熊連翔(四川省綿陽市教育科學(xué)研究所 四川綿陽 621000)
隨著中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究成果的發(fā)布,高考改革率先推進(jìn)核心素養(yǎng)在基礎(chǔ)教育階段的落實,通過高考評價體系確立“立德樹人、服務(wù)選拔、導(dǎo)向教學(xué)”的積極作用。高考試題又怎樣導(dǎo)向教學(xué)?以近3年高考新課標(biāo)全國卷中核酸和蛋白質(zhì)考點的試題為例,闡述如何分析高考試題,引導(dǎo)中學(xué)生物學(xué)教學(xué)。
表1 與核酸和蛋白質(zhì)知識相關(guān)的考點內(nèi)容及考綱要求
[高考解讀]分子生物學(xué)的發(fā)展促使細(xì)胞生物學(xué)的研究進(jìn)入了分子水平,其中核酸和蛋白質(zhì)是2 類最重要的生物大分子,分別承擔(dān)生命活動的重要功能又密切聯(lián)系。從《考試大綱》要求來看,均屬最高Ⅱ級(理解所列知識和其他相關(guān)知識之間的聯(lián)系和區(qū)別,并能在較復(fù)雜的情境中綜合運用其進(jìn)行分析、判斷、推理和評價)[1]要求,直接或間接涉及了教材至少10 個考點內(nèi)容。
[教學(xué)導(dǎo)向]核酸和蛋白質(zhì)是中學(xué)細(xì)胞生物學(xué)最基本的知識,不僅是學(xué)習(xí)其他模塊的基礎(chǔ),還反映了細(xì)胞生物學(xué)研究的新進(jìn)展及相關(guān)的實際應(yīng)用。教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生在微觀層面上,更深入地理解生命的本質(zhì),了解生命的物質(zhì)性和生物界的統(tǒng)一性,有助于生命觀念的形成。通過核酸和蛋白質(zhì)的有關(guān)實驗與探究,掌握科學(xué)探究的基本思路和方法,提高實踐能力和團(tuán)隊合作、勇于創(chuàng)新的能力[2]。
表2 近3年新課標(biāo)全國卷中核酸和蛋白質(zhì)考點統(tǒng)計
[高考解讀]核酸和蛋白質(zhì)知識考點,每年考,每卷考,每卷平均涉及3 道題,可謂高頻考點;分值平均每套不低于10 分,而且有逐年增加的趨勢??疾樾问匠R娪谶x擇題、大題的個別設(shè)問中,甚至整個大題集中考查,例如2017年全國卷Ⅰ的第29 題(10 分)考查核酸,2018年全國卷Ⅲ的第30 題(10 分)考查蛋白質(zhì)。
[教學(xué)導(dǎo)向]作為高考熱點核酸和蛋白質(zhì),都是以碳鏈為骨架形成的復(fù)雜的生物大分子,涉及的基本概念、術(shù)語等比較多,甚至有的較為抽象,例如DNA 復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等過程。因此,在教學(xué)中教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)新穎有效的問題情境,鼓勵學(xué)生積極思考,主動表達(dá),探尋生命活動規(guī)律的本質(zhì)。
3.1 選擇題直接考查有關(guān)核酸知識
[高考真題](2017年全國卷Ⅲ)下列關(guān)于真核細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄的敘述,錯誤的是( )。
A.tRNA、rRNA 和mRNA 都從DNA 轉(zhuǎn)錄而來
B.同一細(xì)胞中兩種RNA 的合成有可能同時發(fā)生
C.細(xì)胞中的RNA 合成過程不會在細(xì)胞核外發(fā)生
D.轉(zhuǎn)錄出的RNA 鏈與模板鏈的相應(yīng)區(qū)域堿基互補(bǔ)
[高考解讀]A.轉(zhuǎn)錄概念是以DNA 一條鏈為模板,以核糖核苷酸為原料,合成RNA(tRNA、rRNA 和mRNA)的過程,A 正確;B.細(xì)胞中不同的RNA 由不同的基因獨立轉(zhuǎn)錄而來,所以2 種RNA的合成有可能同時發(fā)生,B 正確;C.細(xì)胞中的RNA合成場所,有少數(shù)在細(xì)胞質(zhì)的線粒體和葉綠體中進(jìn)行,C 錯誤;D.轉(zhuǎn)錄是以DNA 一條鏈為模板,嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對原則,所以D 正確;故本題答案選C。
[教學(xué)導(dǎo)向]以RNA 為核心構(gòu)建基礎(chǔ)知識網(wǎng)絡(luò)。涵蓋RNA 的組成(元素,單位的組成及種類);RNA 的分類(tRNA、rRNA 和mRNA 的相同點和區(qū)別);RNA 的來源、分布及功能;RNA 與DNA 的相同點、區(qū)別及聯(lián)系。區(qū)別遺傳信息的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程、場所、條件等基礎(chǔ)知識。在教學(xué)中夯實基礎(chǔ),注重知識的重構(gòu),注重學(xué)科內(nèi)基礎(chǔ)知識的綜合。
3.2 選擇題直接考查有關(guān)蛋白質(zhì)知識
[高考真題](2018年全國卷Ⅱ)下列關(guān)于人體中蛋白質(zhì)功能的敘述,錯誤的是( )。
