廣東 謝 瑤

科學(xué)思維是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一。生物學(xué)作為一門理科學(xué)科，強(qiáng)調(diào)尊重事實和證據(jù)?！翱茖W(xué)思維”是指尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、解決實際問題的思維習(xí)慣和能力。重在培養(yǎng)學(xué)生能夠探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會議題?？茖W(xué)思維如何評價、如何在試題中進(jìn)行體現(xiàn)與考查成為了熱點關(guān)注問題?；仡?021年廣東省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試(以下簡稱2021年廣東卷)試題，命題者通過對試題材料的選擇，創(chuàng)設(shè)真實情境；通過多種形式呈現(xiàn)信息，以及多元的設(shè)問方式等對科學(xué)思維進(jìn)行考查。高考試題啟示一線教學(xué)要注重對學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，特別是在真實情境中解決問題的能力的培養(yǎng)。

一、科學(xué)思維考查情況

科學(xué)思維主要包括歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等。通過創(chuàng)設(shè)真實情境(生活情境、實驗情境等)，考查學(xué)生的分析能力和批判性思維；通過概念在具體實例中的體現(xiàn)，考查學(xué)生的演繹與推理能力；通過圖表文字信息轉(zhuǎn)化，考查學(xué)生的模型與建模能力等。具體情況如表1所示。

表1 2021年廣東卷試題中科學(xué)思維考查情況(必做題)

由表1可知，在2021年廣東卷試題中對科學(xué)思維的考查比重很大，范圍很廣，對各個維度的考查也是非常全面的。其中值得注意的是對學(xué)生“演繹與推理”能力的考查，通過具體實例考查學(xué)生演繹與推理水平的例子比比皆是?？碱}形式多樣，既有文字表達(dá)，也有圖表輔助。另外不同的是，在以往的同類型試題中對批判性思維、創(chuàng)造性思維的考查較少，但在此試題中卻可以看到考查這兩種維度的試題。

二、科學(xué)思維在試題中的體現(xiàn)

為了進(jìn)一步了解2021年廣東卷試題中對科學(xué)思維考查的具體表現(xiàn)，筆者從素養(yǎng)內(nèi)容、素養(yǎng)表述以及水平等級三個方面對試題進(jìn)行分析(表2)。

表2 科學(xué)思維在2021年廣東卷試題中的體現(xiàn)(必做題)

從表2可知，2021年廣東卷試題中對科學(xué)思維的考查涉及各個水平層次，素養(yǎng)表述或考法也十分豐富。不僅是對科學(xué)思維的單一考查，常結(jié)合大概念、科學(xué)探究等進(jìn)行考查；也有少量試題同時體現(xiàn)對社會責(zé)任維度的關(guān)注。

三、試題范例分析

為了更好地了解試題對科學(xué)思維的考查情況，筆者以考查演繹與推理維度的試題為例，分析四個水平層級的命題特點。

1.演繹與推理考查試題范例一(水平一)

【例1】(2021年，廣東卷，第1題)我國新冠疫情防控已取得了舉世矚目的成績，但全球疫情形勢仍然嚴(yán)峻。為更有效地保護(hù)人民身體健康，我國政府正在大力實施全民免費接種新冠疫苗計劃，充分體現(xiàn)了黨和國家對人民的關(guān)愛。目前接種的新冠疫苗主要是滅活疫苗，下列敘述正確的是

( )

