吳曉凌 邱建衛(wèi)

摘要以往的試題解析較少?gòu)膶W(xué)科素養(yǎng)視角展開(kāi)。依據(jù)新近頒布的高考和課改綱領(lǐng)性文獻(xiàn)等，嘗試以學(xué)科素養(yǎng)導(dǎo)向，對(duì)典型試題作解答分析，獲得若干解析例證?；诮馕隼C及分析，初步構(gòu)建了試題解析模型，并從中獲得一些教學(xué)啟示。

關(guān)鍵詞 學(xué)科素養(yǎng) 試題解析模型 教學(xué)啟示

中圖分類(lèi)號(hào)G633. 91文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

新高考改革實(shí)施之前，試題解析的常見(jiàn)形式是說(shuō)明得出答案的推理過(guò)程，較少考慮解析應(yīng)包含的要素、要素涉及信息及處理、處理后信息間關(guān)系的存缺、針對(duì)缺失關(guān)系的推理等。這些新考慮源于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，由此嘗試從學(xué)科核心素養(yǎng)視角展開(kāi)試題解析探究。

1解析例證

1.1純言語(yǔ)信息類(lèi)試題解析

【例1】（2021·江蘇適應(yīng)性考試）6.端粒學(xué)說(shuō)認(rèn)為端粒DNA序列在每次細(xì)胞分裂后會(huì)縮短導(dǎo)致細(xì)胞的衰老。端粒長(zhǎng)度的維持與端粒酶活性有關(guān)，端粒酶以其攜帶的RNA為模板使端粒DNA延伸。下列敘述正確的是（）

A.每條染色體只有一個(gè)端粒

B.端粒酶中的RNA與核酶（有催化功能的RNA）作用相似

C.端粒的修復(fù)僅發(fā)生在細(xì)胞分裂中期

D.端粒酶在人體惡性腫瘤細(xì)胞中活性較高

參考答案：D。

解析：（1）情境信息初步提取。①端粒學(xué)說(shuō)：端粒DNA在細(xì)胞分裂后縮短，致使細(xì)胞衰老；②端粒長(zhǎng)度維持：活性端粒酶以其攜帶RNA為模板延伸（即修復(fù)縮短的）端粒DNA。

（2）已有知識(shí)提取處理。③端粒學(xué)說(shuō)（教科書(shū)楷體部分）：細(xì)胞衰老機(jī)制的假說(shuō)之一……④染色體復(fù)制：復(fù)制后的每條染色體包含兩條姐妹染色單體。⑤有催化功能的RNA：酶絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。⑥細(xì)胞分裂中期：染色體高度螺旋化，不能復(fù)制或轉(zhuǎn)錄。⑦惡性腫瘤細(xì)胞：具無(wú)限增殖特性，即細(xì)胞不衰老。

（3）情景命題真假推斷：①③④→端粒數(shù)可達(dá)染色體數(shù)的2倍→A選項(xiàng)為假命題；②⑤→端粒酶攜帶RNA作用為提供模板，而非起催化功能→B選項(xiàng)為假命題；②⑥→修復(fù)縮短的端粒DNA時(shí)，染色體應(yīng)解開(kāi)螺旋呈染色質(zhì)形態(tài)→C選項(xiàng)為假命題；①⑦→高活性端粒酶及時(shí)修復(fù)縮短的端粒，致使惡性腫瘤細(xì)胞不衰老→D選項(xiàng)為真命題。

1.2過(guò)程示意圖類(lèi)試題解析

【例2】（2021·南京學(xué)情調(diào)研）25.（改編）科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在強(qiáng)光照、高氧和低CO2情況下，葉肉細(xì)胞在進(jìn)行光合作用的同時(shí)會(huì)發(fā)生“光呼吸”作用，過(guò)程如圖1所示。該過(guò)程中Rubisco酶催化C5與CO2結(jié)合生成C3的同時(shí)還可以使C5與O2結(jié)合，形成一個(gè)同樣的C3和一個(gè)C2，C2可參與線粒體的有氧呼吸，其部分中間產(chǎn)物經(jīng)ATP和[H]還原轉(zhuǎn)變成C3參與暗反應(yīng)。回答以下問(wèn)題：

已知強(qiáng)光下ATP和[H]的積累會(huì)產(chǎn)生O2-（超氧陰離子自由基），而O2-會(huì)對(duì)葉綠體光合作用的反應(yīng)中心造成傷害。依據(jù)圖示信息，解釋植物在干旱天氣和過(guò)強(qiáng)光照下，光呼吸的積極意義是。

