楊太林

（崇雅實驗學(xué)校 廣東惠州 516213）

當(dāng)今數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代，人才競爭的核心即高階思維能力的競爭?！吨袊呖荚u價體系》提出高考考查內(nèi)容是必備知識、關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)、核心價值。高階思維能力既是關(guān)鍵能力的體現(xiàn)，也是學(xué)科素養(yǎng)的要求，更是核心價值的基礎(chǔ)。因此，培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力是高中生物學(xué)教學(xué)義不容辭的責(zé)任。

1 高考試題中對高階思維能力的考查

高階思維是產(chǎn)生在較高認(rèn)知水平上的心智活動或認(rèn)知能力。如果按照布魯姆的教育目標(biāo)分類來定義，則“記憶、理解、應(yīng)用”屬于低階思維，而“分析、評價和創(chuàng)造”屬于高階思維。2021年廣東實行新高考模式，生物試題充分遵照《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》和《中國高考評價體系》要求進(jìn)行命制。整套試卷既有對必備知識的考查，比如選擇題的1-12題及非選擇題的17、18題和選做題，約占整套試卷分值的56%；也有對高階思維這一關(guān)鍵能力的考查，如選擇題的13-16題及非選擇題的19、20題，約占整套試卷分值的44%。傳統(tǒng)的高中生物學(xué)教學(xué)比較關(guān)注必備知識的傳授，而對學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)重視不夠。下文以2021年廣東高考生物試卷為例，分析其中幾個考查學(xué)生高階思維能力的例子，并對今后高中生物學(xué)教學(xué)中對學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)提出建議。

1.1 分析與綜合能力的考查

這類試題常以一定的實驗過程或結(jié)果分析為背景，創(chuàng)設(shè)情境，考查學(xué)生在具體情境下分析問題、解決問題的能力。

【例1】（2021·廣東省·13）保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹使植物氣孔張開。適宜條件下，制作紫鴨跖草葉片下表皮臨時裝片，觀察蔗糖溶液對氣孔開閉的影響，圖1為操作及觀察結(jié)果示意圖。下列敘述錯誤的是 （ ）

圖1 蔗糖溶液對紫鴨跖草葉片下表皮氣孔開閉的影響實驗操作及觀察結(jié)果

A.比較保衛(wèi)細(xì)胞細(xì)胞液濃度，③處理后>①處理后

B.質(zhì)壁分離現(xiàn)象最可能出現(xiàn)在滴加②后的觀察視野中

C.滴加③后有較多水分子進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞

D.推測3種蔗糖溶液濃度高低為②>①>③

參考答案：A。

解析：該題模擬2004年版人教版生物學(xué)教材必修1第四章第一節(jié)中“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實驗，考查學(xué)生對實驗過程的分析、理解能力。實驗采用自身對照方式，先后用蔗糖溶液①～③來處理葉片保衛(wèi)細(xì)胞，通過觀察氣孔張開情況推理保衛(wèi)細(xì)胞吸水和失水情況，進(jìn)而推理蔗糖溶液濃度大小。①處理后細(xì)胞吸水量少于③處理后細(xì)胞吸水量，說明保衛(wèi)細(xì)胞細(xì)胞液濃度①處理后>③處理后，A選項錯誤。②處細(xì)胞失水，故質(zhì)壁分離現(xiàn)象最可能出現(xiàn)在滴加②后的觀察視野中，B選項正確。滴加③后細(xì)胞大量吸水，故滴加③后有較多水分子進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞，C選項正確。通過分析可知，推測3種蔗糖溶液濃度高低為②>①>③，D選項正確。

【例2】（2021年廣東高考第16題）人類（2=46）14號與21號染色體二者的長臂在著絲點處融合形成14/21平衡易位染色體，該染色體攜帶者具有正常的表現(xiàn)型，但在產(chǎn)生生殖細(xì)胞的過程中，其細(xì)胞中形成復(fù)雜的聯(lián)會復(fù)合物（圖2），在進(jìn)行減數(shù)分裂時，若該聯(lián)會復(fù)合物的染色體遵循正常的染色體行為規(guī)律（不考慮交叉互換），下列關(guān)于平衡易位染色體攜帶者的敘述，錯誤的是 （ ）

