廣東
《中國高考評價體系》中提到,經(jīng)過素質(zhì)教育的培養(yǎng),知識獲取能力強的學習者應當能夠客觀全面地獲取相關信息,能夠從情境中提取有效信息。獲取信息的能力是高考生物的考核目標與要求之一。它主要包括:(1)能從提供的材料中獲取相關的生物學信息,并能運用這些信息,結合所學知識解決相關的生物學問題;(2)關注對科學、技術和社會發(fā)展有重大影響的、與生命科學相關的突出成就及熱點問題。高考生物學試題中的信息常常蘊涵在文字、圖表或科學前沿的新情境中。這要求考生能夠正確解讀題目,準確獲得所需信息,對標所學知識對問題做出正確解答。筆者對近幾年全國卷生物試題中信息題進行歸類并提出解題策略,以期為學生復習備考提供參考。
全國卷生物學信息題中最常見的是純文字信息類。試題用有限的文字呈現(xiàn)特定的情境,學生根據(jù)題意作答,這也是今后高考命題的重要趨勢。此類試題的文字信息在題干中多以概念形式出現(xiàn),然后在選項中圍繞這個概念設問;或以情境的形式出現(xiàn),里面包含著顯性條件和隱性條件。試題的背景可能比較陌生、復雜,但題目的落腳點一定是教材中的內(nèi)容,因此根據(jù)題目給予的條件和學生已有的知識,將兩者進行搭橋,找到答題的切入點是解題的關鍵。
【例1】(2019 年,全國卷Ⅱ,第3 題)某種H+-ATPase是一種位于膜上的載體蛋白,具有ATP 水解酶活性,能夠利用水解ATP 釋放的能量逆濃度梯度跨膜轉(zhuǎn)運H+。①將某植物氣孔的保衛(wèi)細胞懸浮在一定pH 的溶液中(假設細胞內(nèi)的pH 高于細胞外),置于暗中一段時間后,溶液的pH 不變。②再將含有保衛(wèi)細胞的該溶液分成兩組,一組照射藍光后溶液的pH 明顯降低;另一組先在溶液中加入H+-ATPase 的抑制劑(抑制ATP 水解),再用藍光照射,溶液的pH 不變。根據(jù)上述實驗結果,下列推測不合理的是 ( )
A.H+-ATPase 位于保衛(wèi)細胞質(zhì)膜上,藍光能夠引起細胞內(nèi)的H+轉(zhuǎn)運到細胞外
B.藍光通過保衛(wèi)細胞質(zhì)膜上的H+-ATPase 發(fā)揮作用導致H+逆濃度梯度跨膜運輸
C.H+-ATPase 逆濃度梯度跨膜轉(zhuǎn)運H+所需的能量可由藍光直接提供
D.溶液中的H+不能通過自由擴散的方式透過細胞質(zhì)膜進入保衛(wèi)細胞
【答案】C
【解析及解題策略】本題題干文字信息量較大且沒有配圖,全面考查學生對信息的獲取、理解和綜合分析判斷的能力,難度較大。因此,可以運用文圖轉(zhuǎn)換、化繁為簡的解題策略。
(1)獲取信息:認真閱讀題干,初步理解題干創(chuàng)設的新情境。H+-ATPase 是載體蛋白,具有ATP 水解酶活性。
(2)提煉信息:結合題干和選項,提煉有價值的關鍵性信息,剔除干擾信息,整理出信息間的邏輯關系。①黑暗處理,溶液的pH 不變;②其中一組用藍光照射,溶液的pH 明顯降低;另一組加入H+-ATPase 的抑制劑(抑制ATP 水解),再用藍光照射,溶液的pH 不變。在厘清思路的基礎上,將文字轉(zhuǎn)化成更加直觀的實驗簡圖(如圖1 所示)進行思考。
圖1
(3)運用信息:通過比較圖1 中的甲、乙發(fā)現(xiàn),藍光照射能引起保衛(wèi)細胞中的H+進入外界溶液,使溶液的pH 降低;比較圖1 中的乙、丙,可推理出H+的跨膜轉(zhuǎn)運需要保衛(wèi)細胞細胞膜上的H+-ATPase 完成,而H+-ATPase的作用被抑制后,藍光照射則不能引起溶液的pH 降低。進而歸納出藍光可以通過激活保衛(wèi)細胞細胞膜上的H+-ATPase 導致H+逆濃度梯度跨膜運輸?shù)慕Y論。因此,運用比較、歸納、推理等方法,將發(fā)現(xiàn)的規(guī)律和已有的舊知識以文字轉(zhuǎn)換為圖表的形式進行牽線搭橋,遷移到要解決的問題中來,可大大提高答題的準確性。
圖表信息類試題包括曲線圖、表格等呈現(xiàn)形式。解答此類題時常常從變量角度進行分析突破,直觀明了。