參考答案：干旱天氣和過(guò)強(qiáng)光照下，葉片缺水，氣孔部分關(guān)閉，二氧化碳吸收減少，低濃度二氧化碳使得光呼吸增強(qiáng)，光呼吸可以消耗多余的ATP和[H]，從而保護(hù)葉綠體。

解析：（1）情境信息提取處理。①?gòu)?qiáng)光、高氧和低CO2時(shí)，伴隨光合作用發(fā)生“光呼吸”。②圖中異形圈內(nèi)包含CO2固定（R酶催化）、C3還原（消耗ATP和[H]）、再生C5等生理過(guò)程。③R酶還同時(shí)催化C5與O2反應(yīng)生成C3（與CO2固定生成的C3相同，并參與C3還原）和C2；④C2參與有氧呼吸生成CO2的中間產(chǎn)物（消耗ATP和[H]）也可生成相同的C3，并參與C3還原。⑤強(qiáng)光下，ATP和[H]積累產(chǎn)生相應(yīng)自由基，損傷葉綠體光合作用反應(yīng)中心。⑥光呼吸對(duì)干旱、強(qiáng)光下植物的生存有積極意義。

（2）已有知識(shí)提取處理。⑦光合作用包括光反應(yīng)（產(chǎn)生ATP和[H]，用于C3還原）、暗反應(yīng)（含CO2固定、C3還原、再生C5等生理過(guò)程）；⑧干旱會(huì)導(dǎo)致氣孔部分關(guān)閉，使葉肉細(xì)胞間隙出現(xiàn)低CO2情況；⑨強(qiáng)光會(huì)導(dǎo)致光反應(yīng)產(chǎn)生較多O2、ATP和[H]。

（3）情境問(wèn)題推理解決。⑦⑧⑨→②①→ATP和[H]積累→⑤→③④→ATP和[H]消耗→⑤損傷減小→⑥。

（4）推理過(guò)程邏輯表述。①干旱天氣（“if→then”/產(chǎn)生式/C-A規(guī)則，以下簡(jiǎn)作“→”）葉片缺水（→）氣孔部分關(guān)閉（→）二氧化碳吸收減少（→）葉肉細(xì)胞間隙低CO2情況；②過(guò)強(qiáng)光照+Ⅰ（→）ATP和[H]積累（→）光呼吸增強(qiáng)（→）消耗多余ATP和[H]（→）保護(hù)葉綠體。

1.3數(shù)學(xué)模型圖類(lèi)試題解析

【例3】（2021·南通、連云港等七市一模）22.（改編）利用濾食性貝類(lèi)改善水體光照條件，促進(jìn)沉水植物的擴(kuò)張與恢復(fù)是富營(yíng)養(yǎng)化水體生態(tài)修復(fù)的重要途徑。研究人員以太湖常見(jiàn)底棲生物河蜆（濾食浮游生物、有機(jī)碎屑等）和沉水植物苦草為材料，根據(jù)太湖河蜆的自然豐度，設(shè)計(jì)了4組河蜆密度處理（對(duì)照組、低密度組、中密度組、高密度組）的實(shí)驗(yàn)，研究河蜆對(duì)水質(zhì)和苦草生長(zhǎng)的影響，部分結(jié)果如圖2、3所示。分析回答：

圖2結(jié)果表明，各河蜆處理組中浮游藻類(lèi)數(shù)量隨時(shí)間變化而。結(jié)合圖2分析，圖3中苦草相對(duì)生長(zhǎng)率變化的原因是。

參考答案：減少河蜆清除浮游植物，增大了水體透光度，有利于苦草的生長(zhǎng)

解析：（1）情境信息提取處理。①自變量是河蜆（濾食浮游藻類(lèi)）密度（對(duì)照、低中高密度）。②因變量1：浮游藻類(lèi)葉綠素a濃度。③因變量2：苦草（沉水植物）相對(duì)生長(zhǎng)率。④圖2顯示的關(guān)系：隨時(shí)間（自變量2）延長(zhǎng)，“實(shí)驗(yàn)組”的因變量1“最終”與對(duì)照組變化相反，且有“最終”與自變量1負(fù)相關(guān)趨勢(shì)。⑤圖3顯示的關(guān)系：自變量1與因變量2正相關(guān)。⑥苦草相對(duì)生長(zhǎng)率變化可能與水體光照條件改善等有關(guān)。

