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聚焦生物学大概念 考查学科核心素养

2021-01-11魏述涛

广西教育·D版 2021年12期
关键词:选择题生物学试题

魏述涛

2021年广西高考理科综合(以下简称理综)卷使用的是教育部考试中心统一命制的全国甲卷,其中的生物试题在结构、内容和形式上与往年大体相同,均体现了《中国高考评价体系》和《普通高中生物学课程标准(2017年版2020修订)》(以下简称《2017版高中生物学课标》)的命题要求,助力高考综合改革和高中生物学课程改革平稳推进。本文将基于中国高考“一核”“四层”“四翼”评价体系,对2021年高考全国甲卷理综生物试题的特点及我区考生的答题情况展开具体分析,同时为我区高三年级2022年生物学高考备考提供指导。

一、2021年高考全国甲卷理综生物试题评析

(一)试题结构

2021年高考全国甲卷理综生物试题在结构上体现了“以稳为主、稳中有变”的特点。

“稳”的体现:一是试题类型的结构稳定,即整卷生物试题沿用了历年的6+4+1模式,仍然是6道选择题、4道非选择题必考题和1道非选择题选考题;二是立德树人的育人导向稳定,即注重培育和发展考生的社会主义核心价值观;三是能力考查倾向稳定,即继续全面考查原考试大纲所提出的理解能力、实验与探究能力、获取信息能力和综合运用能力;四是学科核心素养的考查方向稳定,即考查任务仍然指向《2017版高中生物学课标》所凝练的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个方面的学科核心素养,同时兼顾了德智体美劳“五育”并举,特别加强了劳动教育。

“变”的体现:一是题型“稳中有变”,选择题增加了组合判断题,非选择题第30题增加了同位素标记实验情境和实验流程图相结合的题目,这都是往年未曾出现的新题型;二是试题内容呈现的方式发生了改变,多数试题以《2017版高中生物学课标》中提出的大概念为核心,知识的综合性得到了强化;三是试题难度的排布“稳中有变”,选择题由原来的“易—中—难”排布变为“难—中—易”排布;四是试题情境改变,试题多以生活中的常见情境设问,引导考生运用所学生物学必备知识解决生活中的实际问题,较好地体现了高考内容改革的创新性,同时加大了文字表述和逻辑推理能力的考查力度。

(二)试题内容及我区考生答题情况分析

2021年高考全国甲卷理综生物试题以高考评价体系为依托,继续推进考试内容改革,同时延续近年试题风格,注重发挥生物学科的育人功能:立足学科本质,精心创设问题情境,进行文化渗透和价值观引领,考查考生核心素养水平和关键能力,且考查难度适中,较好地发挥了高考“立德树人、服务选才、引导教学”的核心功能。在立德树人方面,理综生物试题通过试题情境创设,体现高考培育考生社会主义核心价值观和“为党育人、为国选才”的核心价值。如:选择题第6题以发生在裸岩和弃耕农田上的群落演替为问题情境,突显生态文明考查,倡导文明发展理念;非选择题必考题第32题以研究甜瓜性状的遺传特点为情境载体,考查考生对分离定律和自由组合定律的理解及其在生产实践中的运用,体现了科学知识在提高植物育种效率、促进农业生产发展中的作用,崇尚科学的劳动观;非选择题选考题第38题围绕当前疫情防控等民生热点创设问题情境,以PCR技术在病原微生物感染诊断中的应用,体现PCR在诊断检测中快速、准确的优势,传达学以致用的理念,引导考生树立运用所学知识和能力解决实际问题的自觉意识,关注国家发展和社会民生,培养社会责任意识,体现责任担当。下面,笔者结合我区考生的答题情况,着重就三类试题的学科本质展开具体分析。

