向多種多樣，進(jìn)化的結(jié)果是適應(yīng)和物種的形成； ③ 生物通過變異、選擇、積累、隔離不斷進(jìn)化。

卷從多方面滲透進(jìn)化與適應(yīng)的思想，并且把學(xué)生解決實(shí)際問題的能力作為評(píng)判其生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要依據(jù)。例如，2020年第21題圍繞粳雜交水稻雜種優(yōu)勢(shì)的遺傳機(jī)制展開設(shè)問，考查生物進(jìn)化與適應(yīng)的原因；2021年第17題第(4問需要學(xué)生分析生物與生物、生物與環(huán)境間的相互作用，運(yùn)用進(jìn)化與適應(yīng)觀闡明柏按藻人侵的原因；2022年第6題(例5)依托事實(shí)證據(jù)，從分子水平考查人與黑猩猩是從共同祖先進(jìn)化而來，第19題第(5)問(例6)考查學(xué)生綜合運(yùn)用物質(zhì)與能量觀和進(jìn)化與適應(yīng)觀解釋蚜蟲的生存策略。

例5(2022年卷第6題)人與黑猩猩是從大約700萬年前的共同祖先進(jìn)化而來，兩個(gè)物種成體的血紅蛋白均由α和 $\\upbeta$ 兩種肽鏈組成，但 α 鏈的相同位置上有一個(gè)氨基酸不同，據(jù)此不能得出

A.這種差異是由基因中堿基替換造成的

B.兩者共同祖先的血紅蛋白也有α鏈C.兩者的血紅蛋白都能行使正常的生理功能D.導(dǎo)致差別的變異發(fā)生在黑猩猩這一物種形成的過程中

例6(2022年卷第19題，節(jié)選)蚜蟲的適應(yīng)策略：(5)從物質(zhì)與能量以及進(jìn)化與適應(yīng)的角度，分析蚜蟲在冬季所采取的生殖方式對(duì)于種群延續(xù)和進(jìn)化的意義： 。

3指向生命觀念的課堂教學(xué)啟示

高中生物學(xué)課堂作為培養(yǎng)學(xué)生生命觀念的主陣地，教師應(yīng)有意識(shí)地在其中挖掘和開發(fā)課堂內(nèi)外關(guān)于生命觀念的有效教學(xué)資源，拓展生物學(xué)教學(xué)維度，拓寬學(xué)生的認(rèn)知視野，提高生命觀念的教學(xué)效果，推動(dòng)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

3.1利用模型構(gòu)建，滲透生命觀念

模型構(gòu)建是人們對(duì)生物體結(jié)構(gòu)和功能的簡(jiǎn)化和抽象過程，能夠幫助學(xué)生更好地理解和掌握生物學(xué)知識(shí)和生命觀念。關(guān)于生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)，器官、組織與細(xì)胞等的結(jié)構(gòu)模型，其中DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)最為常見。在實(shí)際教學(xué)中，教師可以將生物學(xué)知識(shí)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的生物學(xué)模型相聯(lián)系，利用多種手段和工具引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建生物學(xué)模型。例如，在“動(dòng)物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)\"的教學(xué)過程中，為了能夠讓學(xué)生真正認(rèn)知?jiǎng)游锷窠?jīng)調(diào)節(jié)和激素調(diào)節(jié)的復(fù)雜生理過程，教師可以通過指導(dǎo)學(xué)生制作精致的物理模型，如鈉鉀泵模型和腎上腺素胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模型，形象地展示動(dòng)物體內(nèi)神經(jīng)調(diào)節(jié)和激素調(diào)節(jié)的分子機(jī)制。通過模型構(gòu)建，學(xué)生能夠?qū)Y(jié)構(gòu)與功能觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)與能量觀及生命的信息觀產(chǎn)生更加深刻的理解，同時(shí)對(duì)生命觀念的滲透具有積極意義。

