科學高考生物科命題
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考試內容的改革是高考改革的重點和難點，加強對創新能力和實踐能力的考查是高考內容改革要考慮的重要方面。圍繞內容改革，生物學科對高考實驗能力的考查進行了探索，研究主要集中在生物高考對考生實驗能力的要求，以及生物高考實驗題目的設計等方面，并取得了一定的成果，而且這些成果在指導命題實踐的過程中，又得到了不斷的完善。
一、生物高考對考生實驗能力的要求
1)能獨立完成規定實驗的內容，包括理解實驗目的、原理、方法和操作步驟，掌握相關的操作技能，并能將規定實驗涉及的方法和技能進行綜合的運用。
2)具備驗證簡單生物學事實的能力，并能對實驗現象和結果進行解釋、分析和處理。
3)具有對一些生物學問題進行初步探究的能力，包括確認變量、做出假設和預期、設計可行的研究方案、處理和解釋數據、根據數據做出合理的判斷等。
4)能對一些簡單的實驗方案做出恰當的評價和修訂。
二、生物高考實驗題目的設計
為實現對實驗能力的考查，生物高考實驗題目的設計思路大致如下：
1考查內容貼近教材
這類題目考查的內容可能是規定實驗的原理、方法和步驟。因此對于規定實驗中的原理、方法和技能等希望考生能夠在理解的基礎上記住，如葉綠素能夠溶解在有機溶劑丙酮中，還原糖與斐林試劑發生反應可以生成磚紅色沉淀，顯微鏡的使用等。這類題目常常設置一個比較新的情景，但考查的卻是基本的原理或操作技能。
例1檢驗蘋果中是否有還原性糖，可選用的試劑是
A碘液B蘇丹Ⅲ染液
C雙縮脲試劑D斐林試劑
說明本題主要對實驗原理進行了考查。答案是D
例2取生長健壯的小麥根尖，經過解離、漂洗、染色、制片過程，制成臨時裝片，放在顯微鏡下觀察。欲觀察到細胞有絲分裂的前、中、后、末幾個時期
A應該選一個處于間期的細胞，持續觀察它從間期到末期的全過程
B如果在低倍鏡下看不到細胞，可改用高倍物鏡繼續觀察
C如果在一個視野中不能看全各個時期，可移動裝片從周圍細胞中尋找
D如果視野過暗，可以轉動細準焦螺旋增加視野的亮度
說明本題主要考查的是實驗方法和技能。答案是C
2設計實驗方案，驗證生物學事實
解答這類題目要求考生能夠將所學的實驗思想如對照的思想、方法、技能遷移到新情景中，并運用其解決問題。驗證的過程包括實驗設計、實驗材料的選取、對實驗現象和結果進行預測、解釋、分析和處理。解答這類題目需要實驗方面的知識，也需要生物學的一般知識，如減數分裂、光合作用、甲狀腺激素生理作用等。而在實驗結果解釋和分析方面需要更多的是生物學的一般知識，如驗證甲狀腺激素生理作用的實驗，其結果的預測和分析，更多需要的是甲狀腺激素生理作用的知識。
實驗設計題目的編寫需要考慮開放度的問題。一般來說，開放性程度大，有利于創新能力的考查，但不利于閱卷。高考生物學科的一般做法是，根據題目難度大小，對其答案給予不同程度的限制，如只要求學生寫出實驗方案的某幾個步驟，而不是所有步驟等。
例3胰高血糖素對小白鼠和人具有相同的生理作用。為了驗證“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”，請以小白鼠為實驗對象設計實驗步驟，預測和解釋實驗應出現的結果，并寫出實驗結論。
1)實驗材料和用具：
正常實驗小白鼠2只，生理鹽水，用生理鹽水配制的適宜濃度的胰高血糖素溶液，班氏糖定性試劑，注射器，試管，燒杯等。
2)實驗步驟：
(實驗提示：采用腹腔注射給藥，給藥劑量不作實驗設計要求：給藥1小時后，用注射器在小鼠膀胱處穿刺取尿液。)
3)實驗結果的預測、解釋和結論：
……
答案
1)實驗步驟：
(1)確定1只鼠為實驗鼠，腹腔注射胰高血糖素溶液；另一只鼠為對照鼠，腹腔注射等容量生理鹽水。
(2)將兩支試管分別編號為1號和2號，各加入等量的班氏糖定性試劑。
(3)給藥1小時后，對兩只小白鼠采尿液，實驗鼠尿液放入1號試管內，對照鼠尿液放入2號試管內。
(4)將兩支試管搖勻后，放入盛有開水的燒杯內加熱煮沸，待冷卻后，觀察兩支試管溶液顏色的變化。
2)實驗結果的預測、解釋和結論：
1號試管中應該出現磚紅色沉淀，表明實驗鼠尿液中有葡萄糖；2號試管中仍為藍色溶液，表明對照鼠尿液中無葡萄糖。
實驗結論：實驗鼠血糖升高，超過一定數值而出現糖尿，是胰高血糖素具有升高血糖的生理作用所引起的。
