试论科学思维在高考生物学试题的渗透及培养策略
余中宾黄文文黄涛
摘要以2021年全国I卷生物试题为例，分析科学思维在高考生物学试题中的渗透体现，并阐述科学思维在高中生物学教学中的培养策略。
关键词科学思维高考生物试题培养策略
中图分类号G633.91
文献标志码B
科学思维是基于生物学事实和证据，运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，对生命规律本质的判断及其相互关系的解释，以及对生命现象发展变化做出预测具有重要意义，是建构生物学概念、形成生命观念的重要方式。科学思维所包含的批判质疑、勇于探究的科学精神，是学生适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是高考生物的重要考查方向。与识记基础知识、并在特定情境中进行应用和判断相比，科学思维在试题中考查更注重依据题设的生物学情境中事实、证据，进行演绎推理、归纳综合，创造性、批判性地解决问题和验证解答的过程，并最终得出结论。近几年考查科学思维的试题的分布和分值都很平稳（表1），但是从答题和实际得分的反馈情况来看，学生作答普遍停留在强行的机械记忆层面，逻辑混乱，表述不清，往往答非所问，科学思维的渗透和运用亟待提升。
12021年全国I卷中考查科学思维生物试题的分析
2021年全国I卷生物试题对科学思维的考查与往年一致，有选择题和非选择题。选择题强调了以题设信息为依据，对选项表述中推理的过程或结论进行判断。
[例1]5.在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是（）
A.与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌
参考答案：D。
分析：此题可从结构和功能适应观角度审视，DNA是使细菌具有转化功能和细菌形态特征的结构基础。多糖荚膜是S型菌的结构，具有抵抗宿主吞噬细胞的的吞噬，有利于细菌的生存和繁殖的功能;DNA是遗传物质，通过指导蛋白质的合成控制生命活动，使R型菌具有了S型菌的特征。这个过程属于一般推理过程。依据蛋白质变性后不可恢复，DNA在高温处理后能恢复活性的原理，蛋白质不受DNA酶影响，DNA被DNA酶处理后会失去活性，不再具有转化的功能，体现了类比判断思维。
[例2]6.某种二倍体植物的n个不同性状由n对独立遗传的基因控制（杂合子表现显性性状）。已知植株A的n对基因均杂合。理论上，下列说法错误的是（）
A.植株A的测交子代会出现2n种不同表现型的个体
B.n越大，植株A测交子代中不同表现型个体数目彼此之间的差异越大
C.植株A测交子代中n对基因均杂合的个体数和纯合子的个体数相等
D.n≥2时，植株A的测交子代中杂合子的个体数多于纯合子的个体数
参考答案：B。
分析：本题是典型的依据构建数学模型进行分析和判断的。利用乘法原理的数学模型解释多对独立遗传的基因遗传后代多样性特点是重要的科学思维。在每一对基因完全显性的前提下，具有独立遗传的多对基因的植株测交产生后代的种类及比例是由配子种类及比例决定的，且表现型和基因型是一一对应，测交子代种类情况见表2。
由表2可知，n越大，测交子代的表现型的种类越多。但是，每一种子代的所占概率彼此相同，其数量是由子代总数决定的。
另外，第32题的遗传设计杂交实验中，黄体雌果蝇（XaXa）的两个亲本都能产生Xa配子，从亲代产生配子的种类及比例是解决遗传子代种类及表现型问题的关键思维角度，是创新思维的体现。数学思维的乘法原理是解决多对独立遗传基因的个体杂交后代概率问题的有效方法，例如32（2）题中（3∶1）（1∶1）=3∶1∶3∶1。
[例3]29.生活在干旱地区的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脫羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：
（2）气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止，又能保证正常进行。
（3）若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。（简要写出实验思路和预期结果）。
参考答案：（2）水分过度散失光合作用（暗反应）（3）实验思路：取若干生理状态相同的植物甲，平均分为A、B两组并于夜晚测定其细胞液pH。将A组置于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培养，其他条件保持相同且适宜。一段时间后，分别测定A、B两组植物夜晚细胞液的pH并记录。预期结果：A组pH