3.2挖掘教材實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)生命觀念

生物學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中生物學(xué)教學(xué)的重要組成部分。高中生物學(xué)教材中涉及豐富的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。教師引導(dǎo)學(xué)生通過生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作、觀察與探究來發(fā)現(xiàn)知識(shí)，在提升自身綜合實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的同時(shí)，也培養(yǎng)了良好的生命觀念。例如，在“綠葉中色素的提取和分離\"實(shí)驗(yàn)中，教師可以挖掘出新的探究實(shí)驗(yàn)“光源下的葉綠素?zé)晒猬F(xiàn)象”，即從背面照射試管，可以看到色素提取液是綠色的，從正面照射試管，可以看到色素提取液變成了紅色。教師進(jìn)而提出問題：紅色的熒光是怎么形成的？學(xué)生思考得出：葉綠素吸收的光能最終會(huì)轉(zhuǎn)化成3種形式一化學(xué)能、葉綠素的自發(fā)熒光和熱能；實(shí)驗(yàn)中，被提取出來的色素由于脫離了葉綠體，吸收大量藍(lán)紫光后不再進(jìn)行光合作用，而是形成熒光重新輻射出來；在吸收和輻射的過程中，一部分能量轉(zhuǎn)化為熱能散失，因此觀察到的熒光是比藍(lán)紫光能量更低的紅光。

教師通過設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生對(duì)光合色素吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的理解從理論轉(zhuǎn)向?qū)嶋H，讓學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀及生命的信息觀產(chǎn)生更加具體的理解，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，推動(dòng)其發(fā)展生命觀念。

3.3創(chuàng)設(shè)生動(dòng)情境，形成生命觀念

發(fā)展學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)條件之一是情境的創(chuàng)設(shè)，創(chuàng)設(shè)生動(dòng)的情境能夠幫助學(xué)生更加直觀、形象地理解和掌握生物學(xué)知識(shí)和生命觀念。因此，課堂應(yīng)當(dāng)與實(shí)際聯(lián)系，教師創(chuàng)設(shè)生動(dòng)情境，幫助學(xué)生逐步在實(shí)際情境中構(gòu)建生命觀念。例如，在進(jìn)化與適應(yīng)觀的教學(xué)中，教師通過提供資料創(chuàng)設(shè)情境，引領(lǐng)學(xué)生分析桉樹“野火燒不盡，春風(fēng)吹又生\"的特性，是在長期的進(jìn)化過程中形成的對(duì)環(huán)境的適應(yīng)。再如，在血糖平衡相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)中，教師可以通過設(shè)計(jì)小組活動(dòng)，檢測(cè)體育課后學(xué)生的血糖濃度，使學(xué)生能夠借助直觀的數(shù)據(jù)理解生命的穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，形成穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

3.4立足校本課程，厚植生命觀念

生命觀念的培育，不僅僅依托課堂，還可立足于校本課程。教師可以將學(xué)生帶出教室，讓學(xué)生在課題實(shí)踐、社會(huì)活動(dòng)中去觀察、探究與感知，從而使其對(duì)生命有更深入的理解和認(rèn)知，厚植學(xué)生的生命觀念素養(yǎng)。本校的“科創(chuàng)從這里起步一生命科學(xué)研究校本課程\"被認(rèn)定為市高中特色課程，教師通過構(gòu)建生命發(fā)現(xiàn)、生命體驗(yàn)、生命探索的課程群，引導(dǎo)學(xué)生開展了眾多小課題研究和社會(huì)活動(dòng)。例如“礦質(zhì)元素對(duì)植物生長的影響”“餐廚垃圾微生物菌劑發(fā)酵處理\"“校園常見植物滯塵能力與吸收二氧化硫能力探究\"等，以此引導(dǎo)學(xué)生參與到認(rèn)識(shí)生命、探索生命、感悟生命的過程中，充分發(fā)展學(xué)生的生命觀念素養(yǎng)。

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