說明本題考查學生驗證簡單生物學事實，并能對實驗現象和結果進行解釋、分析和處理的能力。
3設計實驗方案，獲得新知識——對科學探究能力的考查
隨著高中課程改革的深入，科學探究能力被寫進了《普通高中生物課程標準》和《考試大綱》。科學探究能力包括的內容非常廣，通常認為包括提出問題、做出假設、制定計劃、實施實驗方案、收集證據、得出結論、表達和交流等方面。從這個角度說，高考中的實驗設計、實驗結果的預測、解釋和分析、收集研究對象的信息、歸納總結出規律性的認識以及對實驗過程、結果的表達和交流能力都屬于科學探究能力的范疇。
需要強調的是，在生物高考命題中提到的“科學探究能力”主要指對未知問題的研究，是在這個前提下的“確認變量、做出假設和預期、設計可行的研究方案、處理和解釋數據、根據數據做出合理的判斷等。”題目的設計常常是在不給出“結論”，或者“結論”是不確定的前提下進行的，如探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通過人工膜?探究影響酶活性的因素。探究校園不同區域空氣中細菌的含量及合適的消毒途徑等。筆者認為按照這樣思路設計的題目才是考查科學探究能力的典型題目，見例題4。
但對于這類題目“結果預測與分析”部分的答案，應該以討論的方式給出似乎更合理。如就例4來說，應該討論水稻種子的萌發率增加、減少、不變三種情況，進而得出重金屬污染液對種子的萌發有促進、抑制或沒有影響的結論。對幼苗生長的影響也應該這樣討論，而不應該給出一個確切的結論，因為這個實驗畢竟考生沒有實際操作過。
例4研究性學習小組的同學在某電鍍廠排水口采集重金屬污染液1000mL。利用以下實驗材料和器材設計實驗，探究不同濃度重金屬污染液對水稻種子萌發和生長的影響。
實驗材料和器材：水稻種子、試管、培養皿、紗布、尺子(100mm)、蒸餾水、恒溫光照培養箱（溫度設定為28℃、光強度為2000Lux)(實驗材料和器材的數量不限)
根據給出的實驗材料和器材請設計實驗方法和步驟、預測實驗結果并做出分析。
1)方法和步驟：
……
2)結果預測和分析：
說明本題考查的是科學探究能力。這是廣東2005年高考生物題。
答案
1)方法和步驟：
(1)用蒸餾水將重金屬污染液逐級稀釋10、102、103、104倍(稀釋過程中pH值的變化可不作考慮)，獲得4種不同濃度的污染液；
(2)挑選籽粒飽滿、大小一致的水稻種子250粒，隨機分成5組，50粒／組；
(3)取5只培養皿，墊上紗布；其中4只培養皿加入等體積的不同濃度重金屬污染液(浸潤紗布即可)，另1只培養皿加入等體積的蒸餾水作為對照；
(4)在每只培養皿的紗布上，均勻放置50粒水稻種子；
(5)將5只培養皿置于恒溫光照培養箱培養，每天實驗組補充等量的相應濃度重金屬污染液，對照組補充等體積的蒸餾水，以保持紗布的濕潤；
(6)1周后統計各組的發芽率；用尺子測量幼苗株高(或根長)，計算其平均值。
2)結果預測和分析：不同濃度的重金屬污染液對水稻種子的萌發均有抑制作用，隨著濃度的增加，萌發率逐漸降低；不同濃度的重金屬污染液對水稻幼苗的生長均有抑制作用，隨著濃度的增加，株高(或根長)逐漸降低。
需要說明的是，一般認為，實驗是考查探究能力的典型載體、重要途徑，這當然沒有錯誤，但事實上，探究能力的考查不僅僅局限于實驗，應該說，凡需要考生去探索而不是靠機械記憶得出結論的題目都可以考查學生的探究能力。如需要考生經過資料分析，找出證據，得出結論等過程回答的題目都應該屬于考查探究能力的試題，見例2。即使實驗也不是全部都能考查學生的探究能力。也就是說，探究可以是基于實驗的，也可以是基于資料的。
例5關于生命起源的問題至今仍是科學家們不斷探索的問題。1953年，美國學者米勒(SLMiller)進行了模擬實驗，開辟了通過實驗研究生命起源的新途徑。20世紀60年代以來，相繼發現了一些新的科學事實。1969年“阿波羅11號”登月成功，經研究揭示，月球表面的許多環形山是隕石坑。它們是在月球剛形成時被大量天體撞擊造成的。這表明太陽系初期，天體碰撞頻繁，地球也不會例外。可以推測，那時地殼比較脆弱，到處火山爆發，地球表面溫度極高，即使有少量的CH4和NH3放出，也會立刻被高溫和極強的紫外輻射裂解為CO2、H2和N2。
20世紀70~80年代，科學家發現了35億年前的、由多細胞組成的、結構較復雜的絲狀微化石。由此可推斷，生命起源可能在40多億年前就已經發生，那時地球剛形成不久。
