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命题说 | 基于生物学科前沿成果的一道原创试题展示及剖析

发布时间:2019-08-20教学考试杂志社
编者按
现在越来越多的试题侧重于思维能力、逻辑推理能力、语言表达等能力的考查,在这样的趋势下,老师们也要对自己的教学和命制试题做出相应的改变,安徽的两位老师对此颇有心得,今天跟大家一起共享一下他们对于试题命制过程的剖析吧~

基于学科前沿成果的一道原创试题展示及剖析
安徽 黄振锋 杨 威

分析近几年的高考试题不难发现,在素材选择上命题人常关注科学前沿,重真实情境,在问题设置上常侧重思维能力、逻辑推理能力、语言表达等能力的考查,这些是学生未来走向社会应具备的关键能力。我们以“科学前沿成果”为命题素材,把选修3相关知识进行融合、串联,从核心素养的不同维度、不同水平设置一系列问题,对学生进行综合能力的考查,以利于生物学科核心素养的养成。


【原创试题】

匹兹堡大学科研人员曾在《科学》上发表文章,声称用体细胞克隆非人灵长类动物的理想是不可能实现的。中国科研人员孙强教授带领一个包括兽医、护士,博士等在内的十几人团队,自2012年起历经5年多时间,攻坚克难,通过体细胞核移植成功克隆猕猴,目前已获得两只克隆猴“中中”和“华华”,2018年1月25日,体细胞克隆猴——“中中”和“华华”登上学术期刊《细胞》封面,打破了体细胞克隆非人灵长类动物的理想是不可能实现的观点。实验流程如图所示,分析并回答下列问题:

(1)供体体细胞在体外培养时,定期更换培养液的目的是___________________。由于人们对动物细胞所需营养物质还没有完全弄清楚,因此在培养细胞时需在培养基中加入____________。

(2)体细胞核移植时,将甲的细胞核移植到乙的去核卵母细胞中,选择卵母细胞的原因是______________________;图中④表示_____________技术。

(3)克隆猴“中中”和“华华”核基因组理论上与_______(填“甲”“乙”或“丙”)猴一致,科研人员通过27个微卫星位点分析证明克隆猴核基因组信息与理论上一致,微卫星序列是1~4个碱基的重复序列,不同个体间重复次数往往不同,说明微卫星位点_________(填“容易”或“不容易”)发生变异,选用多个微卫星位点而非个别微卫星位点的优点是__________;“中中”和“华华”的有些性状与核基因组供体并不完全相同,除环境因素外,发生此现象的原因是_______________。

(4)在克隆过程中,科研人员面临的难题之一是如何将重新构建的克隆胚胎激活,因为核基因组启动前,体细胞核要进行重编程,即将成熟体细胞重新诱导回___________状态。研究人员广泛吸收了前沿科学最新成果,将TSA和Kdm4(两种酶)注入尚未形成囊胚的卵母细胞中,提高了核基因组重编程过程重启的成功率。通过克隆猕猴的成功案例,你认为要在科研道路上有所突破,应该具有怎样的科研品质?_________________________。(答出两点即可)

【参考答案】

(1)防止代谢产物积累对细胞自身造成危害  动物血清或血浆

(2)卵母细胞的质中含有能使已分化的核表达出全能性的营养和物质 胚胎移植

(3) 甲  容易  减小误差,提高实验数据的准确性  卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响

(4)早期胚胎(或未分化或干细胞)  敢于质疑、勇于创新;具有团队合作精神;关注相关学科前沿科研成果(合理即可)

【解析】

(1)动物细胞培养过程中需要无菌无毒的环境,定期更换培养液的目的是清除代谢产物,防止代谢产物积累对细胞自身造成危害;在动物细胞培养过程中,有些营养物质还没有完全弄清楚,需要加入一些天然成分,如动物血清或血浆等物质。

(2)去核的卵母细胞含有能使细胞核表达出全能性的营养和物质,而体细胞中没有相应的物质和条件,所以在体细胞核移植时,会选择卵母细胞;克隆胚胎需要通过胚胎移植技术移植到受体中。

(3)克隆动物的核基因组应该来自提供细胞核的一方,所以应该是甲个体;不同个体间重复次数往往不同,说明微卫星位点容易发生变异;选用多个微卫星位点而非个别微卫星是为了避免偶然性发生,提高实验数据的准确性;生物的性状由基因和环境因素共同影响,克隆后代某些性状与核基因组供体并不完全相同,除环境因素外还可能是遗传物质有差异,细胞质基因来自去核的卵母细胞,这些遗传物质也会控制某些性状的形成。

(4)体细胞克隆过程中,被移植的细胞核是已经分化了的细胞中的细胞核,此细胞核如果要表达出全能性,应像植物细胞脱分化一样回到未分化的状态才可以;从材料中可以看出科研人员不仅在挑战权威,还涉及不同学科人员通力合作、攻坚克难,采用本学科最前沿科研成果使实验取得重大突破,最后获得成功。

【命题说明】

1.素材来源

《环球科学》“中国科学家成功克隆灵长类动物”一文。

2.命题素材分析

选用最新的学科前沿科研成果为命题素材,能保证试题的时效性、科学性和权威性,素材情境新颖,能有效激发学生的兴奋点;克隆技术是社会热点问题,带领学生基于生物学知识,参与讨论并作出理性解释,有效激发学生的思考点,有助于学生社会责任意识的养成教育;学生通过阅读题干和问题中补充提供的资料信息,丰富学生的知识,让学生感受到我国科研人员在“攻坚克难、不懈努力”,潜移默化地培养学生的爱国情怀,增加民族自豪感和责任感。

3.命题立意

随着课程改革的推进,生物学科对核心素养的考查日益突出。高考试题特别突出能力立意,在问题设置上重语言描述、重科学思维、重社会责任。本题通过克隆猴“中中”和“华华”的诞生,把选修3动物细胞工程和胚胎工程相关知识进行融合、串联,从核心素养的不同维度、不同水平对学生进行综合能力考查(见表1:原创试题在核心素养上的体现及水平)。

本题侧重核心素养、责任意识养成和科学品质教育,最后一问“你认为要在科研道路上有所突破,应该具有怎样的科研品质?”这是一个开放问题,旨在引导学生感悟知识之外的科学精神——敢于质疑、勇于创新、坚持不懈、团队合作;引导学生关注科研成果的进展,帮助学生养成社会责任意识。

(作者单位:安徽省马鞍山市第二中学郑蒲港分校;安徽省马鞍山市第二中学)

每一道试题都有它的独特之处,就像每一位老师的教学和命制试题都有不同的方向和思考一样,随着课程改革的推进,我们越来越需要贡多的资源和建议。
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