1.选择题。2021年高考全国甲卷理综生物试题中的选择题共有6题,赋分36分,其必备知识、关键能力、核心素养等考查内容与“四翼”考查要求的分布如表1所示。

由表1可知:6道选择题兼顾了生物学科3个必修模块的必备知识,并偏重对必修3的知识内容考查,该模块占比达50%;关键能力侧重理解能力和综合运用能力的考查;核心素养主要围绕生命观念的结构与功能观、稳态与平衡观、物质与能量观的理解以及科学思维的运用进行考查。6道选择题的考查要求,重点体现了评价体系的基础性、综合性、应用性,其中:第1题以蛋白质、核酸、糖类、脂质为载体,在题枝中以具体实例考查考生的知识整合能力,体现了一定的综合性;第4题聚焦人体下丘脑,将相关学科知识进行横向、纵向联系,对下丘脑的功能、水平衡调节、体温调节进行了综合性考查;第5题重点考查知识的应用性,要求考生运用所习得的生物学知识、能力和素养解决遗传中常见的果蝇实验问题,试题具有一定的创新性,同时也是对考生科学探究能力和获取信息能力的综合性考查;第6题以裸岩和弃耕农田为背景,考查考生的群落演替知识,传达了人类活动可以改变群落演替方向和速度的理念,旨在提示我们尊重自然规律、保护生态环境,树立生态文明理念,不要盲目“修复”自然群落。

我区考生在6道选择题中的答题正确率如图1所示,整体平均分为26.76分,比2020年的27.37分稍低。选择题的整体难度为0.74,区分度为0.6。

由图1可以看出:我区考生在第2、4、6题中的得分较高,第1、3、5题中的得分较低,说明考生对《2017版高中生物学课标》要求的次位概念细胞呼吸、通过激素调节、群落演替的类型等相关基础性知识掌握得比较好,而对综合性考查和应用性考查存在理解和应对困难,主要原因在于未能准确建立基础知识之间的内在联系,致使知识之间相互割裂,运用知识解决实际问题时显得捉襟见肘,不能做出准确判断。

2.非选择题必考题。2021年高考全国甲卷理综生物试题非选择题中的必考题共4题,赋分39分,其必备知识、关键能力、核心素养等考查内容与“四翼”考查要求的分布如表2所示。

由表2可知:非选择题中的4道必考题,必备知识偏重于对必修2的考查,占比约为46.15%;关键能力考查回归学科本色,更注重实验与探究能力考查;核心素养考查凸显生命观念、科学思维和科学探究三个方面。试题中的必备知识考查方式,既有章节内的知识综合,也有跨章节的知识融合,甚至有跨模块的知识整合,突破了单一概念考查范畴,充分体现了《2017版高中生物学课标》所提出的“内容聚焦大概念”“教学过程重实践”的生物学课程基本理念。此外,非选择题中的4道必考题的考查角度有所不同,大致可分为两种类型。

第一种,以实验为背景,反映新颖的生产、生活情境,着重考查考生的实验分析、数据处理、语言表述、模型建模等能力,知识的综合性、应用性较强,如第30题和第32题。此类试题虽然都要考查考生的实验与探究能力,但所设定的考查目标有所不同:第30题以同位素标记为实验背景,属于微观实验,所研究的问题属于当今生物学科的热点、前沿问题;第32题以生产实践为实验背景,属于宏观实验,实验所反映的内容与生活的联系更为紧密。第30题的题干既有文字情境材料,又有实验流程示意图,二者结合可有效降低考生的阅读困难,且设问有梯度,命题体现一定的创新性。如:第30(1)题和第30(4)题在考查实验过程分析的基础上,对ATP这个知识点进行了迁移应用能力考查,问题兼顾了基础性和开放性,体现了综合性考查要求。第32题以研究甜瓜性状的遗传为情境,不仅考查了考生对基因分离定律和自由组合定律的综合运用,也考查了考生对实验数据的处理能力,让考生在解决生产实践问题的同时,潜移默化地树立科学的劳动观,突显劳动教育的价值导向,体现了生物学知识在植物育种效率和农业生产中的应用。

