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新加坡A水平生物学考试中遗传学试题的分析

  

  1. 华中师范大学生命科学学院  武汉  430079
  • 出版日期:2018-01-08 发布日期:2018-01-15

  • Online:2018-01-08 Published:2018-01-15

摘要:

新加坡的A水平考试与我国的高考相似,是新加坡学生接受高等教育及高校选拔人才的重要途径。该考试对遗传学知识点的考查具有比重大、形式多样、全面深入、与经济社会相结合等特点,这与新加坡的国情和教育制度有密切的关系。通过对新加坡A水平生物学考试中遗传学知识考查特点的分析,为我国高考评价改革提供借鉴。

正文:

新加坡学生在完成了两年初级学院或三年高级中学课程之后,可参加由新加坡和英国剑桥大学联办的剑桥普通教育证书高级水平(A-Level)考试进入大学。随着生命科学研究的不断深入和发展,遗传学领域的知识更新速度极快,内容日趋增加[1]。通过对新加坡A水平生物学考试中遗传学知识点的分析,了解归纳其考查的内容和特点,以期为我国高考评价改革提供借鉴。

1 试题分析

新加坡A水平生物学课程包括高级副修层次H1(Higher 1)和高级主修层次H2(Higher 2)。本文选取2003年~2016年的H2层次真题进行分析研究。H2层次考试分为试卷1(Paper 1)、试卷2(Paper 2)和试卷3(Paper 3)三个部分,下面将分别对三部分遗传学知识点的变化趋势及特点进行分析。

根据美国首席教育官员委员会(CCSSO)课程调查规范(SEC)的分类标准对试卷知识点进行分类,将生物学科分为九大类。其中,遗传学大类包含孟德尔遗传学、现代遗传学、遗传疾病、生物技术、人类遗传学、转录/翻译、突变、减数分裂、DNA复制和其他10个主题。

1.1 试卷1遗传学知识点的分析 试卷1由40道选择题组成。将试卷1的全部选择题进行归类,计算出遗传学知识点数量占所有知识点数量的比重,可知,2003年~2006年遗传学知识所占比重不足20%,且较稳定。从2007年开始,遗传学知识的比重迅速上升,甚至超过50%;之后,逐渐趋于平稳,在50%左右波动。

在试卷1遗传学知识的具体考点中,主要集中于遗传信息的表达、孟德尔遗传定律、基因突变、遗传疾病、基因工程技术这几方面。例如,在比重最高的2011年(57.5%),考查了DNA的结构和复制,转录、翻译过程以及操纵子,真核生物和原核生物的基因组,癌症与基因突变,孟德尔遗传定律和遗传性疾病,基因工程的相关技术等。另外,新加坡A水平考试中遗传学知识考查很深入,有些知识是我国在大学才会涉及的。

例1 (2015年试卷1第14题)关于基因调控以下说法正确的是( )

A. 色氨酸操纵子调控基因的转录不取决于色氨酸的可利用性

B. 乳糖阻遏蛋白直接结合在乳糖操纵子的操纵基因上

C. 不关联色氨酸阻遏蛋白不会结合到色氨酸操纵子的基因上

D. 乳糖阻遏蛋白能阻止RNA聚合酶开始启动转录

1.2 试卷2遗传学知识点的分析 试卷2是主观题部分,与我国的填空式问答题型不同的是,其采用的是直接问答题的形式。利用与试卷1同样的方法将试卷2中的A部分(Section A)和B部分(Section B)的遗传学知识点进行分类整理发现,遗传学知识在主观题中占的比重较高,平均值为30.4%;在2007年最高,为44.4%,但2016年仅为18.2%。其变化趋势波动较大。

试卷2在考查的具体内容方面,与试卷1一致。但试卷2考查得更加具体、深入,题目主要结合遗传学领域的前沿知识以及与人类健康紧密相关的问题进行设计,如遗传性疾病的发生机制、预防以及治疗措施等。另外,试卷2的每道大题都包含几个小问题,既可以对一个知识点进行详细考查,也可以将几类相关知识整合进行综合考查。

例2 (2015年试卷2第4题)下图展示了在10年或以上时间段内,结肠中结肠癌的形成过程。APC和p53为抑癌基因,ras为原癌基因。

(1) 陈述两种由环境因素导致的癌症。

(2) 结合图解释为什么癌症形成是一个多阶段的过程。

(3) 描述细胞分裂控制点的异常是如何导致癌症的。

(4) 概述抑癌基因在癌症形成中的作用。

这道题的素材选择了人们高度关注的癌症,首先考查了影响癌症发生的因素——环境因素;接下来通过结合图示考查了癌症形成过程的特点,以及与细胞分裂异常的关系;最后结合前面的知识,指出抑癌基因的功能。可见,试卷2设计的遗传学题目能够紧密结合社会关注的话题,将相关的知识联系起来,帮助学生形成全面的知识网络系统。