圖2 平衡易位攜帶者的聯(lián)會復(fù)合物

A.觀察平衡易位染色體也可選擇有絲分裂中期細(xì)胞

B.男性攜帶者的初級精母細(xì)胞含有45條染色體

C.女性攜帶者的卵子最多含24種形態(tài)不同的染色體

D.女性攜帶者的卵子可能有6種類型（只考慮圖中的3種染色體）

參考答案：C。

解析：該題以染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位知識為背景命制，考查學(xué)生分析圖形、獲取信息的能力。解答此題不僅需要用到染色體結(jié)構(gòu)變異的知識，還要用到有絲分裂、減數(shù)分裂的知識。該題難點在于學(xué)生難以理解如圖2所示的細(xì)胞中復(fù)雜的聯(lián)會復(fù)合物是怎樣分離的。此時，需要學(xué)生運(yùn)用類比推理的能力，聯(lián)想三體個體的分離情形，得出該個體減數(shù)分裂很可能形成6種類型的卵子。有絲分裂中期染色體形態(tài)固定，故觀察14/21平衡易位染色體也可選擇有絲分裂中期細(xì)胞，A選項正確。由于14號和21號兩條染色體融合成一條染色體，故男性攜帶者的初級精母細(xì)胞含有45條染色體，B選項正確。由于14號和21號兩條染色體融合成一條染色體，該女性卵母細(xì)胞中也是45條染色體，經(jīng)過減數(shù)分裂該女性攜帶者的卵子最多含23種形態(tài)不同的染色體，C選項錯誤。在進(jìn)行減數(shù)分裂時，若該聯(lián)會復(fù)合物的染色體遵循正常的染色體行為規(guī)律，則女性攜帶者的卵子可能有6種類型（只考慮圖中的3種染色體），分別是：①含有14、21號染色體的正常卵細(xì)胞；②含有14/21平衡易位染色體的卵細(xì)胞；③含有14/21平衡易位染色體和21號染色體的卵細(xì)胞；④含有14號染色體的卵細(xì)胞；⑤含有14/21平衡易位染色體和14號染色體的卵細(xì)胞；⑥含有21號染色體的卵細(xì)胞，D選項正確。

1.2 評價與創(chuàng)造能力的考查

該類試題往往采用理論聯(lián)系實際的方式，以現(xiàn)實生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究成果為背景創(chuàng)設(shè)復(fù)雜的情境，以坐標(biāo)曲線、柱形圖、表格數(shù)據(jù)或其他示意圖等形式概括地表達(dá)信息。解答此類試題需要充分發(fā)揮學(xué)生分析、評價和創(chuàng)造思維能力。

【例3】（2021·廣東高考·19）人體缺乏尿酸氧化酶，導(dǎo)致體內(nèi)嘌呤分解代謝的終產(chǎn)物是尿酸（存在形式為尿酸鹽）。尿酸鹽經(jīng)腎小球濾過后，部分被腎小管細(xì)胞膜上具有尿酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)功能的蛋白URAT1和GLUT9重吸收，最終回到血液。尿酸鹽重吸收過量會導(dǎo)致高尿酸血癥或痛風(fēng)。目前，E是針對上述蛋白治療高尿酸血癥或痛風(fēng)的常用臨床藥物。為研發(fā)新的藥物，研究人員對天然化合物F的降尿酸作用進(jìn)行了研究。給正常實驗大鼠（有尿酸氧化酶）灌服尿酸氧化酶抑制劑，獲得了若干只高尿酸血癥大鼠，并將其隨機(jī)分成數(shù)量相等的兩組，一組設(shè)為模型組，另一組灌服F設(shè)為治療組，一段時間后檢測相關(guān)指標(biāo)，結(jié)果如圖3所示。

圖3 高尿酸血癥大鼠灌服F物質(zhì)的實驗結(jié)果

回答下列問題：

（1）與分泌蛋白相似，URAT1和GLUT9在細(xì)胞內(nèi)的合成、加工和轉(zhuǎn)運(yùn)過程需要_______及線粒體等細(xì)胞器（答出兩種即可）共同參與。腎小管細(xì)胞通過上述蛋白重吸收尿酸鹽，體現(xiàn)了細(xì)胞膜具有________的功能特性。原尿中還有許多物質(zhì)也需借助載體蛋白通過腎小管的細(xì)胞膜，這類跨膜運(yùn)輸?shù)木唧w方式有__________。

（2）URAT1分布于腎小管細(xì)胞刷狀緣（圖4），該結(jié)構(gòu)有利于尿酸鹽的重吸收，原因是__________。

圖4 URAT1分布示意圖

（3）與空白對照組（灌服生理鹽水的正常實驗大鼠）相比，模型組的自變量是_______。與其他兩組比較，設(shè)置模型組的目的是___________。

（4）根據(jù)尿酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白檢測結(jié)果，推測F降低治療組大鼠血清尿酸鹽含量的原因可能是________，減少尿酸鹽重吸收，為進(jìn)一步評價F的作用效果，本實驗需要增設(shè)對照組，具體為___________________。

參考答案：（1）核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體 選擇透過性 協(xié)助擴(kuò)散、主動運(yùn)輸