第二种,以生物学的生理过程为载体,考查同一知识层面的横向交融和不同模块知识之间的纵向整合,如第29题和第31题。此类试题设问方式灵活,既有关键词填空,也有对现象的整体性、完整性分析。第29题以植物根细胞对K+离子的运输方式为情境,考查细胞生物膜系统的特点及“生物膜的流动镶嵌模型”这一基础知识,其中:第29(3)题设置了一个K+逆浓度梯度运输与细胞呼吸的关系情境,第29(2)题设置了一个开放性的设问,两题都是让考生运用所学知识解决问题,同时给考生留下了答题空间,鼓励考生从多角度多层面思考后作答。第31题聚焦自然群落中常见的捕食现象,综合性地考查了生态系统的组成成分及能量流动的特点等必备知识,其中:第31(1)题设问新颖,让考生应用生态学知识解决捕食者一般不会将所有的猎物都吃掉这一常见的问题,问题只是设定了一个方向,启发考生可以多角度思考,如此则兼顾了唯一性和开放性的命题要求;第31(3)题考查林德曼研究能量特点时的研究对象,等于变相考查了课本的基础知识。

从考生答题情况看,我区考生在非选择题中的4道必考题中,平均得分24.49分,比2020年的27.18分稍低。此类试题难度为0.45,区分度为0.48:虽难度较大,但区分度较好。4道必考题的难度分布如图2所示。从难度分布可以看出:对于我区考生来说,第30题偏难,而侧重基础性考查的第29题、第31题难度适中,遗传题第32题同样难度适中。

我区考生在答题过程中的典型错误,主要包括以下四个方面。

一是原因类问题的原因分析不够全面,出现了漏答现象。如:第29(1)题根据前面的叙述分析生物膜结构特点,考生只答“流动性”,不能规范地答出完整的生物膜结构特点,也因此不能将结构和功能观予以全面呈现;第29(3)题关于根细胞对K+吸收速率降低的原因分析,考生只答“逆浓度梯度运输”“消耗能量”“需要载体蛋白”,而未能答出“呼吸抑制剂会影响细胞供能”的分析过程;第30(1)题只答了“dATP易脱去β和γ位磷酸基团”,而漏答“只有α位磷酸基团进入片段甲中”这一结论性语句;第30(2)题只答防止RNA与片段甲结合,漏答“干扰W基因的定位”等,这也是我区考生在第30题中的一个主要丢分点;第32(4)题只答“分离比为3∶1”,而未能答出相应的性状,得出“DAN酶”的结论。

二是生物学专业名词表述不准确。如:第29(2)题将“蛋白质”错答为“脂蛋白”或“蛋白原”,“磷脂双分子层”错答为“磷脂双分子”或“磷酸双分子层”;第30(3)题和第30(4)题中,“双链打开成为单链”错答为“碱基断开”或“DNA链断裂”,“DNA酶”错答为“脱氧核苷酸酶”或“DNA聚合酶”等;尤其是第31(1)题,答案中甚至出现了“为留给下一代吃”或“为了以后食物着想”等非生物学专业术语的表述。

三是审题不细致,获取信息不准确。如:第32(1)题,判断依据没能回答“每对相对性状符合分离定律”,而是写成了“两对相对性状符合自由组合定律”;第30(2)题和第30(4)题,题干清晰地给出了甜瓜的两对相对性状“叶形是缺刻叶和全缘叶”“果皮是齿皮和网皮”,但相当多的考生錯答为“性状为缺刻、全缘和叶齿皮、叶网皮”等;第31(2)题用食物链表示能量流动的特点,许多考生错答为“生产者—初级消费者—次级消费者”,或错答为“草的同化量≥羊与狼的同化量之和”等。

四是生物学原理掌握不准确。如,第30(2)题,设问是“去除RNA分子的目的是     ”,旨在考查DNA杂交和分子杂交的原理,但许多考生未能透彻理解原理,此处错答为“防止RNA逆转录形成”“RNA翻译形成蛋白质”等。

从以上典型答题错误中可以看出:我区考生对宏观实验能依据所掌握的实验变量进行分析,能够运用所学知识解决相关依据或原因类问题,且得分率较高;遇到微观实验的变式考查,我区考生显得有些力不从心。考试结束后,笔者曾经对部分考生进行了访谈,发现这些考生之所以出现以上答题错误,是因为他们未能结合题干信息和实验示意图来理解第30题的题意,所以产生了对微观实验的理解偏差,因而也就不能运用相关知识来解决题目中的问题。

