基于學(xué)科核心素養(yǎng)的生物學(xué)試題評析

基于學(xué)科核心素養(yǎng)的生物學(xué)試題評析摘要近年來，生物高考題的命制突出學(xué)科核心素養(yǎng)的考查，淡化了學(xué)生死記硬背，重視科學(xué)實驗，突出能力和品格的培養(yǎng)，強調(diào)學(xué)科的育人價值。在教育教學(xué)實踐中，教師要從課前準(zhǔn)備、課堂教學(xué)、試題命制和分析等環(huán)節(jié)凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)的滲透和育人價值的實現(xiàn)，以適應(yīng)新課程理念和新時代的教育要求。本文闡述了在生物學(xué)試題評講課中滲透學(xué)科核心素養(yǎng)的幾點思考，以供教學(xué)參考。關(guān)鍵詞學(xué)科核心素養(yǎng)試題評析空間結(jié)構(gòu)科學(xué)思維模型分析實驗設(shè)計學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確的價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任四個維度［1。］生物學(xué)試題評講課不僅是提高學(xué)生學(xué)業(yè)水平和應(yīng)試能力的重要環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑。以下從四個方面闡述了試題評析課中如何滲透學(xué)科核心素養(yǎng)，挖掘試題評析課的育人價值。1知識拓展法滲透學(xué)科核心素養(yǎng)結(jié)構(gòu)和功能觀是最基本的生命觀念，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能相統(tǒng)一就是一個典型的例子。氨基酸的排列順序是決定蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的主要因素，僅僅通過教材內(nèi)容很難理解結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系。在評講試題時對相關(guān)的知識背景進行拓展，能使學(xué)生更深刻地理解結(jié)構(gòu)和功能相統(tǒng)一的觀點。【例1】科學(xué)家使用巰基乙醇和尿素處理牛胰核糖核酸酶（一種蛋白質(zhì)），可以將該酶去折疊轉(zhuǎn)變成無任何活性的無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)。若通過透析的方法除去導(dǎo)致酶去折疊的尿素和巰基乙醇，再將沒有活性的酶轉(zhuǎn)移到生理緩沖溶液中，經(jīng)過一段時間以后，發(fā)現(xiàn)核糖核酸酶活性得以恢復(fù)。下列敘述正確的是（）由于巰基乙醇和尿素處理破壞了蛋白質(zhì)中的肽鍵，故該酶失去了活性該蛋白質(zhì)的氨基酸序列可以決定蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)這個實驗證明結(jié)構(gòu)并不一定決定功能這個實驗說明蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)從根本上講是由外界環(huán)境決定的【解析】該題答案為B。學(xué)生可能存在疑惑：多肽鏈的氨基酸序列是如何決定蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)；在使用巰基乙醇和尿素處理牛胰核糖核酸酶的前后，牛胰核糖核酸酶的氨基酸序列并沒有發(fā)生變化，那么，在氨基酸序列不變的情況下蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)為什么會發(fā)生變化。要徹底的理解這兩個問題，首先要認(rèn)識到影響蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)的因素有多肽中氨基酸的數(shù)目、種類、排列順序及多肽的空間結(jié)構(gòu)，實質(zhì)上只有兩個因素即氨基酸的排列順序和多肽鏈的空間結(jié)構(gòu)。