在全國卷的圖表信息類題目中,曲線圖是最常見的形式。它作為數(shù)據(jù)的載體,考查學生的信息提取能力、知識遷移能力、綜合分析能力等,常在考查細胞代謝、種群數(shù)量變化、植物激素調(diào)節(jié)等知識的題中出現(xiàn)。
【例2】(2017 年,全國卷Ⅰ,第3 題)通常,葉片中葉綠素含量下降可作為其衰老的檢測指標。為研究激素對葉片衰老的影響,將某植物離體葉片分組,并分別置于蒸餾水、細胞分裂素(CTK)、脫落酸(ABA)、CTK+ABA 溶液中,再將各組置于光下。一段時間內(nèi)葉片中葉綠素含量變化趨勢如圖2 所示,據(jù)圖2 判斷,下列敘述錯誤的是 ( )
圖2
A.細胞分裂素能延緩該植物離體葉片的衰老
B.本實驗中CTK 對該植物離體葉片的作用可被ABA削弱
C.可推測ABA 組葉綠體中NADPH 合成速率大于CTK 組
D.可推測施用ABA 能加速秋天銀杏樹的葉由綠變黃的過程
【答案】C
【解析及解題策略】本題以探究性實驗為背景,以坐標曲線圖的形式考查對對照實驗的分析和植物激素調(diào)節(jié)的相關知識。因此,解答時可運用變量分析法,厘清題中自變量、因變量和無關變量三大變量,將會使結果一目了然。
(1)識圖:先看坐標軸,明確自變量和因變量。據(jù)題圖分析可知,自變量(以橫坐標和不同的曲線表示)為時間和激素的處理方式,因變量為葉片的衰老情況,其檢測指標(以縱坐標表示)為葉片中葉綠素含量。再看關鍵點:起點、終點、頂點、拐點、交點等。最后看曲線趨勢(上升、下降、波動等)。
(2)析圖:提取相關信息、分析原因等。很明顯,四個處理組中,蒸餾水組為空白對照。通過比較實驗組(CTK 組、ABA 組、CTK+ABA 組)與對照組的實驗結果而得出結論。
表格也是數(shù)據(jù)和信息的載體之一,它可考查學生的信息提取能力、知識遷移能力,以及比較、分析、綜合、推理、判斷能力。
【例3】(2016 年,全國卷Ⅲ,第29 題節(jié)選)為了探究某地夏日晴天中午時氣溫和相對濕度對A 品種小麥光合作用的影響,某研究小組將生長狀態(tài)一致的A 品種小麥植株分為5 組,1 組在田間生長作為對照組,另4 組在人工氣候室中生長作為實驗組,并保持其光照和CO2濃度等條件與對照組相同。于中午12:30 測定各組葉片的光合速率,各組實驗處理及結果如表所示:
回答下列問題:
(1)根據(jù)本實驗結果,可以推測中午時對小麥光合速率影響較大的環(huán)境因素是________,其依據(jù)是______________________;并可推測,_______(填“增加”或“降低”)麥田環(huán)境的相對濕度可降低小麥光合作用“午休”的程度。
【答案】(1)濕度(或答相對濕度) 在相同溫度條件下,相對濕度改變時光合速率變化較大 增加
【解析及解題策略】本題以表格的形式考查實驗分析。解題時,可依據(jù)表格的特征進行分析。
(1)找變量:觀察表格的行和列的項目,找出實驗涉及的兩個自變量——“溫度”和“相對濕度”,因變量——“光合速率”。
(2)析關系:結合所學生物學知識判斷表格中各項目之間的關系,如自變量“溫度”和“相對濕度”與因變量“光合速率”之間的關系。
(3)得結論:分析表格中的數(shù)據(jù)變化規(guī)律、不同項目數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系,包括行與行、列與列,通過看共性、找差異性等方法,從而得出相應的結論。遵循單一變量原則對實驗結果進行分析,可知該實驗的對照組和實驗組一、二溫度相同,小麥光合速率隨相對濕度的增加而明顯加快;但實驗組二、三、四的相對濕度相同時,小麥光合速率隨溫度的變化不明顯,由此可推知中午時對小麥光合作用速率影響較大的環(huán)境因素是相對濕度。同時可推測,增加麥田環(huán)境的相對濕度可降低小麥光合作用“午休”的程度。