3.非选择题选考题。2021年高考全国甲卷理综生物试题中的非选择题选考题共有2题,要求考生从第37题和第38题中选考一道,赋分15分,两题必备知识、关键能力、核心素养的考查内容和“四翼”考查要求的分布,如表3所示。

由表3可知:两道选考题都是以真实的生活情境考查考生的实验探究能力和科学探究核心素养,知识的综合性较强,要求考生树立运用所学知识和能力解决生活中的实际问题的意识,切实关注社会民生问题,体现责任担当。第37题以加酶洗衣粉的实验为背景,考查考生的获取信息能力和实验与探究能力,落实科学探究核心素养考查,其中:第37(2)题和第37(3)题所设置的两个问题都是考生在家务劳动中遇到的实际问题,这不仅说明生物学科的发展与劳动实践是紧密关联的,更说明生物学科在引导考生增强劳动意识中具有较强的优势;第37(4)题更是大胆设置了一个开放性问题“固定化酶在生产实践中应用的优点是     (答出1点即可)”,给考生留下了许多思考与探究的空间。第38题则以当前疫情防控的社会民生热点问题即病原菌检测为背景,围绕PCR技术的应用进行科学探究和科学思维的考查,具有较强创新性,其中:第38(1)题和第38(2)题都是对实验步骤和实验要求的分析,第38(3)题则是让考生准确判断检测病原菌的实验操作知识。总之,无论是第37题,还是第38题,两题都直接考查了生物学大概念——固定化酶技术和PCR技术,这也与《2017版高中生物学课标》的基本理念“内容聚焦大概念”相符合。

从答题情况看,我区考生选考第37题的人数占总人数的49.59%,整体平均分为8.56分,难度为0.57,区分度为0.47;选考第38题的人数占总人数的50.41%,整体平均分为7.17分,难度为0.48,区分度为0.38。我区考生在两题中的得分曲线分布,如图3所示。

由图3可知:第37题得11分的比例较高,说明考生对酶的基础知识比较熟悉且能灵活应用,但对核心概念“酶的固定化技术”还不能准确记忆和表述;第38题得7分的比例最高,说明考生对PCR技术的基本内容掌握较好,但对PCR的应用分析及概念归纳回答不准确。

整体来看,第37题是生活中的问题,考生运用所学知识解决问题得心应手,原因类分析的语言表述简练、准确,得分率较高;第38题实验情境是考生在生活中接触不到的,很多学校没有这样的实验条件,考生在运用PCR知识时,语言表述不全面。

我区考生在两道选考题中表现出来的典型错误,可以归纳为三点。

一是概念理解和记忆不准确。如:第37题的“固定化酶技术”概念有两个要点,即方法和场所,而多数考生在答题过程中表述不全,只能写出其一,如“用一定方法固定在一定的载体物质里”;第38题的“PCR技术”概念有四个关键词,即体外、扩增、特定、DNA片段,不少考生在表述中出现了漏答现象,如“在生物体外进行大量DNA复制”等。

二是原因类问题表述不全面。以第37题为例,该题中的两个原因类问题都有表述不完整的现象,如:第一个原因类问题只写“蚕丝是蛋白质”或只写“AC中有蛋白酶”;第二个原因类问题只答“能将污渍分解为小分子”,却不能全面分析,进而形成整体性和全面性答案。

三是混淆PCR和DNA復制过程。错答为“DNA双链间形成氢键”“DNA活性恢复”“形成DNA双螺旋结构”等。

二、2022年高考生物学科备考建议

2021年全国甲卷理综生物试题依托中国高考评价体系,立足生物学科特点,以“生命观念”这一学科素养考查为核心,注重生活情境创设,重点考查科学探究和科学思维核心素养,知识考查则以《2017版高中生物学课标》中的“大概念”为中心,注重在试题情境中渗透社会责任和劳动教育,彰显立德树人功能,引导考生全面发展。2022年生物学科备考,建议教师注重引导学生聚焦大概念展开自主学习和深度学习,强化核心素养培养,将评价体系中的“四翼”要求落实到相关的训练当中。

