安徽 吳 浩 周頌銀

高三復(fù)習(xí)是緊張而忙碌的，師生們普遍覺得時間不夠用，因?yàn)樾枰龃罅吭囶}。為了多做題，不少學(xué)生熬夜“刷題”，卻并沒有達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。筆者認(rèn)為，學(xué)生們在這個過程中缺乏對試題進(jìn)行歸納、整理與反思。通過反思總結(jié)可以拓展學(xué)生的知識面，開闊學(xué)生的思維，使其站得更高；同時也有助于學(xué)生理解教材的相關(guān)知識。

下面筆者以“光合作用”的幾道考題為例，淺談如何做好研究與反思工作，以期讓師生們在備考中不斷提升自己。

1.間斷光照中光照與黑暗處理的頻率問題

光合作用中的光反應(yīng)和暗反應(yīng)是在不同酶的催化作用下相對獨(dú)立進(jìn)行的。一般情況下，光反應(yīng)的速率比暗反應(yīng)快，在連續(xù)光照條件下，光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP不能及時被暗反應(yīng)消耗，使得暗反應(yīng)抑制了光反應(yīng)的進(jìn)行，限制了光合作用的速率，降低了光能利用率。而在光照和黑暗交替進(jìn)行的條件下，光反應(yīng)剛停止時，暗反應(yīng)仍可進(jìn)行一段時間，光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP可以被暗反應(yīng)充分利用，從而提高了光能利用率。

【例1】為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學(xué)家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計了A、B、C、D四組實(shí)驗(yàn)。各組實(shí)驗(yàn)的溫度、光照強(qiáng)度和CO2濃度等條件均相同、適宜且穩(wěn)定,每組處理的總時間均為135 s，處理結(jié)束時測定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

A組：先光照后黑暗，時間各為67.5 s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為50%。

B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗的時間各為7.5 s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為70%。

C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為3.75 ms(毫秒)；光合作用產(chǎn)物的相對含量為94%。

D組(對照組)：光照時間為135 s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為100%。

回答下列問題：

(1)單位光照時間內(nèi)，C組植物合成有機(jī)物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D組植物合成有機(jī)物的量，依據(jù)是________；C組和D組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明光合作用中有些反應(yīng)不需要________，這些反應(yīng)發(fā)生的部位是葉綠體的________。

(2)A、B、C三組處理相比，隨著________的增加，使光下產(chǎn)生的________能夠及時被利用與及時再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。

【答案】(1)高于 C組只用了D組一半的光照時間，其光合作用產(chǎn)物的相對含量卻是D組的94% 光照

基質(zhì) (2)光照和黑暗交替頻率 ATP和[H](或ATP和還原型輔酶Ⅱ)

【解析】根據(jù)題干信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，結(jié)果如表1所示。

表1

注：A、B、C與D組的差異為光照時間短，而A、B、C三組的差異為光照和黑暗交替頻率。

【反思】①光照和黑暗交替的頻率影響著光合作用的強(qiáng)度，如B組與C組。②延長黑暗處理的時間要能恰好利用完光反應(yīng)的產(chǎn)物，不可以無限延長黑暗的時間，否則會影響植物光合作用的強(qiáng)度。③最佳的黑暗處理時間可以結(jié)合具體考題進(jìn)行分析判斷。

2.不同類型植物的光合作用

圖1是中學(xué)教材提及的植物光合作用過程圖解：

圖1

【例2】圖2表示十字花科植物A的CO2同化過程。圖3和圖4表示景天科植物B的CO2同化過程(夜間氣孔開放，吸收的CO2生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中的蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放CO2用于光合作用)。請回答下列問題：

圖2

圖3

圖4

(1)植物A細(xì)胞內(nèi)同化CO2的具體部位是________。

(2)植物B夜晚能吸收CO2，卻不能合成(CH2O)的原因是________，植物B白天進(jìn)行光合作用所需的CO2的來源有________和________。

(3)在上午10：00時，突然降低環(huán)境中的CO2濃度，植物B細(xì)胞中C3含量的變化趨勢是________(填“升高”“降低”或“基本不變”)。

(4)植物B氣孔開閉的特點(diǎn)與其生存的干旱環(huán)境相適應(yīng)，從進(jìn)化角度看，這種特點(diǎn)的形成是________的結(jié)果。