①通過理化方法滅活病原體制成的疫苗安全可靠

②接種后抗原會迅速在機(jī)體的內(nèi)環(huán)境中大量增殖

③接種后可以促進(jìn)T細(xì)胞增殖分化產(chǎn)生體液免疫

④二次接種可提高機(jī)體對相應(yīng)病原的免疫防衛(wèi)功能

A.①④ B.①③ C.②④ D.②③

【解析】本題考查的內(nèi)容是免疫調(diào)節(jié)。借用新冠疫情、新冠疫苗的真實情境實現(xiàn)對“免疫系統(tǒng)能夠抵御病原體的侵襲，識別并清除機(jī)體內(nèi)衰老、死亡或異常的細(xì)胞，實現(xiàn)機(jī)體穩(wěn)態(tài)”這一次位概念的考查。分析此題需要學(xué)生在掌握上述概念的基礎(chǔ)上，運(yùn)用推理的方法推論題設(shè)情境下的新問題，即接種疫苗后的反應(yīng)情況。接種后疫苗作為抗原會引起機(jī)體特異性免疫反應(yīng)，但是疫苗已滅活，不能大量繁殖。接受抗原刺激的是B細(xì)胞，其增殖、分化，進(jìn)行體液免疫。二次接種時，體內(nèi)記憶細(xì)胞可以更加迅速地增殖分化，產(chǎn)生大量抗體，提高機(jī)體對于此病原的免疫防衛(wèi)功能。B、C、D選項都是在概念的基礎(chǔ)上推理、解釋接種疫苗這一事件的原理。在科學(xué)思維考查上屬于水平一：運(yùn)用概念解釋簡單的生命現(xiàn)象。

2.演繹與推理考查試題范例二(水平二)

【例2】(2021年，廣東卷，第7題)金霉素(一種抗生素)可抑制tRNA與mRNA的結(jié)合，該作用直接影響的過程是

( )

A.DNA復(fù)制 B.轉(zhuǎn)錄

C.翻譯 D.逆轉(zhuǎn)錄

【解析】本題考查的內(nèi)容是基因表達(dá)。創(chuàng)設(shè)金霉素的藥理原理這一新情境，引導(dǎo)學(xué)生利用簡單的生物學(xué)概念“DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”，解釋金霉素抑制tRNA與mRNA的結(jié)合，使tRNA不能攜帶氨基酸進(jìn)入核糖體，屬于翻譯的過程。所以此題屬于水平二的考查。

3.演繹與推理考查試題范例三(水平三)

【例3】(2021年，廣東卷，第10題)孔雀魚雄魚的魚身具有艷麗的斑點，斑點數(shù)量多的雄魚有更多機(jī)會繁殖后代，但也容易受到天敵的捕食，關(guān)于種群中雄魚的平均斑點數(shù)量，下列推測錯誤的是

( )

A.缺少天敵，斑點數(shù)量可能會增多

B.引入天敵，斑點數(shù)量可能會減少

C.天敵存在與否決定斑點數(shù)量相關(guān)基因的變異方向

D.自然環(huán)境中，斑點數(shù)量增減對雄魚既有利也有弊

【解析】本題主要考查“適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果”這一概念，同時也考查學(xué)生對“不同種群的生物在長期適應(yīng)環(huán)境和彼此相互適應(yīng)的過程中形成動態(tài)的生物群落”這一概念的理解。要解答本題需要學(xué)生厘清孔雀魚種群中雄魚性狀的特點，再基于這一事實與證據(jù)，運(yùn)用生物學(xué)的原理和規(guī)律對雄魚的平均斑點數(shù)量進(jìn)行預(yù)測和解釋，屬于科學(xué)思維水平三的考查?？兹隔~魚群中的斑點有利于雄性個體吸引雌性個體，使其獲得更多的交配機(jī)會。當(dāng)缺少天敵的時候，該類型的個體數(shù)量會增加。當(dāng)引入天敵的時候，斑點數(shù)量多的雄魚會更容易受到天敵的捕食，導(dǎo)致數(shù)量減少；反之，斑點數(shù)量少的雄魚會得到更多的交配機(jī)會。所以斑點數(shù)量可能會減少。從題干信息可知斑點數(shù)量多的雄魚有更多的機(jī)會繁衍后代但容易受到天敵的捕食，反之，可以推論斑點數(shù)量少的雄魚繁衍后代的機(jī)會少但是容易躲避天敵的捕食。綜上可知斑點數(shù)量的增減有利也有弊。

4.演繹與推理考查試題范例四(水平四)

【例4】(2021年，廣東卷，第20題節(jié)選)果蠅眾多的突變品系為研究基因與性狀的關(guān)系提供了重要的材料。摩爾根等人選育出M-5品系并創(chuàng)立了基于該品系的突變檢測技術(shù)，可通過觀察F1和F2的性狀及比例，檢測出未知基因突變的類型(如顯/隱性、是否致死等)，確定該突變基因與可見性狀的關(guān)系及其所在的染色體?；卮鹣铝袉栴}：

