生物技术与工程高考命题规律分析

百科   2024-12-17 10:03   云南  

生物技术与工程高考命题规律分析


二、规律小结

生物技术与工程因为与生命科学相关的突出成就及热点问题联系密切,从而成为生物高考命题的一大热点。

通过近三年试题分析发现,应用微生物的分离纯化技术,以及基因工程、细胞工程和发酵工程相结合的技术,可以解决很多社会关注度高的生产、生活、健康方面的热点问题,这使得生物技术与工程在赢得普通大众关注的同时,也赢得了高考命题专家的青睐,成为当下热门的"高频考点"。总体来说,生物技术与工程在全国新课标卷和各省自主命题卷中以选择题和非选择题的不同形式呈现。从题目难度来看,全国卷相对容易,山东卷难度较大。

生物技术主要考查传统发酵技术、微生物培养以及 DNA 的粗提取、 PCR 、电泳等内容。传统发酵技术与生产、生活实践联系密切,题目一般以生活、学习和实践作为学科情境来考查考生分析解决问题的能力,如2024年河北卷第18题、2023年全国乙卷第37题、2023年山东卷第12题和20题。微生物培养对知识要点和操作的要求更高,题目难度也相应大一些,题目一般以科学实验和探究作为学科情境,考查考生的逻辑推理能力和实验探究能力,如2023年全国乙卷第37题、2023年全国新课标卷第35题。DNA 的粗提取是进行基因工程操作前的最重要也是最基础的一个实验,是现代生物技术中的一个重要组成部分,因此在高考中一直是高频考点,2024年山东卷第13题又一次考查了该考点。生物技术与工程方面的考题,可以很好地考查考生在新情境下获取信息的理解能力、解决问题能力、实验探究能和创新能力。

生物工程主要考查发酵工程、细胞工程和基因工程三部分内容。发酵工程难度不大,主要在生物技术部分进行考查。植物细胞工程的相关内容考查频率中等,近两年比重有所增加,如2024年湖北卷第11题、2024年安徽卷第15题、2023年全国新课标卷第35题、2023年山东卷第14题、2023年广东卷第12题。动物细胞工程主要考查动物细胞工程中单克隆抗体的相关内容,如2022年山东卷第15题、2021年山东卷第15题。胚胎工程主要结合优良性畜的繁育情境综合进行考查,与生产、生活联系密切,如2024年甘肃卷第16题。基因工程因其与遗传部分联系密切,成为高考必考内容,而且难度一般较大,题目情境也较为复杂,与前沿科技联系密切,如2024年全国甲卷第38题、2024年全国新课标卷第35题、2024年山东卷第25题、2024年广东卷第21题、2024年河北卷第22题、2023年全国乙卷第38题、2023年山东卷第25题。

三、等级考学业质量水平解读

解释传统发酵技术操作中涉及的生物学原理:运用结构与功能观、物质与能量观解释不同发酵过程中乳酸、酒精、醋酸等产生的原理,相关微生物具备的相应结构与功能,并据此控制发酵的条件。

辨析传统发酵技术与发酵工程的联系与区别:发酵工程是在传统发酵技术的基础上发展起来的,二者都利用了微生物的作用,但又有显著区别。主要体现在菌种、发酵方式、发酵条件的控制、生产规模和产品等方面,发酵工程比传统发酵技术应用要求更严格。

设计并实施探究实验方案,解决特定情境下的生物学问题或生物工程需求:针对日常生活和生产中的真实情境,能够基于给定的条件,设计验证或探究性实验判断微生物的代谢类型,获取特定的代谢产物,并客观分析与评价生物技术产品在生产和生活中的应用所产生的效益和风险。

理解防止杂菌污染,获得纯净的微生物培养物是研究和应用微生物的前提,也是发酵工程的重要基础:根据微生物的结构特点选择合适的灭菌方法,实验过程中如何有效避免杂菌污染。

