高中生物学的结构
前言生物学在高考理科四门（数学、物理、化学、生物）当中独树一帜，以其繁杂的知识点和独特的思想方法、考试方式而著称，区分度比较大，也是不少理科同学的痛点。对于许多同学而言，生物学习和备考的障碍就在于难以将繁琐的学科结构化，这篇从知识结构、实验结构和试题结构三方面对高中生物进行全面的梳理，希望能对同学们有所帮助。本文适合生物基础知识复习基本完成的北京高考生在高三下学期开始时阅读，其余考生可以对第二、第三部分进行参考。
高中生物学的知识结构
高中生物学有数百个知识点，在理科当中首屈一指，这些知识点如何进行结构化、网络化、系统化的记忆，是所有理科考生共同面对的课题。对此我提出这样一种理论：
高中生物课本分为三本必修、两本选修，其中三本必修为理论、两本选修为实践，理论指导实践，且选修课本内容不会作为大题的主干（北京高考），所以理论知识是重点。那么，三本必修课本的知识又是如何组织的呢？
必修一《分子与细胞》关注生命的微观本质，其核心概念就是细胞。作为其余两本教材的微观基础，必修一蕴含了非常丰富的生物学学科观点，包括“生命的物质观”、“系统观”和“结构与功能观”。这其中，“结构与功能观”在我看来是最关键的，例如在分子层面，有以蛋白质为代表的各种分子的结构与功能的统一；在亚细胞层面，有各类细胞器结构与功能的统一；在细胞层面，细胞代谢中各种结构执行着相应的功能；多细胞层面，有丝分裂中的各种结构保证了遗传物质在亲子代细胞之间稳定传递。个体层面，细胞分化产生了各种不同结构的细胞，它们相互配合，各自承担了生物个体中的不同功能。总而言之，整本必修一就是在回答一个问题：在不同的层次上，结构与功能是如何统一的？
必修二《遗传与进化》围绕着一个学科观点——“进化与适应观”和一个核心概念——“基因”而展开。生物进化是以遗传现象和变异现象为基础的，研究进化就需要对遗传现象和变异现象进行认识，而基因就好比认识遗传和变异现象的一把“钥匙”，通过它我们得以一窥遗传和变异现象的本质，进而理解生物进化的本质（现代进化理论认为，生物进化的本质就是种群基因频率的变化）。具体到必修二而言，在分子层面，有DNA的双螺旋结构、中心法则和基因突变；在细胞层面，有减数分裂中的染色体行为和染色体畸变；在个体层面，有亲子代个体之间基因的传递规律；在种群层面，有种群的遗传平衡定律。总而言之，整本必修二就是在回答两个问题：基因在不同层次上是如何传递的？在不同的研究层次上，如何认识遗传现象和变异现象，从而理解生物进化的过程？
必修三《稳态与环境》围绕着一个学科观点——“系统观”和一个核心概念——“稳态”而展开。所谓系统观，指的是对局部和整体的关系的认识，即关注局部如何服从于整体，在整体中有着怎样的功能。各级生物系统包括细胞、个体、种群、群落、生态系统都是生物学等。具体到必修三而言，在个体层面，有植物的激素调节（例如植物的正常生长发育和逆境下的调节）和动物的神经、体液、免疫调节（例如，神经系统和内分泌系统为维持血糖、体温等指标稳定所进行的调节和免疫系统为维持身体健康所做的调节）；在种群层面，有种群的各类指标（出生率、死亡率、自然增长率、性比率）如何影响种群密度使其作周期性波动；在群落层面，有群落的物种组成、各种结构（水平结构、垂直分层）及其演替；在生态系统层面，有能量流动、物质循环、信息传递。总而言之，整本必修三就是在回答一个问题：各个层次的生物学系统是如何调节自身以保持稳态的？
由此观之，三本教材分别是围绕一个（或一组）学科观点和一个（或一组）核心概念在不同的生物学研究层次上展开的，换言之，生物学知识就是生物学学科观点和核心概念在不同层次上的体现。深入地理解了这一句话，就可以将纷繁复杂的数百个知识点通过学科观点、核心概念、研究层次三个维度进行定位，进而从整体上把握住高中生物学的所有知识，大大降低记忆的难度、节省花费的精力。
高中生物学实验“结构”
生物学是一门实验科学，实验是其最为重要的研究方法，也是知识的来源，更是高考的重点。每个实验都有它的研究思路，但是大多数实验都有一些共同的要素，这些要素彼此之间的联系也有相似之处，我们姑且将这些实验的要素及他们之间的联系称作生物学实验的“结构”。掌握了知识的结构，可以说做到了“知其然”，那么掌握实验的结构，就是为了“知其所以然”。那么，高中生物学的实验具有怎样的结构呢？
一个实验首先有它的实验目的。高中生物学的实验，最典型的是研究两种因素的相关关系，我称之为“探究关系型实验”，即“探究A对B的影响”。于是，我们可以从实验目的中，提炼出自变量(A)和因变量(B)。通过自变量，我们进一步反思，如何控制自变量才能解决我们的问题？这就需要设计出相应的一部分实验步骤。通过因变量进行反思，如何测定这些因变量呢？这就确定出了检测指标。通过检测指标再进行思考，有哪些因素是我们不感兴趣的，却会对这一指标产生影响呢？这就是无关变量。如何控制这些无关变量？这又需要设计相应的实验步骤。应当指出，通过自变量和无关变量推导出实验步骤和通过因变量推导出检测指标的过程，都有赖于一些我们在实验前已经知道的知识，这就是实验原理。经过这些实验操作，我们得到了检测指标的数据，这就是实验结果。通过对实验结果进行分析，我们就得出了实验结论，而实验结论又是对实验目的的一种“回扣”，它回答了我们在实验目的中的目的：自变量对因变量有没有影响？如果有，是如何影响的？由此观之，生物学实验的所有要素，通过这种方式彼此联系，形成了一个“回环”。
