充分利用生物学史 提升高考备考实效
□袁 刚
字数：1841
2023-03-19
版名：知行
生物科学史价值广泛，其中蕴含着重要的科学方法和技术手段，渗透着重要的科学观念、科学态度。近些年，高考命题多撷取生物科学史中经典实验为背景，在科学史与教材交叉点上巧妙设问，保证试题的灵活性、创新性和综合性。生物学史模块由于内容较为分散，部分史料缺少连续性，易被师生忽视，故笔者尝试在高三复习课中补充利用生物学史，提升复习备考实效。
以生物学史为主线，展现概念生成过程，理解概念本质
高三复习课不是对之前已学内容的简单重复，而应是帮助学生在现有知识基础上构建完整知识体系，提升综合运用能力。复习课中教师可适当补充生物学史经典实验，展示完整的科学探究过程，为学生理解概念性知识提供事实性支撑。例如在复习“减数分裂”概念时，笔者以时间为主线，补充“减数分裂”各个特点的发现过程，引导学生基于生物学史深度理解“减数分裂”的本质和特点。
史料1：1883年，贝内登观察到马蛔虫（2n=4）卵子、精子中染色体数为2条。证实动物体内存在减数分裂。
史料2：1888年，施特拉斯布格观察到百合花粉母细胞减数分裂形成“四分孢子”。证实减数分裂通过细胞分裂2次，实现子细胞染色体数目减半。
史料3：1984年，Iype和Mc-Mahon，对减数分裂的细胞使用DNA合成阻断剂处理，发现大多数细胞无法进行分裂，当去除该试剂后，细胞分裂正常进行。证实DNA复制发生在减Ⅰ。
……
上述每位科学家的发现犹如减数分裂世界一块块“拼图”，教师引导学生依据“拼图”构建减数分裂概念模型、染色体和核DNA数量变化的数学模型，播放减数分裂微视频，完善概念生成过程，深度理解概念本质。
以生物学史为“桥梁”，完善实验探究细节，体悟探究精神
笔者发现新旧人教版教材删除了摩尔根的果蝇眼色遗传实验中较多细节，导致逻辑思维不连续，更有教师引导学生假设果蝇白眼基因位于Y染色体或XY染色体同源区段，这与实际不符。笔者搜集摩尔根果蝇眼色杂交实验的科学史，补充教材中未呈现的探究细节，还原真实全面的思维过程，使学生感悟其中的探究精神。
以生物学史为情境，命制原创探究试题，检验复习效果
新教材实施以来，新高考生物试题呈现出“能力立意”的命题策略，注重考查学生在新颖情境下对知识的综合运用能力和科学思维品质，这就需要广大教师原创命制以立德树人为宗旨，综合考查学生必备知识和关键能力的高质量试题，通过试题训练引导学生注重探究性学习，反馈复习效果。依据科学史素材命制试题，或源于教材经典实验，或贴近社会热点，注重训练学生科学思维和规范语言表达，渗透核心价值。以下试题是笔者选取2020年和2022年诺贝尔生理学或医学奖有关科学史，命制的模拟试题。
原创1：2022年诺贝尔生理学或医学奖颁给瑞典科学家斯万特·帕博，奖励其团队精确绘制出人类近亲尼安德特人的基因组图谱。
（1）尼安德特人在24000年前就已消失，科学家可通过研究________确定地球上曾经生活过的生物种类及其形态、结构、行为等特征。帕博及其团队尝试从古人类尼安德特人肱骨样品中提取DNA进行测序，单细胞基因组测序________（填“需要”或“不需要”）提取大量细胞的DNA来进行。
（2）最早的核酸测序技术是1977年由弗雷德里克·桑格尔发明的双脱氧核苷酸DNA测序法，具体操作如图（图略）。
据图回答：①亲代 DNA在_______的作用下，获得待测DNA单链模板。
②每组装置中添加 种双脱氧核苷酸，子代单链DNA在_______位置终止合成，最终产生分子量不同、终点碱基相同的多条核苷酸链。
③若将四种双脱氧核苷酸分别做上标记，对多条核苷酸链经电泳后，结果如图示（图略），试写出模板链碱基序列。
原创2：2020年诺贝尔生理学或医学奖授予哈维·阿尔特、迈克尔·霍顿和查尔斯·赖斯，以表彰他们在发现丙型肝炎病毒方面做出的贡献。丙型肝炎病毒（HCV）是具有膜结构的单股正链RNA（+RNA）病毒，其生活史如图（图略），据图回答下列问题：
（1）据图可知，HCV与宿主细胞膜表面上________接触、识别、结合，HCV进入宿主细胞的过程体现出细胞膜具有__________。
（2）据图分析，①过程合成所需原料是________，②过程产物与正链RNA序列_________（填“相同”或“互补”）。
（3）HCV的遗传物质是单股正链RNA（+RNA可直接指导蛋白质合成），核糖体结合位点、起始密码子位于RNA______端。
（4）DNA聚合酶的校正功能，细胞中错配修复系统都可以保证DNA精准复制。请从上述角度，尝试解释HCV基因组易发生变异的主要原因。