知識拓展：關(guān)于氨基酸的排列順序和蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系可以通過下面圖示（如圖1）來說明。圖1氨基酸的序列不同，實質(zhì)上是多肽鏈中氨基酸R基團的排列順序不同，R基團之間要形成復(fù)雜的相互作用，例如鹽鍵（圖1中a）、氫鍵（圖1中b）、疏水作用（圖1中c）、范德華力（圖1中d）和二硫鍵（圖1中e）等。由于R基團的相互作用，導(dǎo)致不同位置的R基團相互吸引或排斥，使得多肽鏈必須按照特定的方式盤曲折疊，形成復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。其次，即使氨基酸序列不變的情況下環(huán)境因素也影響多肽的空間結(jié)構(gòu)，如有機溶劑、溫度、PH、重金屬和紫外線因素等，因為這些因素能影響或破壞R基團的相互作用，從而使多肽鏈的折疊方式發(fā)生改變，影響蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。在蛋白質(zhì)分子與其他分子相互作用的過程中，依賴于分子間空間結(jié)構(gòu)的相互誘導(dǎo)或契合，因而特定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子表現(xiàn)出特定功能。2錯題評析法滲透學(xué)科核心素養(yǎng)

生物資料繁多，試題編制中常出現(xiàn)錯題、錯析和錯答等現(xiàn)象。在試題評講中利用錯題錯析為資源引導(dǎo)學(xué)生思考分析其錯誤的原因，訓(xùn)練思維的嚴(yán)密性和邏輯性，能很好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維?！纠?】下圖（如圖2）是某家系甲、乙、丙三種單基因遺傳病的系譜圖，其控制基因分別用A、a,B、b和D、d表示。甲病是伴性遺傳病，11-7不攜帶乙病的致病基因，在不考慮家系內(nèi)發(fā)生新的基因突變的情況下，以下分析錯誤的是（）止:常劈件lE-ft女性朵甲端血慳恣乙端出性圖2A甲病為伴X染色體顯性遺傳II-6的基因型是DDXABXab或者DdXABXabIII-15和III-16結(jié)婚，所生的子女患乙病的概率是1/8III-13患兩種遺傳病的原因是II-6減數(shù)分裂時，發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變異，形成的XAb雌配子【解析】原題答案為D。首先是判斷遺傳方式，不考慮XY染色體的同源區(qū)段上的伴性遺傳。根據(jù)題意，可推理確定甲為伴X顯性遺傳、乙病為伴X隱性遺傳、丙病為常染色體隱性遺傳。l-1為XabY，所以II-6含有Xab，I-7不攜帶乙病的致病基因，進一步根據(jù)子代的表現(xiàn)型確定II-6的基因型是XABXab，AB正確；II-6的基因型是XABXab，但該夫婦的子代有患兩病的男孩（XAbY），說明II-6能產(chǎn)生的XAb配子，這是由于II-6的卵原細(xì)胞減數(shù)分裂時發(fā)生交叉互換的結(jié)果，屬于基因重組，D錯誤；11-6為XBXb，II-7為XbY，III-15為1/2XbXb、l/2XBXb,III—16為XbY，III-15和III-16的子代患乙病的基因型為XbY，其概率是1/2xl/4=l/8,C正確。然而經(jīng)過詳細(xì)地分析后發(fā)現(xiàn)C項的也是錯誤的，答案應(yīng)該為CD。在課堂上以C項為突破口，引導(dǎo)學(xué)生回答分析其錯誤的原因。C項分析：II-6（XABXab）減數(shù)分裂時，由于部分卵原細(xì)胞同源染色體的非姐妹染色單體發(fā)生交叉互換，所以能產(chǎn)生四種配子，即XAB、XAb、XaB、Xab，但這四種配子的比例并不相同。11-7為XaBY,III-15為不患甲病的女性，基因型只能是XaBXaB、XaBXab。由于II-6產(chǎn)生的XaB的配子（重組型）少于（親本型）的配子，所以III-15基因型XaBXaB所占的比例小于XaBXab所占的比例。