（2）腎小管細(xì)胞刷狀緣形成很多突起，增大吸收面積

（3）尿酸氧化酶活性低 排除無關(guān)變量干擾，確保血清尿酸鹽含量降低是F作用的結(jié)果

（4）F抑制轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白URAT1和GLUT9基因的表達(dá) 高尿酸血癥大鼠灌服E

解析：本題以高尿酸血癥的治療原理為背景設(shè)問，第（1）～（3）問屬于對知識的識記、理解和應(yīng)用，屬于低階思維。第（4）問需要學(xué)生根據(jù)尿酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白檢測結(jié)果，推測F降低治療組大鼠血清尿酸鹽含量的可能原因，對實驗結(jié)果進(jìn)行分析才能作答。為進(jìn)一步評價F的作用效果，需要增設(shè)對照組。如何設(shè)計實驗才能對藥物F功效進(jìn)行科學(xué)評價？這既能體現(xiàn)學(xué)生評價決策能力，更能考查學(xué)生創(chuàng)造性思維能力，屬于對學(xué)生高階思維能力的考查。

2 教學(xué)建議

2021年廣東高考生物試卷中考查學(xué)生高階思維能力的試題還有很多。不難發(fā)現(xiàn)，新高考模式下對學(xué)生高階思維能力的考查力度明顯有所增加。這就要求教師在今后教學(xué)中改變教學(xué)策略，加強(qiáng)對學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)。

2.1 充分挖掘教材，培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力

教材是教師進(jìn)行教學(xué)的依據(jù)。教材中的素材多種多樣，有一些是直接呈現(xiàn)結(jié)論的，也有很多是需要經(jīng)過分析才能得出結(jié)論的。例如，2004年版人教版生物學(xué)必修1第四章第一節(jié)的“資料分析”要求學(xué)生分析水稻培養(yǎng)液和番茄培養(yǎng)液中離子濃度的實驗結(jié)果，得出“細(xì)胞對離子的吸收具有選擇透過性”的結(jié)論。教材中還有對實驗設(shè)計方案的科學(xué)性進(jìn)行評價的內(nèi)容，如2004年版人教版生物學(xué)必修3第三章第一節(jié)的“技能訓(xùn)練”要求學(xué)生對生長素極性運(yùn)輸?shù)膶嶒炘O(shè)計進(jìn)行評價，找出不足并加以糾正，從而完善實驗方案。教材中也包含培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的內(nèi)容，如2004年版人教版生物學(xué)必修3第五章第五節(jié)的“設(shè)計并制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性”不僅能培養(yǎng)學(xué)生動手操作技能，更能培養(yǎng)學(xué)生在解決實際問題中的創(chuàng)造性思維能力。

2.2 充分利用習(xí)題培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力

高中生物教材課后習(xí)題中的許多拓展題也是培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力的良好材料。教師應(yīng)該充分利用這些習(xí)題培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力。例如，2004年版人教版生物學(xué)必修2第五章第一節(jié)課后練習(xí)的拓展題：“癌細(xì)胞的特點之一是能進(jìn)行無限增殖，醫(yī)學(xué)上通常使用一定量的輻射或化學(xué)藥劑對癌癥病人進(jìn)行放療或化療。請分析這種治療的原理及可能產(chǎn)生的副作用?！苯處熇眠@樣的開放性習(xí)題，既能培養(yǎng)學(xué)生的分析問題的能力，也能培養(yǎng)學(xué)生對治療方案的客觀評價和決策能力及創(chuàng)造性思維能力。歷年高考生物試卷中也不乏優(yōu)質(zhì)的高階思維能力考查的試題，教師可以將這些試題收集、整理，充分利用這些習(xí)題培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。

2.3 理論聯(lián)系實際培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力

理論聯(lián)系實際是教學(xué)的一項基本原則，也是培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力的重要方法。當(dāng)下新冠疫情肆虐全球，疫苗接種是預(yù)防新冠肺炎的主要舉措。教師可結(jié)合這一社會實際情景進(jìn)行設(shè)問：疫苗類型至少有滅活疫苗和基因工程疫苗兩大類。這兩類疫苗分別是怎樣生產(chǎn)的？它們的效果和安全性又如何？近日，首個國產(chǎn)新冠“特效藥”剛剛通過國家藥監(jiān)局緊急審批，臨床數(shù)據(jù)顯示其可以將病人的住院和死亡風(fēng)險降低80%?！疤匦帯币种菩鹿诓《镜脑砜赡苁鞘裁?？教師結(jié)合現(xiàn)實生活中的實例，引導(dǎo)學(xué)生思考、分析、評價、創(chuàng)造，更能培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力，同時還能大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣和成就感。

總之，新時代和新高考呼喚教學(xué)要關(guān)注學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)。教師要順應(yīng)時代要求，調(diào)整教學(xué)策略，注重知識傳授的同時，做好學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)，從而全面提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。