生物学史不仅包含科学家发现解决问题的探索历程，及探索历程所呈现出的高阶思维和探究范式，还包含科学家在探究道路上所展现的意志和品质。无论是培养学生的科学思维、提升论证能力，还是激励学生冲刺备考、永不言弃，生物学史专题复习都蕴含着巨大的潜在价值，需要教师在教学实践中不断探索。
以生物学史为主线，展现概念生成过程，理解概念本质
高三复习课不是对之前已学内容的简单重复，而应是帮助学生在现有知识基础上构建完整知识体系，提升综合运用能力。复习课中教师可适当补充生物学史经典实验，展示完整的科学探究过程，为学生理解概念性知识提供事实性支撑。例如在复习“减数分裂”概念时，笔者以时间为主线，补充“减数分裂”各个特点的发现过程，引导学生基于生物学史深度理解“减数分裂”的本质和特点。
史料1：1883年，贝内登观察到马蛔虫（2n=4）卵子、精子中染色体数为2条。证实动物体内存在减数分裂。
史料2：1888年，施特拉斯布格观察到百合花粉母细胞减数分裂形成“四分孢子”。证实减数分裂通过细胞分裂2次，实现子细胞染色体数目减半。
史料3：1984年，Iype和Mc-Mahon，对减数分裂的细胞使用DNA合成阻断剂处理，发现大多数细胞无法进行分裂，当去除该试剂后，细胞分裂正常进行。证实DNA复制发生在减Ⅰ。
……
上述每位科学家的发现犹如减数分裂世界一块块“拼图”，教师引导学生依据“拼图”构建减数分裂概念模型、染色体和核DNA数量变化的数学模型，播放减数分裂微视频，完善概念生成过程，深度理解概念本质。
以生物学史为“桥梁”，完善实验探究细节，体悟探究精神
笔者发现新旧人教版教材删除了摩尔根的果蝇眼色遗传实验中较多细节，导致逻辑思维不连续，更有教师引导学生假设果蝇白眼基因位于Y染色体或XY染色体同源区段，这与实际不符。笔者搜集摩尔根果蝇眼色杂交实验的科学史，补充教材中未呈现的探究细节，还原真实全面的思维过程，使学生感悟其中的探究精神。
以生物学史为情境，命制原创探究试题，检验复习效果
新教材实施以来，新高考生物试题呈现出“能力立意”的命题策略，注重考查学生在新颖情境下对知识的综合运用能力和科学思维品质，这就需要广大教师原创命制以立德树人为宗旨，综合考查学生必备知识和关键能力的高质量试题，通过试题训练引导学生注重探究性学习，反馈复习效果。依据科学史素材命制试题，或源于教材经典实验，或贴近社会热点，注重训练学生科学思维和规范语言表达，渗透核心价值。以下试题是笔者选取2020年和2022年诺贝尔生理学或医学奖有关科学史，命制的模拟试题。
原创1：2022年诺贝尔生理学或医学奖颁给瑞典科学家斯万特·帕博，奖励其团队精确绘制出人类近亲尼安德特人的基因组图谱。
（1）尼安德特人在24000年前就已消失，科学家可通过研究________确定地球上曾经生活过的生物种类及其形态、结构、行为等特征。帕博及其团队尝试从古人类尼安德特人肱骨样品中提取DNA进行测序，单细胞基因组测序________（填“需要”或“不需要”）提取大量细胞的DNA来进行。
（2）最早的核酸测序技术是1977年由弗雷德里克·桑格尔发明的双脱氧核苷酸DNA测序法，具体操作如图（图略）。
据图回答：①亲代 DNA在_______的作用下，获得待测DNA单链模板。
②每组装置中添加 种双脱氧核苷酸，子代单链DNA在_______位置终止合成，最终产生分子量不同、终点碱基相同的多条核苷酸链。
③若将四种双脱氧核苷酸分别做上标记，对多条核苷酸链经电泳后，结果如图示（图略），试写出模板链碱基序列。
原创2：2020年诺贝尔生理学或医学奖授予哈维·阿尔特、迈克尔·霍顿和查尔斯·赖斯，以表彰他们在发现丙型肝炎病毒方面做出的贡献。丙型肝炎病毒（HCV）是具有膜结构的单股正链RNA（+RNA）病毒，其生活史如图（图略），据图回答下列问题：
（1）据图可知，HCV与宿主细胞膜表面上________接触、识别、结合，HCV进入宿主细胞的过程体现出细胞膜具有__________。
（2）据图分析，①过程合成所需原料是________，②过程产物与正链RNA序列_________（填“相同”或“互补”）。
（3）HCV的遗传物质是单股正链RNA（+RNA可直接指导蛋白质合成），核糖体结合位点、起始密码子位于RNA______端。
（4）DNA聚合酶的校正功能，细胞中错配修复系统都可以保证DNA精准复制。请从上述角度，尝试解释HCV基因组易发生变异的主要原因。
生物学史不仅包含科学家发现解决问题的探索历程，及探索历程所呈现出的高阶思维和探究范式，还包含科学家在探究道路上所展现的意志和品质。无论是培养学生的科学思维、提升论证能力，还是激励学生冲刺备考、永不言弃，生物学史专题复习都蕴含着巨大的潜在价值，需要教师在教学实践中不断探索。