注：不考慮圖中染色體間的交叉互換和已知性狀相關(guān)基因的突變

(4)圖中所示的突變檢測技術(shù)，具有的①優(yōu)點是除能檢測上述基因突變外，還能檢測出果蠅________基因突變；②缺點是不能檢測出果蠅________基因突變。(①、②選答1項，且僅答1點即可)

【解析】本題考查遺傳的基本規(guī)律。解答本題需要學(xué)生運(yùn)用圖文轉(zhuǎn)化能力讀懂新情境，再利用演繹與推理推斷原因和本質(zhì)，同時在草稿紙上進(jìn)行建模，屬于基于事實證據(jù)揭示生物學(xué)規(guī)律與機(jī)制。在此基礎(chǔ)上運(yùn)用邏輯推理判斷該突變檢測技術(shù)的運(yùn)用范圍，辨明優(yōu)缺點，屬于個人立場層面的解釋。解析此題需先看懂檢測技術(shù)的技術(shù)路線圖，即理解此技術(shù)可以檢測X染色體上的突變，包括隱性突變和顯性突變。不同突變對后代影響不同，結(jié)果不同。因為是伴X染色體遺傳，所以統(tǒng)計后代時需要對性別進(jìn)行區(qū)分，同時不能檢測常染色體的突變情況。

綜上所述，2021年廣東卷試題中對科學(xué)思維的考查十分靈活，采用的情境包括了時事、生活、實驗等。對學(xué)生的能力要求從分析、推理、解釋、預(yù)測到評價，屬于層次漸進(jìn)式。

四、教學(xué)啟示

對比往年同類試題，可以關(guān)注到2021年廣東卷對學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)注和考核。對于科學(xué)思維的考查量也是明顯增多，在質(zhì)量和維度上也符合育人的理念。這就啟示著教師在今后的教學(xué)中應(yīng)以學(xué)科核心素養(yǎng)為目標(biāo)，堅持立德樹人的導(dǎo)向，挖掘材料中的思考點，逐層培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

1.創(chuàng)新科學(xué)史教學(xué)

以科學(xué)史教學(xué)為例，以往教學(xué)在課時緊張的基礎(chǔ)上經(jīng)常被教師處理成歸納材料得出信息點的模式；或者是要求學(xué)生自主歸納探究歷程；再或者讓學(xué)生以科學(xué)史實驗為材料分析實驗。在這次考試中可以發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)知識的考查棄“機(jī)械記憶”重“理解”。所以，在科學(xué)史的教學(xué)上進(jìn)行簡單的歸納操作已不能滿足時代對學(xué)生的需要，時代要求學(xué)生“知其然，更知其所以然”。教師在教學(xué)上應(yīng)該多思考“當(dāng)年科學(xué)家們是怎么想到的”以及“在那個時代，該如何思考和解決問題”。

2.重視論證教學(xué)

生物學(xué)作為一門理科學(xué)科，講究尊重事實和證據(jù)。在新教材中可以看到很多關(guān)于證據(jù)思維的引導(dǎo)，所以教師在教學(xué)中應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識。先培養(yǎng)學(xué)生的潛意識“只有推論并不一定是對的”“能解釋也不一定是對的”，接著通過教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生解決“怎么尋找證據(jù)”的問題，而后是“這些能不能夠成為證據(jù)”，最后是對學(xué)生“如何從證據(jù)走向結(jié)論”這一過程的邏輯論證能力進(jìn)行培養(yǎng)。這一系列的問題可以很好地實現(xiàn)論證教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.善用情境教學(xué)

教師要以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會解決問題為目標(biāo)，利用生物學(xué)觀點、規(guī)律、邏輯等，讓學(xué)生在遇到問題時能夠有理有據(jù)地解決。在此次試題中有一個非常明顯的特點，即題題皆情境。情境是多樣的，也是具體的。教師在教學(xué)中不可能面面俱到地涉及所有的情境。所以這就需要教師善用情境教學(xué)，帶著學(xué)生體驗解決問題的過程，感悟解決問題的方法，而不只是解決問題的本身。

五、總結(jié)