1.3 试卷3遗传学知识点的分析 试卷3是三部分中考查遗传学知识最集中的一部分,其分数占生物学总分数的31.7%。在试卷3的遗传学知识点中,有关干细胞、基因疾病以及基因治疗的题目最多,占30%;其次为基因技术,为20%;基因文库和转基因植物各占10%;限制酶、质粒、基因指纹、蛋白质工程以及人类基因组计划所占的比重分别是8.57%、7.14%、5.71%、4.29%和4.29%。随着分子生物学的加速发展,转基因技术日渐成熟,利用分子生物学技术来治疗遗传性疾病更是已经成为生物医学的重点。

例3 (2014年试卷3第1题)科学家们正在不断探索更好的技术来治疗各种基因疾病,其中一种方法就是将健康的干细胞移植到患病的人体中。

(1) 说出一种能通过干细胞移植进行治疗的遗传性疾病,并解释原因。

(2) 一些遗传性疾病不能通过干细胞来治疗,因此科学家们试图构建能将正常的基因转移到缺陷细胞中的载体,他们发现病毒类载体成功率最高。如图展示了一种逆转录酶病毒——HIV病毒,它可以结合在肺支气管细胞上。

①用字母R在图上标记能促使病毒结合在细胞上的特征;②结合关于逆转录酶病毒的知识,解释感染宿主细胞的HIV载体上的插入基因(转基因)是如何表达的;③HIV载体既可感染分裂细胞又可感染不分裂细胞,表明转基因可以长期稳定的表达,而且只引起轻微的免疫反应。解释为什么这种特性能允许逆转录酶病毒成为基因治疗的有效载体。

(3) 列举3种人类基因组计划对治疗和控制基因疾病有益的方式。

这道题首先在题干提出治疗遗传性疾病的方式——干细胞移植;接下来让学生举出实例,并结合治疗机理来考查干细胞的特征;在(2)问中,给出利用转基因技术来治疗遗传性疾病的方法,首先考查了HIV病毒载体的特点,接着让学生解释基因被转入受体细胞后的表达过程,最后根据题中的已知信息,要求学生解释逆转录病毒能够成为高效载体的依据;在(3)问中,将治疗和控制基因疾病与人类基因组计划的相关内容结合起来,不仅考查学生干细胞、转基因技术以及人类基因组计划之间的联系,注重形成整体知识框架的能力,使学生意识到人类基因组计划的重大意义所在,激发学生的社会责任感。

2 试题的特点及与我国的比较

2.1 与经济发展相适应 新加坡在制定课程标准以及考试大纲时,能充分结合本国实际情况,使试题的考查目标与相应的教育目标高度一致。目前,在我国人教版高中生物学教材中,遗传学知识是必修2的重要组成部分,在高考中有着举足轻重的地位。从多年高考试卷的分析来看,我国对学生在遗传学知识的综合分析能力方面有了越来越高的要求[2]。除此以外,为了促进生物产业进一步发展,我国增加了对生物科学技术的重视,选修3内容相对增加,这是我国为适应经济发展和科技进步做出的调整。

2.2 与社会生活相结合 新加坡A水平生物学考试素材丰富多样,且其选取往往源于生活。通过对例题的分析,遗传学试题注重通过问题情境将理论知识与实际生活联系起来,使学生在平时的学习中关注遗传学领域的热点问题,在潜移默化中培养了学生的科学意识和社会责任。自从2007年我国实行新课标高考以来,试题与生活、生产实践联系比较紧密的内容越来越受到重视[3],遗传学的主观题由原来简单的填空题逐渐向具有情境性的新型填空题过渡。但是,目前我国高考的遗传学试题固定于孟德尔遗传定律,结合新近素材来进行考查的题目不多。

2.3 考核内容全面深入 新加坡的生物学考试是单独的一科,并且分为三部分来进行测评,这就使得测试拥有足够的题量将遗传学知识尽可能详尽地呈现出来,增大知识点覆盖率。另外,通过多重设问、层层递进,一方面能增强学生建立遗传学知识之间联系以及形成全面知识体系的意识,另一方面体现出重视学生思维迁移和分析信息的能力。随着我国对高考的不断改革,以理性思维为核心、注重知识点内在联系的题目逐渐增加,对能力的考查也愈加重视[4]。相对于新加坡,我国遗传学课程内容较为简单,高考试题注重对基础知识的掌握情况进行考查。

3 启示

新加坡A水平生物学考试对遗传学知识的考查在形式以及内容方面都与我国高考存在明显的不同,这是教育制度不同的体现。我国在不断地深化教育制度和课程标准的改革,但不可否认,其中仍存在一些不容忽视的弊端。因此,我们依然需要在很多方面不断创新,使我国高考能向着选拔综合性、具有生物学科核心素养人才的方向前进。

(基金项目:国家自然科学基金项目,No.31672284;*通信作者)

主要参考文献

[1] 罗培高. 2010. 重视经典遗传学知识体系构建和学生自学能力的培养. 遗传,32( 4) : 404 ~ 408

[2] 程锐创. 2017. 高中遗传学知识的“读薄”和“读厚”. 生物学教学,42( 4) : 20 ~ 21

[3] 杨帆,吴成军. 2017. 四十年来生物高考的历程、特点与展望. 课程·教材·教法,37( 1) : 82 ~ 88


关键词: 新加坡A水平考试 , 生物学 , 遗传学知识 , 高考