(一)回归课本,注重知识复习基础性与综合性的统一,做好同一层次和不同层次的知识归纳

《2017版高中生物学课标》中的“大概念”,指的是反映生物学科知识的一个或一组主题,它们情境相似,内容相关。每个大概念知识都有重点的学业评价,指向不同的核心素养培养。2021年全国甲卷理综生物试题充分体现了知识的基础性特点,如第2、3、4、6题,它们都是围绕同一层次知识进行考查,这就要求教师在教学中务必强化每一个知识点的细节和要素,要求学生对核心内容强化记忆和理解。当然,试题也呈现了不同层次知识的综合性,如第1、29、31题,分别对蛋白质与相关的物质运输知识、生态系统的能量流动知识等进行了跨章节的知识整合考查。

复习建议:要求学生强化对课本中相关物质的结构和功能的理解和记忆,注重对整章知识的系统归纳,在自主学习的基础上,把课本中一些阅读和拓展的知识整合到核心知识当中,开展深度学习,强化理解、分析,力争做到知识的融会贯通。

(二)重视核心概念,注重概念间的相互联系,培养创造性思维能力

《2017版高中生物学课标》所提出的生物学基本理念之一为“内容聚焦大概念”,在教学内容要求中也提出要利用大概念、重要概念、次位概念的体系来指导教学。众所周知,了解概念的形成过程,既是培育学生学科核心素养的必经过程,也是培育和发展学生学科思维和探究能力的重要途径。在全国甲卷理综生物试题中,直接呈现概念的试题有第37题和第38题,第3题和第4题也是围绕大概念展开考查,第30题则是将次位概念“解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”与“概述DNA分子通过半保留方式进行复制”结合起来进行创新性考查。

复习建议:要求学生准确把握《2017版高中生物学课标》的基本理念,对其中提到的大概念和重要概念强化分析、理解,如:通过实例分析归纳概念,对相关概念加强跨章节甚至跨模块的联系、应用,通过读和写促进对概念的理解和记忆,等等。此外,要重视创新能力培养,不仅要培养动手实践能力,而且要培养创造性思维能力。如,在复习必修1第5章“细胞的能量供应和利用”时,不仅要通过实验认知“酶的本质”,还要尝试分析实验中的各种变量,切实构建起“酶—能量货币‘ATP’—细胞呼吸的原理和应用—光合作用与能量转化”的知识体系,在强化对知识的系统认知的同时,加强逻辑思维能力的培养。

(三)亲历实验,强化探究活动和科学思维训练,提高知识应用能力

生物学科是一门实验学科,一些原理和概念都是来自实验结论或推理。因此,教师在课堂教学中,必须重视实验教学过程,对一些经典实验能重现的一定要重现,能让学生动手实验的一定要创造条件加以落实。高考理综生物试题中,有的以实验为背景考查基础知识,有的以实验分析为情境考查知识的理解和应用。如:第5题和第32题都是以实验为背景,一个考查数据处理能力,一个考查遗传知识的运用能力;第30、37、38题,则是针对实验过程中的一些原理和注意事项,要求考生进行分析、判断。

复习建议:要求学生对做过的实验,尽量分配好时间再次进行演示实验或分组实验或自主实验,并尽可能多地参与自主设计实验的探究活动,让科学探究能力和科学思维的训练贯穿在各个模块的复习过程当中。当然,并不是每一个章节都要开展实验探究活动,但可以小题小做、大题大做,使其各得其所。组织实验探究时,要注意培养规范书写实验步骤、预期结果和结论的习惯,并在书写的过程中训练逻辑推理能力,提高分析和推断能力。借助小组合作学习,可强化训练信息获取能力和书面表述能力,引导学生尽可能用精准、规范的学科术语表述相关的问题和结论。

总之,希望老师们牢记这句话:纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。如果学生的生物学知识全部是“纸上得来”的,没有体验、感悟,那就不会有经历成功的喜悦或经受挫折的灵魂洗礼,不仅核心素养、关键能力得不到充分的培育和发展,必备品格也难有所成就。

(责编 白聪敏)

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