（2）已有知識(shí)提取處理。⑦水體富營(yíng)養(yǎng)化及其危害：水體中N、P等劇增導(dǎo)致表面長(zhǎng)出水華等，致使水體中光照條件惡化，進(jìn)而限制水體中植物的光合作用，最終影響其正常生長(zhǎng)。⑧科學(xué)探究產(chǎn)生的數(shù)據(jù)（表格等形式記錄的結(jié)果）可轉(zhuǎn)化為曲線圖、直方圖等數(shù)學(xué)模型，其目的在于直觀反映自變量與因變量的關(guān)系（結(jié)論）。

（3）情境問(wèn)題推理解決。④②→以“因變量1”作為“浮游藻類(lèi)數(shù)量”指標(biāo)→自變量2與因變量1的關(guān)系是負(fù)相關(guān)→具體關(guān)系。⑦+Ⅰ→浮游藻類(lèi)減少，光照條件改善→⑥+⑧①③⑤→因果關(guān)系。

（4）推理過(guò)程邏輯表述。Ⅰ（→）河蜆清除浮游植物（→）增大水體透光度（→沉水植物光合作用抑制解除，有機(jī)物積累增加）→有利于苦草生長(zhǎng)。

2要素分析

2.1要素類(lèi)屬

試題解析的要素應(yīng)至少有情境信息、已有知識(shí)、推理解決和邏輯表述4種；素養(yǎng)視角下，可進(jìn)一步厘清其類(lèi)屬。

情境信息一般是新的事實(shí)，已有知識(shí)是教科書(shū)中事實(shí)及其支撐的各級(jí)概念，兩者最終支撐的是最上位的大概念，即生命觀念。而新事實(shí)和教科書(shū)中的事實(shí)一般來(lái)自生物學(xué)探究和實(shí)踐，屬科學(xué)探究的范疇。通常把推理的特定過(guò)程稱(chēng)作思維，基于情境信息和已有知識(shí)推理解決特定的情境問(wèn)題，屬科學(xué)思維的范疇；邏輯表述則是為適應(yīng)紙筆測(cè)驗(yàn)，而將推理解決的隱性過(guò)程顯性化。情境問(wèn)題的來(lái)源和解決一般指向社會(huì)責(zé)任的體現(xiàn)和承擔(dān)。

2.2要素地位

試題解析要素有一般呈現(xiàn)順序，但要素地位與呈現(xiàn)順序并不一致，應(yīng)基于“情境問(wèn)題推理解決”厘清要素地位。

從類(lèi)比視角，已有知識(shí)是“骨架”要素、情境信息是“關(guān)節(jié)”要素、推理解決是“聯(lián)結(jié)”要素、邏輯表述是推理解決的附生要素；“聯(lián)結(jié)”的前提是有“關(guān)節(jié)”成分，“聯(lián)結(jié)”的藍(lán)圖是固有“骨架”結(jié)構(gòu)。從素養(yǎng)視角，科學(xué)思維的前提是已有科學(xué)探究提供的事實(shí)和下位概念等，科學(xué)思維需以生命觀念為藍(lán)圖，指向驗(yàn)證生命觀念并解決與社會(huì)責(zé)任相關(guān)的問(wèn)題，甚至通過(guò)新探究，形成新觀念，解決新問(wèn)題。此外，在不同類(lèi)型的例證中，要素涉及內(nèi)容的比重也有差異。當(dāng)前強(qiáng)調(diào)以情境為考查載體，情境信息比重有增加態(tài)勢(shì)，由此引發(fā)其余要素內(nèi)容也相應(yīng)增加。

2.3關(guān)鍵聯(lián)結(jié)

據(jù)分析，要素地位與“聯(lián)結(jié)”密切相關(guān)，可從教科書(shū)知識(shí)認(rèn)知和問(wèn)題解決兩個(gè)維度，進(jìn)一步明確“聯(lián)結(jié)”與“關(guān)鍵聯(lián)結(jié)”。

（1）已有知識(shí)的結(jié)構(gòu)化。從教科書(shū)知識(shí)認(rèn)知結(jié)果的視角看，已有知識(shí)應(yīng)是“聯(lián)結(jié)”正確的結(jié)構(gòu)化知識(shí)體系。若從解決問(wèn)題的視角，它既是順暢推理的知識(shí)基礎(chǔ)，又是情境信息“聯(lián)結(jié)”的技能基礎(chǔ)。