綜上所述可知：111-15的基因型為XaBXaB<l>、為XaBXQl/2,111-16為XaBY，子代患乙病的基因型為X^Y,其概率大于1/8,C項錯誤。由于甲病和乙病同是伴X染色體遺傳，表現(xiàn)為連鎖關(guān)系，甲病和乙病對應(yīng)的2對等位基因是不能夠自由組合的，故不能單獨分析。由于III-15不患病，其乙病的基因型受到甲病基因型的影響，111-15的兩種基因型（XbXb、XBXb）不再是1：1，錯解的原因是沒有考慮到兩病之間是連鎖關(guān)系。3模型分析法滲透核心素養(yǎng)生物試題中往往展示各種模型，如物理模型、數(shù)學(xué)模型和概念模型。模型不僅能直觀的表達(dá)概念間的關(guān)系，還能提供必要的答題信息。通過模型的分析，挖掘其中的育人價值，培養(yǎng)學(xué)生的使命感和責(zé)任感，有利于形成良好的責(zé)任意識和社會擔(dān)當(dāng)?！纠?】2017年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予發(fā)現(xiàn)了控制晝夜節(jié)律的分子機制的三位科學(xué)家。褪黑素是哺乳動物和人類的松果體產(chǎn)生的一種內(nèi)源激素，其晚上分泌得多，白天分泌得少，具有調(diào)整睡眠的作用。如圖所示為光周期信號通過“視網(wǎng)膜f松果體”途徑對生物鐘的調(diào)控。請回答下列問題：Jtg2言一雹博^一松耕—褪r號1抑制I（1）結(jié)合圖中信息可知褪黑素的分泌是由反射活動產(chǎn)生的結(jié)果，此反射弧的效應(yīng)器是，調(diào)節(jié)生物鐘的中樞是。（2）褪黑素由松果體分泌后，經(jīng)運輸?shù)较虑鹉X視交叉上核，褪黑素會反過來影響下丘腦視交叉上核的活動，此過程中存在的調(diào)節(jié)是（3）有人喜歡長期熬夜玩手機或電腦，從而擾亂了生物鐘，推測其原因是。熬夜時還會導(dǎo)致免疫力下降，褪黑素能通過多種途徑來調(diào)節(jié)免疫功能，研究表明在淋巴細(xì)胞中含有特異性褪黑素受體，說明褪黑素能，從而影響免疫力。褪黑素是迄今發(fā)現(xiàn)的最強的內(nèi)源性自由基清除劑，防止細(xì)胞產(chǎn)生氧化損傷。由此可以看出，它和密切相關(guān)。青春期，褪黑素可抑制下丘腦—垂體—性腺軸，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，患松果體惡性腫瘤的兒童出現(xiàn)性早熟的現(xiàn)象，若將褪黑素注射到下丘腦，可下丘腦分泌相關(guān)激素，進而影響性腺的發(fā)育?！窘馕觥勘绢}在考察反射的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和負(fù)反饋調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，又緊密聯(lián)系生活實踐，是培養(yǎng)社會責(zé)任意識的有效途徑。該題對社會責(zé)任方面的滲透如下：型真光刺激感受器傳入神經(jīng)神經(jīng)中樞傳出神經(jīng)褪黑素制1白天分泌少，晚上分泌多，促進睡眠，光線抑制褪黑素的分泌。褪黑素影響免疫器官的生長發(fā)育,可以調(diào)節(jié)細(xì)胞免疫和體液免疫，以及調(diào)節(jié)多種細(xì)胞因子的活動。內(nèi)源性自由基清除齊U，保護DNA免受損傷，延緩細(xì)胞衰老，預(yù)防細(xì)胞癌變。會責(zé)任t晚上長時間玩手機或熬夜，會抑制褪黑素的分泌，影響睡眠，進而影響白天的學(xué)習(xí)和生活。教育學(xué)生養(yǎng)成良好的作息習(xí)熬夜時會抑制褪黑素的分泌，褪黑素調(diào)節(jié)免疫功能減弱，導(dǎo)致免疫功能下降，影響健教育學(xué)生正確認(rèn)識褪黑素保健品，充分認(rèn)識保健品的可能的副作用，按要求科學(xué)使用。如過多服用褪黑素，可能會抑制性慣?？怠T?？?。腺的發(fā)育?！緟⒖即鸢浮浚?）傳出神經(jīng)末梢及其支配的松果體下丘腦視交叉上核（SCN）（2）體液負(fù)反饋調(diào)節(jié)手機或電腦的光線抑制褪黑素的分泌，進而影響睡眠（3