天文學家已發現了數十種星際分子(是指存在于星際空間的分子)，它們大多是有機化合物。1969年墜落在澳大利亞麥啟遜鎮的隕石中含有氨基酸……
結合米勒的實驗，指出以上資料哪些不支持米勒實驗的結論，請簡要說明。(不超過250字)
答案
米勒模擬原始地球的條件，用CH4、NH3等合成了氨基酸等小分子有機物，證實在生命起源的過程中，在原始地球的條件下，由原始大氣中的無機小分子生成有機小分子物質是可能的。
資料表明，早期地球表面溫度極高，原始大氣中不可能存在CH4、NH3等物質，因此，這一資料不支持米勒實驗的結論。
資料還顯示，星際分子大多數是有機物，所以，地球上最早出現的有機物可能來自星際分子，而不是來自地球，這對米勒實驗證實的結論也提出挑戰。
說明這是1999年高考生物卷中的第50題。
普通高中新課程標準頒布以來，尤其是在實驗省實施以來，教師們經常詢問的一個問題是，新課程的基本理念將在高考試題中如何體現?按照《普通高中生物課程標準(實驗)》的說法，新課程的理念主要包括提高生物科學素養、面向全體學生、倡導探究性學習以及注重與現實生活的聯系四個方面。而教師們關注的主要是，科學探究能力在生物高考中如何考查的問題。
應該說，探究能力的考查，在高考試卷中早就存在，并不是一個新東西。為什么這樣說呢?因為從科學探究過程的實質看，科學探究就是獲取知識的過程，包含觀察、實驗、分析和推理等方面的內容，而這些內容在高考試題中都考查過。那么為什么對探究能力還感到陌生呢?可能是因為在過去的歲月中，我們的教育比較重視科學知識的傳授，也就是強調自然科學的事實、概念、原理、定律、假說、理論及模型等靜態部分的時候比較多，對自然科學的另一面也就是科學探究這一動態部分的內容不是十分重視。盡管當時的《教學大綱》《教材》中也有觀察、實驗、分析、推理等內容，但在相應的教學資料中沒有像今天這樣明確地提出“科學探究能力”這一說法。事實上，科學知識和科學探究是科學不可分割的兩個方面，科學知識是科學探究的結果，科學知識的積累和發展依賴于科學探究過程。因此生物科高考命題不能將自然科學的動態和靜態這兩個部分分開。體現對科學事實、概念和原理，體現對科學探究過程的考查是生物高考命題一貫應該堅持的。因此，那種認為，只要背背生物學事實和結論就可以學好生物學，就可以在考試中得高分的想法是站不住腳的。
4設計實驗，評價題目所給方案
這類題目綜合考查了生物學一般知識、實驗方法和技術。解答這類題目需要考生首先在自己頭腦里形成一個實驗方案，然后把自己的方案與題目提供的方案進行比較，之后提出自己的觀點和想法。
例6為驗證“鎂是植物生活的必需元素”，三位同學進行了實驗設計，下列是實驗的基本思路。請分別指出這三個實驗思路能否達到實驗目的，為什么?再寫出你的設計思路。
1)實驗一：取生長狀況一致的大豆幼苗，用符合實驗要求的容器進行培養。對照組容器內只盛有蒸餾水，實驗組盛有用蒸餾水配制的鎂鹽溶液。兩組置于相同的適宜條件下培養，并對溶液通氣，觀察比較兩組植物的生長發育情況。
2)實驗二：取生長狀況一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中(砂性土壤肥力均勻，容器符合實驗要求)，對照組澆以蒸餾水，實驗組澆以用蒸餾水配制的鎂鹽溶液。兩組置于相同的適宜條件下培養，觀察比較兩組植物的生長發育情況。
3)實驗三：取生長狀況一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中(砂性土壤肥力均勻，容器符合實驗要求)，對照組澆以含有植物必需的各種元素的完全營養液，實驗組澆以不含鎂離子的完全營養液。兩組置于相同的適宜條件下培養，觀察比較兩組植物的生長發育情況。
4)下面由你進行實驗設計，請寫出你的設計思路。
說明這道題要求學生評價三個實驗方案。
答案
1)不能，因為蒸餾水和鎂鹽溶液均缺乏植物必需的礦質元素而使兩組植物生長均不正常。
2)不能，因為兩組容器內的砂性土壤中都可能含有鎂離子。
3)不能，因為兩組容器內的砂性土壤中都可能含有鎂離子。
4)取生長狀況一致的大豆幼苗，用符合實驗要求的容器，對照組盛有含植物必需的各種礦質元素的完全營養液，實驗組盛有不含鎂離子的完全營養液。兩組置于相同的適宜條件下培養，并對溶液通氣，觀察比較兩組植物的生長發育情況。