A.漿細(xì)胞產(chǎn)生的抗體可結(jié)合相應(yīng)的病毒抗原
B.肌細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)參與肌肉收縮的過程
C.蛋白質(zhì)結(jié)合Mg2+形成的血紅蛋白參與O2運輸
D.細(xì)胞核中某些蛋白質(zhì)是染色體的重要組成成分
[高考解讀]A.病毒等病原體表面的抗原能引起體液免疫產(chǎn)生抗體并特異性結(jié)合,A 正確;B.肌肉細(xì)胞中的肌動蛋白參與肌肉收縮的過程,B 正確;C.蛋白質(zhì)結(jié)合Fe2+形成的血紅蛋白參與O2運輸,C 錯誤;D.細(xì)胞核中染色體(質(zhì))主要由DNA和蛋白質(zhì)組成,D 正確;故本題答案選C。
[教學(xué)導(dǎo)向]樹立結(jié)構(gòu)與功能觀,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)多樣性導(dǎo)致功能的多樣性。對人體蛋白質(zhì)的功能多樣性進(jìn)行比較歸納,例如結(jié)構(gòu)蛋白(染色體的成分、肌動蛋白),運輸作用的血紅蛋白,免疫作用的抗體,調(diào)節(jié)作用的胰島素、生長激素等實例。思考蛋白質(zhì)功能多樣性的深層次原因。注重運用科學(xué)思維方法培養(yǎng)解決實際問題的能力。
3.3 選擇題融合考查核酸和蛋白質(zhì)知識
[高考真題](2018年全國卷Ⅰ)生物體內(nèi)的DNA 常與蛋白質(zhì)結(jié)合,以DNA—蛋白質(zhì)復(fù)合物的形式存在。下列相關(guān)敘述錯誤的是( )。
A.真核細(xì)胞染色體和染色質(zhì)中都存在DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物
B.真核細(xì)胞的核中有DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物,而原核細(xì)胞的擬核中沒有
C.若復(fù)合物中的某蛋白參與DNA 復(fù)制,則該蛋白可能是DNA 聚合酶
D.若復(fù)合物中正在進(jìn)行RNA 的合成,則該復(fù)合物中含有RNA 聚合酶
[高考解讀]A.真核細(xì)胞的染色體(質(zhì))是同樣的物質(zhì)(主要由DNA 和蛋白質(zhì)組成)在不同時期的2 種存在狀態(tài),A 正確;B.原核細(xì)胞的擬核DNA進(jìn)行復(fù)制或者轉(zhuǎn)錄的過程中,需要解旋酶和聚合酶,這些酶都是蛋白質(zhì),因此有DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物,故B 錯誤;C.DNA 復(fù)制需要解旋酶、DNA 聚合酶等,因此復(fù)合物的某些蛋白質(zhì)可能是DNA 聚合酶,C 正確;D.若復(fù)合物中正在進(jìn)行RNA 的合成,屬于轉(zhuǎn)錄過程,轉(zhuǎn)錄需要RNA 聚合酶等,D 正確;故本題答案選B。
[教學(xué)導(dǎo)向]高考命題增強(qiáng)綜合性,試題突出知識體系的完整性和知識間的聯(lián)系,考查學(xué)生綜合素質(zhì)和學(xué)科素養(yǎng),要求學(xué)生能基于試題的情境深入思考,整合所學(xué)知識得出結(jié)論。因此,教學(xué)中要理清核酸(DNA 和RNA)與蛋白質(zhì)知識之間的關(guān)系(表3),培養(yǎng)學(xué)生綜合運用學(xué)科知識、思維方法多角度地發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。
表3 核酸(DNA 和RNA)與蛋白質(zhì)知識之間的關(guān)系
3.4 核酸與蛋白質(zhì)大題考查
[高考真題](2017年全國卷Ⅰ)根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成,可將病毒分為RNA 病毒和DNA病毒2 種類型。有些病毒對人類健康會造成很大危害,通常一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。假設(shè)在宿主細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換,請利用放射性同位素標(biāo)記的方法,以體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞等為材料,設(shè)計實驗以確定一種新病毒的類型,簡要寫出1)實驗思路,2)預(yù)期實驗結(jié)果及結(jié)論即可(要求:實驗包含可相互印證的甲、乙2 個組)。
[高考解讀]本題考查實驗思路設(shè)計的開放性試題,背景知識源于教材的噬菌體侵染細(xì)菌的經(jīng)典實驗,主要考查學(xué)生獨立思考和科學(xué)闡釋實驗結(jié)論的能力。1)利用DNA 和RNA 分別特有堿基T 和U,在被放射性同位素標(biāo)記堿基U 的培養(yǎng)基中培養(yǎng)宿主細(xì)胞(甲組);在被放射性同位素標(biāo)記堿基T 的培養(yǎng)基中培養(yǎng)宿主細(xì)胞(乙組),使宿主細(xì)胞含有放射性,再用病毒去侵染2 組宿主細(xì)胞,看子代病毒是否含有放射性。2)若甲組收集的病毒有放射性,乙組無,即為RNA 病毒;反之為DNA 病毒。