新情境信息類題與當代影響人類發(fā)展的科研進展緊密相連,通常以最新科研進展為背景,考查學生運用教材知識解決問題的能力。常見背景包括:(1)生命科學進展:如2019 年國家科學技術獎(多細胞生物細胞自噬分子機制及與神經(jīng)退行性疾病的關系,乙肝病毒變異和免疫遺傳在肝細胞癌變發(fā)生發(fā)展中的新機制等);基因編輯技術;宮頸癌疫苗的研制和推廣等。(2)近年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎、諾貝爾化學獎:如2015 年屠呦呦等人發(fā)現(xiàn)了青蒿素和阿維菌素,可以有效治療瘧原蟲和線蟲兩大類寄生蟲引發(fā)的疾病等。
【例4】(山東省,2020 年學業(yè)水平等級考試模擬卷,第21 題)2019 年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予在低氧感應方面做出貢獻的科學家。研究發(fā)現(xiàn),合成促紅細胞生成素(EPO)的細胞持續(xù)表達低氧誘導因子(HIF-1α)。在氧氣供應正常時,HIF-1α 合成后很快被降解;在氧氣供應不足時,HIF-1α 不被降解,細胞內(nèi)積累的HIF-1α 可促進EPO 的合成,使紅細胞增多以適應低氧環(huán)境,相關機理如圖3 所示。此外,該研究可為癌癥等諸多疾病的治療提供新思路。
圖3
(1)如果氧氣供應不足,HIF-1α 進入細胞核,與其他因子(ARNT)一起與EPO 基因上游的調(diào)控序列結合,增強該基因的________,使EPO 合成和分泌增加。EPO 刺激骨髓造血干細胞,使其________,生成大量紅細胞,從而提高氧氣的運輸能力。
(2)正常條件下,氧氣通過________的方式進入細胞,細胞內(nèi)的HIF-1α 在脯氨酰羥化酶的作用下被羥基化,最終被降解。如果將細胞中的脯氨酰羥化酶基因敲除,EPO基因的表達水平會________(填“升高”或“降低”),其原因是_______________________________________________。
(3)一些實體腫瘤(如肝癌)中的毛細血管生成滯后,限制了腫瘤的快速發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn),血管內(nèi)皮生長因子能促進血管內(nèi)皮細胞增殖和毛細血管的生成。假設血管內(nèi)皮生長因子的合成與EPO 合成的調(diào)節(jié)途徑類似,且途徑有兩個:途徑①相當于圖中HIF-1α 的降解過程,途徑②相當于HIF-1α 對EPO 合成的調(diào)控過程。為了限制腫瘤快速生長,可以通過調(diào)節(jié)途徑①和途徑②來實現(xiàn),進行調(diào)節(jié)的思路是______________________________。
【答案】(1)轉(zhuǎn)錄(或:表達) 增殖、分化(2)自由擴散(或:單純擴散) 升高 脯氨酰羥化酶基因被敲除,細胞缺少脯氨酰羥化酶,不能降解HIF-1α,HIF-1α 的積累促進EPO 基因的表達 (3)促進途徑①、抑制途徑②
【解析及解題策略】本題文字和圖像信息容量都很大,重點考查學生獲取信息、分析信息和解決實際問題的能力,同時也突出對科學思維、科學探究和語言表達能力的考查。解題時,有效提取信息并對焦考點才能深入淺出。
(1)提取信息:題干中的關鍵信息如EPO、HIF-1α,氧氣供應正?;蚬蛔銜r,它們之間的關系。
(2)對焦考點:結合題圖信息,進行圖文轉(zhuǎn)化,聯(lián)系教材知識,明確考點。
(3)依問作答:若脯氨酰羥化酶基因被敲除,細胞中缺少脯氨酸酰羥化酶,則HIF-1α 不能被降解,其積累后,可進入細胞核與ARNT 一起增強EPO 基因的表達。結合題圖可知,途徑①會降低細胞中血管內(nèi)皮生長因子的含量,進而抑制毛細血管的生成,可限制腫瘤的快速生長,途徑②則會增加細胞中血管內(nèi)皮生長因子的含量。因此為限制腫瘤快速生長,應促進途徑①、抑制途徑②。
生物學信息題的題干往往蘊含大量答題關鍵信息,因此要加強學生對題目信息提取能力的訓練,使學生學會用題目中的信息解決問題。在復習中要夯實學生的基礎知識、基本方法和基本技能,培養(yǎng)其認真審題的習慣,強化其獲取信息的能力,培養(yǎng)學生將基礎知識、基本方法和基本技能遷移到新情境中的能力是課堂教學中的重中之重。