甘肅 陳能訓

(作者單位：甘肅省高臺縣第一中學)

《普通高中生物學課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課程標準》)確定了生物學的四大學科核心素養(yǎng)：生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。新高考背景下，高考生物學試題中任務情境類題目的比例增加，加大了對考生理解能力、解決問題的能力和創(chuàng)新能力等關鍵能力的考查力度。這些改變與《課程標準》從知識立意、能力立意轉為素養(yǎng)立意相一致。近幾年的高考生物學真題以綜合性試題為載體考查學生的學科核心素養(yǎng)，且在相關學科能力的考查方面顯得日益清晰和具體。因此，如何合理設計并利用綜合性原創(chuàng)試題提升學生的學科核心素養(yǎng)是值得思考的問題。

一、命題構想及依據

“基因的表達”是必修2 《遺傳與進化》 第4章的內容，包括“基因指導蛋白質的合成” “基因表達與性狀的關系”兩節(jié)內容，從分子層面介紹基因如何發(fā)揮作用，本章內容與必修1 《分子與細胞》 第6章“細胞的生命歷程”聯(lián)系密切，闡明了多細胞生物體細胞分化的本質。本章基因與蛋白質關系的內容，為學習《生物技術與工程》中基因工程的內容奠定了理論基礎，相關聯(lián)系如圖1所示。本章內容涉及層面較廣，知識點較多，可以綜合考查學生的能力，有助于學生學科核心素養(yǎng)的提升。

圖1

近幾年，高考試題中也常出現(xiàn)“基因的表達”等內容，如2018年全國卷Ⅰ第6題，2020年全國卷Ⅱ第29題，2020年全國卷Ⅲ第3題，特別是隨著各省(市)逐漸進入新高考模式，“基因的表達”等內容更是成為高頻考點，滲透到各種題型中，如湖南省2021年普通高中學業(yè)水平選擇性考試生物試題中的13、14、15、19題，山東省2021年普通高中學業(yè)水平等級考試生物試題中的22、23、25題等，都通過直接或間接整合、重組等方式對“基因的表達”相關內容進行了考查?；诖?，本著“價值引領、素養(yǎng)立意、能力為重、知識為基”的命題思想，本文嘗試命制一道“基因的表達”綜合性原創(chuàng)試題，以期通過綜合性試題的練習，提升學生的綜合能力。

二、綜合性原創(chuàng)試題展示及分析

1.例題展示

某實驗小組欲探究雪菊精油對希氏腸球菌中酪氨脫羧酶(tyrDC)基因，酪氨酸/酪胺透性酶(tyrP)基因，酪氨酰-tRNA合成酶(tyrS)基因以及Na+/H+轉運蛋白(nhaC)基因表達的影響，進行了如下四組實驗，第一組僅添加0.5%酪氨酸(L)；第二組添加0.5%酪氨酸和1/2雪菊精油(1/2 M)；第三組添加0.5%酪氨酸和雪菊精油(M)；第四組為空白組，不添加酪氨酸和雪菊精油(K)。測定結果如圖2所示，回答下列問題。

圖2

(1)希氏腸球菌中tyrDC基因轉錄產生RNA的場所是________，與酵母菌相比，希氏腸球菌中的tyrDC基因編碼tyrDC的特點是________。

(2)酪胺是以酪氨酸為前體物質經脫羧后形成的一種血管活性生物胺，過量的酪胺進入血液會引發(fā)頭痛、發(fā)熱、心悸等一系列的生理反應，有研究表明在酪胺形成機制中主要參與的基因是tyrDC和tyrP，根據圖示結果推測雪菊精油的作用是____________________。

(3)tyrS基因是在酪氨酸不充足的條件下被激活，以防止這種氨基酸的大規(guī)模脫羧，確保其可用于蛋白質的合成。與L組相比，添加雪菊精油的希氏腸球菌中tyrS基因表達上調。產生這種結果的可能原因是________________。

(4)已知Na+進入希氏腸球菌依靠Na+/H+轉運蛋白順濃度梯度運輸，則Na+進入希氏腸球菌的方式是________，由實驗結果可知雪菊精油能夠____________(填“促進”或“抑制”)Na+/H+轉運蛋白基因的表達。

【參考答案】(1)細胞質 可以邊轉錄邊翻譯

(2)雪菊精油可以通過減弱tyrDC和tyrP基因表達量來影響酪氨酸脫羧酶和轉運酪胺/酪氨酸的蛋白的合成，從而減少酪胺的產生

(3)由于精油組的tyrDC、tyrP基因表達量較低，避免了酪氨酸大量脫羧，致使tyrS基因表達量較少

(4)協(xié)助擴散 抑制

2.例題內容分析

本題素材來源于真實科研文獻，以實驗為情境，探究雪菊精油對希氏腸球菌中相關基因表達的影響，考查的核心知識是“基因的表達”，具體涉及判斷轉錄和翻譯的場所、辨析原核細胞和真核細胞基因表達的不同、詳述基因表達過程等內容。這些內容是教學中的重難點，也是高考中的高頻考點，對考查內容的理解是學生建立正確遺傳觀的基礎。但本題相關內容的思維層次比較高，學生普遍存在畏難情緒，不易從本質入手進行問題的梳理和解答。

