 刘 欣 北京师范大学附中生物高级教师，北师大版高中生物教材编写组成员，北京市西城区学科带头人， 获得 “西城区优秀教师”“西城区课程改革先进个人”等荣誉称号。 自2003年高中课程改革正式启动以来，高考试题不断“进化”，越来越重视对学生理性思维能力的考查。高考试题中经常重现科学史上的经典研究，以2013 年四川省理综生物试题第 9 题为例，分析如下。 现有两类患肥胖症的小鼠，A类小鼠肥胖是瘦素受体基因缺陷所致，B类小鼠肥胖原因未知。分析以下实验: (注：连体共生即通过手术使两只小鼠的血液循环贯通) （1）据实验结果推测,连体前A小鼠体内瘦素的含量比正常小鼠 。B小鼠肥胖的原因最可能是 。 （2）为排除手术对实验结果的干扰,可增设一组处理措施为 的对照实脸。 这一材料源自 1969 年 Douglas Coleman 发现瘦素的经典研究。美国缅因州的杰克逊实验室培育出两个异常肥胖的小鼠品系 A 和 B，杂交实验表明这两个品系的小鼠虽然性状相似，却源自两个不同基因的突变。Coleman 猜想这两种小鼠之所以肥胖，可能是因为血液中缺少了某种食欲抑制因子，那么如果把正常小鼠的血液循环与胖鼠相连，就可以抑制胖鼠的食欲，帮它们减肥。于是 Coleman 做了正常鼠与 A 鼠的连体手术，将它们自肩部至盆腔的皮肤相连(图1)。 图1 正常小鼠与A鼠连体共生手术模式图 令 Coleman 意外的是，手术后的 A 鼠依然故我，正常鼠却变得食欲不振，不断消瘦下去(图2)。 图2 小鼠连体共生手术效果图 新证据促使 Coleman 提出了新的假设：A 鼠体内的食欲抑制因子不是缺少，而是过多了，但A鼠自身失去了对这种物质的感应能力。 于是他又做了正常鼠与 B 鼠的连体共生手术，并猜想 A、B 两种鼠的肥胖症状相同，成因应该也相同，实验结果也应该相似。但是在这一次的实验中，正常鼠变化不大，B 鼠却减少了进食量，变瘦了！ 再一次的意外结果表明 A、B 两种鼠的肥胖成因截然不同，Coleman 推测 A 鼠失去的是对食欲抑制因子的感应能力，而 B 鼠则恰好缺乏食欲抑制因子本身。 基于这一假设，Coleman 做了判决性的验证实验——将 A、B 小鼠连体共生。他预期 A 鼠会变化不大，而B鼠将显著减少进食量，迅速消瘦下去。实验结果与他的预期完全一致，证明了他的假设：小鼠有两个与肥胖相关的基因，一个是编码食欲抑制因子的“瘦素”基因，另一个则是编码瘦素受体的基因。 在 Coleman 研究的指引下，科学家们经过二十几年的努力，终于利用现代分子生物学技术找到了瘦素及其受体。 限于篇幅和形式，高考试题不可能呈现这一引人入胜的科学故事的全貌，但依然展示了科学研究中理性思维的优美与力量。考生虽不必像科学家般在重重迷雾中探寻蛛丝马迹，再抽丝剥茧找到科学现象背后的原因，却仍然需要像科学家一样思考，基于证据做出合乎逻辑的推理，并且要想到正常小鼠的进食量减少很可能是手术导致的，需要做一组正常小鼠间连体共生的对照实验以排除这一干扰因素。 事实上，不仅实验探究类试题需要理性思维，整个高中生物学概念体系的学习和构建都是高度依赖理性思维的。生命科学的本质属性是自然科学，自然科学非常强调实证研究过程以及贯穿这个过程的逻辑和证据。在高考备考的复习中，学生不能只聚焦在对概念性知识的记忆和再现上，更重要的是要深度挖掘重要的生物概念的研究基础和发展过程，从中体会科学家的思维方式和研究方法，训练学生的理性思维能力。理性思维的力量能够让学生学会在一定的真实情境或模拟情境中分析问题，通过生命现象理解生命活动的规律和本质。 本文为原创文章，其他公众号转载请注明出处。 |
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