[教學(xué)導(dǎo)向]高考實驗命題增強(qiáng)探究性和開放性,考查學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力??茖W(xué)探究方案的設(shè)計,深刻考量學(xué)生理性思維、嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計、科學(xué)闡釋實驗結(jié)論能力。學(xué)生的理性思維、科學(xué)探究是一種能力,是在分析和解決具體問題的過程中逐漸培養(yǎng)出來的。目前很多教學(xué)對教材中的科學(xué)探究性實驗大多停留在死記硬背的層面,從而在考試中會出現(xiàn)大量的生搬硬套的現(xiàn)象。因此,課堂教學(xué)中應(yīng)將實驗教學(xué)落到實處,不僅讓學(xué)生知道生物科學(xué)史上的重要實驗結(jié)論,更要通過這些史實研究過程培養(yǎng)學(xué)生的理性思維能力和科學(xué)探究方法在課堂教學(xué)中的達(dá)成;不僅要訓(xùn)練學(xué)生對實驗探究試題的邏輯思維、表達(dá)能力,更要在日常教學(xué)中創(chuàng)設(shè)條件,組織以探究為特點的主動學(xué)習(xí),將教材中的重要概念和核心知識融入到學(xué)生的探究學(xué)習(xí)過程中,幫助學(xué)生形成理性思維的習(xí)慣,提高學(xué)生實驗設(shè)計能力和科學(xué)探究能力。
[高考真題2](2018年全國卷Ⅲ)回答下列與蛋白質(zhì)相關(guān)的問題:
1)生物體中組成蛋白質(zhì)的基本單位是____,在細(xì)胞中合成蛋白質(zhì)時,肽鍵是在____這一細(xì)胞器上形成的。合成的蛋白質(zhì)中有些是分泌蛋白,如____(填“胃蛋白酶”“逆轉(zhuǎn)錄酶”或“酪氨酸酶”)。分泌蛋白從合成至分泌到細(xì)胞外需要經(jīng)過高爾基體,此過程中高爾基體的功能是_______。
2)通常,細(xì)胞內(nèi)具有正常生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)需要有正確的氨基酸序列和____結(jié)構(gòu),某些物理或化學(xué)因素可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性。通常,變性的蛋白質(zhì)易被蛋白酶水解,原因是_____。
3)如果DNA 分子發(fā)生突變,導(dǎo)致編碼正常血紅蛋白多肽鏈的mRNA 序列中一個堿基被另一個堿基替換,但未引起血紅蛋白中氨基酸序列的改變,其原因可能是________。
[高考解讀]1)生物體中組成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸;細(xì)胞中合成蛋白質(zhì)時,在核糖體上氨基酸之間脫水縮合形成肽鍵;胃蛋白酶是胞外酶屬于分泌蛋白,逆轉(zhuǎn)錄酶和酪氨酸酶屬于胞內(nèi)酶;分泌蛋白從合成至分泌到細(xì)胞外還需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工,再經(jīng)過高爾基體的進(jìn)一步加工、分類和包裝,最后形成分泌小泡轉(zhuǎn)運至細(xì)胞膜,以胞吐的方式分泌出去。2)細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)的肽鏈具有一定空間結(jié)構(gòu),某些物理或化學(xué)因素可以使蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)變得伸展、松散,肽鍵暴露,易與蛋白酶接觸,使蛋白質(zhì)易被水解。3)編碼正常血紅蛋白多肽鏈的mRNA 序列中一個堿基被另一個堿基替換,密碼子發(fā)生改變,但密碼子具有簡并性,多種密碼子可能決定同種氨基酸,可能導(dǎo)致氨基酸序列仍然未改變。
[教學(xué)導(dǎo)向]高考命題增強(qiáng)基礎(chǔ)性和應(yīng)用性,考查學(xué)生必備知識和關(guān)鍵能力?;A(chǔ)性包括全面合理的知識結(jié)構(gòu)、扎實靈活的能力要求;應(yīng)用性注重理論密切聯(lián)系實際。因此教學(xué)中一方面注重加強(qiáng)對基本概念、基本原理、基本思想方法的理解掌握,引導(dǎo)學(xué)生重視基礎(chǔ),將所學(xué)知識和方法內(nèi)化為自身的能力;另一方面注重知識的應(yīng)用性,主要體現(xiàn)學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題的能力,例如本題中胃液中胃蛋白酶,雞蛋煮熟后蛋白質(zhì)的變性,紅細(xì)胞中的血紅蛋白,通過設(shè)置新穎的問題情境,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生產(chǎn)生活實際問題。