3.基于學科核心素養(yǎng)的例題考查目標分析

基于真實情境，深化結構與功能觀。本題以真實情境為背景，引導學生認識生物學的遺傳與信息觀、結構與功能觀。(1)題考查了學生的識記能力、理解能力，通過閱讀題目，學生能識別出本題是對基因轉錄、翻譯的場所及特點的考查，通過比較原核生物和真核生物結構的不同，認識到生物遺傳信息傳遞的統(tǒng)一性；(4)題考查了學生比較、解讀題干信息的理解能力，通過對“Na+/H+轉運蛋白”及“順濃度梯度運輸”等信息的解讀，促進學生理解希氏腸球菌的生命活動，深化學生的結構與功能觀。

通過實驗數據分析，培養(yǎng)學生的科學思維。本題素材來源于《食品科學》雜志《雪菊精油對希氏腸球菌產酪胺及相關基因表達的影響》一文，實驗結果及數據真實可靠，需要學生以嚴謹務實的態(tài)度進行分析，并歸納概括、推理論證，闡釋雪菊精油對希氏腸球菌產酪胺過程相關基因表達的影響。(2)題考查學生對實驗設計、實驗結果的分析和推理能力，學生可以通過基因表達量的結果圖，結合題目背景，比較、分辨實驗組和對照組的異同點，基于生物學事實和證據進行概括與歸納得出結果。(3)題考查學生推理的應用能力、論證的思辨能力，學生運用題目信息進行綜合分析，得出添加雪菊精油的希氏腸球菌中tyrS基因表達上調的原因。

通過學以致用，提升社會責任意識。通過本題的練習，學生關注到藥物健康及新藥的研究進展，通過引導學生關注生物科學技術在生產、生活中的應用，提高學生對科學、技術、社會三者關系的理解?？朔W生對新情境、信息量大等題目的畏難情緒，使其做出理性的解釋和判斷，培養(yǎng)其嘗試解決生活中生物學問題的能力。

各小題的素養(yǎng)維度、具體內容和素養(yǎng)水平如表所示。

基本信息表

三、綜合性原創(chuàng)試題命制經驗總結

1.論文信息需要進行技術轉化

以科研文獻為基礎的綜合性原創(chuàng)試題命制過程中，文獻的選取決定了試題考查的方向和角度，因此對文獻的篩選和處理至關重要。在編制試題前，應先將文獻的研究內容進行梳理，依據文獻中的實驗結果及討論內容的深度與學生已有的知識及能力進行逐一匹配，適當刪除部分實驗邊緣內容和過深的內容。保留的部分要保證邏輯鏈的完整，如實驗結果能明確闡釋某一問題，涉及的不同實驗可為同一結論提供論據等。隨后可進行試題框架搭建，將文獻背景、實驗流程及結果與結論用簡單語言進行書寫，借助箭頭等標注內容之間的關系，針對每一部分寫出相應的學生知識能力的基礎和提升點，初步確定相應考點。對學科知識及能力的考查要全面，在保證多個相關知識充分考查的基礎上，兼顧學科能力維度的層層遞進。試題命制要做到:背景語言簡單明了，對后續(xù)探究問題有一定鋪墊性；問題清晰具體，能對學生起到引導作用；探究內容逐步加深，思維提升難度逐步加大；試題前后呼應，如題干中提出問題，實驗探究逐步明確本質，實驗結論總結說明等；考查角度具有一定的開放性，促進學生的設計能力及創(chuàng)新能力的提升。此外，綜合性原創(chuàng)試題要尊重原始科研文獻進展，如無法做到考查內容面面俱到，可以不必刻意在某種能力或知識方面設置問題，避免不符合科學發(fā)展或怪異的題目出現(xiàn)。

2.試題命制需強化價值導向，突出學科育人價值

高考兼具“水平性考試”與“選拔性考試”雙重性質，命題應遵循“素養(yǎng)立意、基礎與能力并重、難度適中”的原則。因此試題的命制必須在知識、能力和素養(yǎng)考查中做好整體規(guī)劃，強化價值導向，突出學科育人價值。這就要求所取情境素材要有較好的價值取向，引導學生把生物學知識與社會、生活情境融為一體，同時還應具有啟發(fā)性，有人文教育價值。如本文例題的命制過程中，除了加強對基本概念、原理和思想方法的考查外，還重點考查了學生的思維能力、解決實際問題的能力、實驗探究能力和規(guī)范表達能力，突出了基礎性、應用性和創(chuàng)新性。通過探究生命活動規(guī)律，并以此為指導形成生產實踐方案，解決實際問題，提升學生的科學探究素養(yǎng)和社會責任素養(yǎng)。

盡管對原創(chuàng)試題如何有效測試和反映學生學科核心素養(yǎng)水平的研究還僅僅是冰山一角，但這必將引領中學生物老師走出“刷題”應試的課堂教學，也必將催生更多以發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)為宗旨的有效課堂教學變革，從而為學生的終身發(fā)展奠基。