同学们对照课本和考题中的所有这种“探究关系型”实验，就会发现以上结构确实是普遍适用的。无论是课本上要求掌握的实验，还是考试中新遇到的实验，都可以通过这个框架进行整体性的分析。
高考生物学试题结构（北京卷）
注：从本章起编者对原文进行了编辑
众所周知，从2020年起，北京卷对生物的考察有很大变动，不再在理综合卷中出现，而是作为选考科目单独考察。考试时间90分钟，满分100分，分为30分选择和70分填空，并且在填空题中新加入了阅读材料理解题。选择题大多考察基础知识，在假期进行了系统的梳理的话就不会有太大的问题。而近年来北京卷生物试题流行从真实的实验论文中摘取素材进行考察，更具实验探究的意味。高中生物所培养的最重要的两个思维便是实验思维和遗传学思维，一般大题中涉及这些的正是拉开区分度的题目。大家也可以搜索往年对应的题目进行练习。
大题中的实验逻辑一般在当时的高考中集中体现在第一道大题的位置上，并且这个实验一般是上文伍维晨学长所探讨过的探究关系型实验。依照他的研究和总结，基本上分为这么几个部分：
1.基础概念：这道大题一开始会问一两个关于基础概念的定义问题，最典型的就是植物激素的定义（北京连续几年都考了这个概念）。这是送分题，不在话下；
2.实验操作：根据给定的情境，问实验当中的某一步应当怎样做。这种题目的做法就是通过上一部分所讲的实验结构进行分析，从自变量和控制变量入手，结合实验原理得出应当做的操作；
3.实验结论：根据实验结果，问实验的结论。这种题目同样要从实验结构入手：一方面，通过对实验结果的数据分析得出结论，一方面要检查你所得出的结论是否回答了实验目的中提出的问题。
编者注：一定要区分出“结果”与“结论”的区别！
4.引申实验：所谓引申实验是指根据第一轮实验的结论进行进一步的假设，并设计出新一轮的实验。一般而言，第一轮实验都是在更加宏观的层面上（例如个体层面）展开的，第二轮实验即引申实验的目的是给第一轮实验的结论提供微观基础上的解释，因此会在更加围观的层面上（例如分子层面或细胞层面）展开，这就需要考生灵活切换研究层次，结合所学知识作答了。
综上所述，不难发现实验题的解题关键是对实验结构的整体把握。一旦从整体上看清了实验的各大要素（见第三部分），那么所有的问题也就迎刃而解了。
编者注：近来的题目涉及更多的图表，将题目的信息以更为形象的方式展现给大家。我们面对图标要做的就是根据图表上的信息抽象出对应的生物学概念或是实验的结论。每一种图表都有独特的阅读方式，例如电泳图所能展现出来的并不只是蛋白（核酸）的大小（对应条带的位置），还能提供相应物质的多少（对应条带的粗浅）。
而遗传学思想的考察从层次上主要分为以下几类：
1.分子层面上的问题：例如中心法则，某个碱基的替换会导致表达过程出现何种异常。也可能结合生物技术，考有关聚合酶链式反应（PCR）的问题；
2.细胞层面上的问题：主要是减数分裂中染色体行为及其各类异常或特殊情况，或者将某个基因定位在某个染色体上；
3.个体层面上的问题：例如通过各种交配实验分析基因的显性、隐性关系以及不同表现型个体的基因型等；
4.种群层面上的问题：通过种群的基因频率对一些现象进行解释。
总而言之，基因是遗传学大题的核心概念，而遗传现象和变异现象是解题关键。这类问题往往探究一个（或几个）特定基因在不同层面上的各种表现，而题目提供给我们的各种遗传现象和变异现象就是我们进行探究的基础。考生只需牢牢锁定住这个目标基因，并结合遗传学知识，随着出题人的思路实时切换所考虑的研究层次，就能顺利解题。
编者注：近来的遗传学题目经常涉及选修中的内容，特别是很多近代的分子生物学技术（例如分子克隆、基因工程等）。大家在复习的时候可以多多关注一些相关技术的延伸（比如CRISPR技术就有很多的延伸），这对你理解题目会有很大的帮助。
2012年北京高考的第29题、30题在我看来都是典型的好题，大家可以对照以上几点加以参考，也可以对《高考说明》中的实验题和遗传题依照以上的框架进行分析，以得出自己的解题策略。
总的来说，今年的新高考生物是全新的形式，大家在应用上文所提到的方法时，一定要根据试题的具体情况具体分析，形成自己的解题思维。
总结
以上三部分从知识结构、实验结构、试题结构（针对北京高考）三方面对高中生物学做了梳理。进入高三下学期，生物学科的主要备考任务就是完善自己的知识结构、熟悉生物学实验结构，逐步探索高考的试题结构，以做到知己知彼、百战不殆。在这里祝同学们在新学期不断突破自我，取得更好的成绩！
页:
[1]