（2）情境信息的結(jié)構(gòu)化。從解決問(wèn)題視角來(lái)看，情境信息應(yīng)形成“聯(lián)結(jié)”準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)化信息系統(tǒng)，能被已有知識(shí)體系同化或順應(yīng)。而在同化或順應(yīng)，特別是順應(yīng)中，會(huì)出現(xiàn)知識(shí)與信息“聯(lián)結(jié)”空隙。

（3）空隙填補(bǔ)最為關(guān)鍵。據(jù)上分析，“聯(lián)結(jié)”空隙（問(wèn)題空隙/缺失關(guān)系）的填補(bǔ)是完整推理中最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。例如，各例證中“情境問(wèn)題推理解決”處的加粗文字，正是它們的存在，才使推理鏈得以建立。

3模型構(gòu)建

基于例證及要素分析，參考奧蘇伯爾的問(wèn)題解決模型，構(gòu)建生物學(xué)試題解析模型如圖4所示。

4教學(xué)啟示

生物學(xué)試題的解析一般屬補(bǔ)償教學(xué)環(huán)節(jié)，從減少補(bǔ)償教學(xué)、提高課堂教學(xué)效益視角，可獲取相應(yīng)啟示。

4.1應(yīng)教結(jié)構(gòu)化的知識(shí)

課程標(biāo)準(zhǔn)以生命觀念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化；新版教材以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化。學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)不應(yīng)再只重視單一的知識(shí)點(diǎn)或技能點(diǎn)的教學(xué)，而應(yīng)更重視通過(guò)情境化的單元教學(xué)，實(shí)現(xiàn)高中生物學(xué)相關(guān)知識(shí)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化，促使學(xué)生更為系統(tǒng)地分析與探究新知識(shí)，進(jìn)而構(gòu)建更大、更完善的生物學(xué)知識(shí)體系，架起知識(shí)轉(zhuǎn)化為素養(yǎng)的橋梁。

4.2多練信息的結(jié)構(gòu)化

從新的情境中獲取信息，并明確信息間的關(guān)系，是當(dāng)前學(xué)生的薄弱之處，也是課堂教學(xué)效益提升的關(guān)鍵門(mén)檻之一。學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)不僅要重視教結(jié)構(gòu)化的知識(shí)，更應(yīng)重視通過(guò)深度學(xué)習(xí)，來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生習(xí)得的產(chǎn)生式系統(tǒng)等在新情境中的遷移。

深度學(xué)習(xí)實(shí)質(zhì)上是結(jié)構(gòu)性與非結(jié)構(gòu)性知識(shí)意義的建構(gòu)過(guò)程，也是復(fù)雜的信息加工過(guò)程，必須對(duì)先前知識(shí)進(jìn)行激活，并和所獲得的知識(shí)進(jìn)行有效和精細(xì)的深度加工。因此，在新情境中多練信息的結(jié)構(gòu)化，是促進(jìn)技能遷移的有效途徑。

4.3著重練關(guān)系的推理

在已有知識(shí)和情境信息間建立聯(lián)系，明確并設(shè)法填補(bǔ)問(wèn)題空隙，是當(dāng)前學(xué)生的最弱之處，更是課堂教學(xué)效益提升的終極門(mén)檻。學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)應(yīng)特別重視科學(xué)思維的培育，通過(guò)單元教學(xué)和深度教學(xué)，在結(jié)構(gòu)化知識(shí)體系的構(gòu)建學(xué)習(xí)、新情境信息的結(jié)構(gòu)化訓(xùn)練中，促使學(xué)生習(xí)得歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等科學(xué)思維方法；著重訓(xùn)練關(guān)系推理的顯性化表述，促進(jìn)學(xué)生從不能表述推理，到能表述一兩步推理，再到能表述完整的推理過(guò)程。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部考試中心.中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系[M].北京：人民教育出版社，2019.

[2]中華人民共和國(guó)教育部考試中心.中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系說(shuō)明[M].北京：人民教育出版社，2019.

[3]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[4]皮連生.教育心理學(xué)[M].上海：上海教育出版社，2017.

[5]吳曉凌.謹(jǐn)防高中生物新授課教學(xué)誤區(qū)[J].中學(xué)生物學(xué)，2013，29（10）：27-28.

[6]邱建衛(wèi).普通高中生物學(xué)“學(xué)業(yè)質(zhì)量水平”圖解的構(gòu)建含義與使用[J].生物學(xué)教學(xué)，2021，46（9）：39-41.