辨析培养基的分类及用途:按物理性质、化学成分、用途对培养基进行分类,并能区分每种培养基适用的范围,正确使用鉴别培养基和选择培养基。

熟练运用微生物的分离和计数原理解决问题:区分平板划线法和稀释涂布平板法的适用范围及区别、稀释涂布平板法的计数原理及可能产生的误差分析。

阐明 DNA重组技术的实现工具:不同种限制性内切核酸酶的识别序列及切点、切割后所得的黏性末端或平末端,拓展同尾酶的相关知识,DNA 连接酶的种类及连接特点,分辨不同DNA连接酶的适用范围,载体种类及载体必须具备的相关位点及其在基因工程操作中的用途。

阐明基因工程的基本操作程序:目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导人受体细胞和目的基因及其表达产物的检测鉴定等步骤。目的基因的获取和日的基因检测中重点使用的PCR技术,基因表达载体的构建中各种工具的合理选用均需熟练掌握。

辨析蛋白质工程是基因工程的延伸:蛋白质工程是基因工程2.0,是依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。蛋白质工程与基因工程更多的是共性,不能把它和基因工程分割开来。

理解并认同生物技术在造福人类社会的同时也可能会带来安全与伦理问题:转基因产品的安全性引发社会的广泛关注,生殖性克隆人面临的伦理问题,历史上生物武器对人类造成严重的威胁与伤害,世界范围内应全面禁止生物武器

辨析植物组织培养和体细胞杂交:植物组织培养是在一定条件下,将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织,并重新分化,最终形成完整植株的过程;植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞,继而培育成新植物体的技术。理解植物组织培养是体细胞杂交的一项关键技术。

综合运用细胞培养、核移植、细胞融合和干细胞的知识解决问题:细胞培养是从动物体获得相关组织,分散成单个细胞后,在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。动物细胞培养是动物细胞工程的基础;动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中,并使重组细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的过程;动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段,使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。熟练掌握各项技术的原理,通过综合运用解决生产、生活中的特定问题。

简述对早期胚胎或配子进行显微操作和处理以获得目标个体的过程:胚胎形成经过了受精及早期发育等过程;胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。依据胚胎形成及早期发育的原理,胚胎工程在不同层面上实现了对动物的大量繁育。

四、备考策略

1.关注生产、生活实践,关注传统文化

高考命题中有众多以生产、生活实践内容为情境载体的题目。例如,2024河北卷第18题,以中国传统白酒发酵的泥窖为情境;2023全国新课标卷第35题以根瘤菌与豆科植物之间是互利共生关系为情境;2022年山东卷第20题以啤酒的工业化生产为情境等。题目以生产、生活中的常见生物学现象为情境,结合生物学知识点进行考查,很好地体现了考生分析问题、解决问题的能力。

2.关注科学实验、科技前沿

众多的科学实验为实验探究类题目提供了情境载体,此类题目综合考查考生在新情境下获取信息的理解能力,综合运用知识解决问题能力,进行实验设计、分析等的实验探究能力和创新能力。2024年河北卷第22题,利用新城疫病毒制备获得r2HN疫苗.2023年全国甲卷第38题、2022全国乙卷第38题,以疫情防控等社会民生热点问题为情境,围绕PCR技术在病原微生物感染诊断中的应用,体现PCR在诊断检测中快速、准确的优势,传达学以致用的观念,引导考生关注国家发展和社会民生问题,凸显社会责任意识。

3.关注生态问题,倡导绿色发展理念,提升生态意识

2024年广东卷第21题,利用驹形杆菌构建光控染色的工程菌株,实现了新型纺织原料的绿色制造及印染工艺升级;2023年全国乙卷第37题,利用秸秆生产燃料乙醇实验;2022广东卷第21题,研究深海独特的生态环境对开发海洋资源具有重要意义。通过与生产、生活实践密切结合,考查知识的同时增强对学科素养中"责任与担当"意识的考查。

4.以教材为依据,加大拓展和延伸

要以教材为基础,抓牢基础知识和基本概念的教学,并适度拓展延伸。从近几年的高考题变化来看,试题对教材中概念的细节考查越来越突出,生物学关键词更是得分要点。教学中应引导学生关注教材细节内容,落实好对基本概念、基础知识的学习、理解和应用。

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