【答案】(1)葉綠體基質(zhì) (2)缺乏光照，不能產(chǎn)生[H]和ATP 蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放 呼吸作用產(chǎn)生 (3)基本不變 (4)自然選擇

【解析】(1)植物A氣孔開放，CO2進(jìn)入葉綠體與C5結(jié)合形成C3(CO2的固定)，該過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中。(2)結(jié)合圖3可知，植物B夜晚吸收的CO2轉(zhuǎn)移到草酰乙酸中，草酰乙酸轉(zhuǎn)化為蘋果酸儲存在液泡中，此時沒有光照，葉綠體無法進(jìn)行光反應(yīng)，故不能合成(CH2O)。分析圖4可知，白天植物B光合作用所需的CO2一方面來自蘋果酸分解，另一方面來自自身細(xì)胞呼吸。(3)植物B白天氣孔處于關(guān)閉狀態(tài)，光合作用所需要的CO2只能來自內(nèi)部提供，如蘋果酸，此時外界CO2濃度的變化對C5的固定沒有影響，故C3含量基本不變。(4)植物B白天氣孔關(guān)閉，晚上氣孔開放，這種生理特性與其生活的外界環(huán)境相適應(yīng)，是自然選擇的結(jié)果。

【反思】①自然界植物類型繁多，有一些植物為了適應(yīng)不同環(huán)境表現(xiàn)出不同的光合作用特點(diǎn)，如例2中的植物B。②在處理該類信息題時要通過“審題”及時獲取信息，若與自身的認(rèn)知有沖突，切勿“思維定式”，應(yīng)在已有認(rèn)知的基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)散性處理。

3.影響植物“午休”的因素判斷

圖5

在12時左右，光合作用強(qiáng)度明顯減弱的原因是“光照過強(qiáng)→氣孔關(guān)閉→CO2供應(yīng)不足→光合作用下降”。此外還要注意的是，由于葉片溫度的升高，葉綠體活性與Rubisco活性均降低，RuBP羧化酶再生能力降低，導(dǎo)致葉片光合作用能力降低，即“非氣孔限制”。

【例3】長葉刺葵是棕櫚科熱帶植物,為了解其引種到重慶某地后的生理狀況,某研究小組在水分充足、晴朗無風(fēng)的夏日,觀測得到了該植物光合速率等生理指標(biāo)的日變化趨勢圖(圖6)。

圖6

據(jù)圖6分析:①光合作用消耗ATP最快的時刻是________。根吸水能力最強(qiáng)的時刻是________。②直接引起蒸騰速率變化的生理指標(biāo)是________;推測導(dǎo)致12:00時光合速率出現(xiàn)低谷的環(huán)境因素主要是________(填“光照”或“CO2”)。

【答案】①10:00 12:00 ②氣孔導(dǎo)度 光照

【解析】消耗ATP最快時光合作用最強(qiáng)，從圖6中可找到光合速率最大值對應(yīng)的時間點(diǎn)為10:00，故此時消耗ATP最快；根吸水能力強(qiáng)，說明蒸騰作用旺盛，從圖中蒸騰速率變化曲線可找到最大值對應(yīng)的時間點(diǎn)為12:00；氣孔是氣體進(jìn)出的門戶，也是蒸騰作用的部位。綜合三條曲線比較分析，由于12:00時氣孔導(dǎo)度最大，CO2可以滿足光合作用的需求，此時光合作用速率出現(xiàn)低谷的環(huán)境因素是除CO2之外的因素，故為光照。

【反思】“雙峰”曲線中出現(xiàn)的午休點(diǎn)，一般會被認(rèn)為是氣孔關(guān)閉導(dǎo)致細(xì)胞中CO2濃度下降。但例3則是例外，因此，在處理信息題時要避免思維定式導(dǎo)致的錯誤出現(xiàn)。

4.光照下CO2的來源

活細(xì)胞不論有無光照，都會進(jìn)行細(xì)胞呼吸，細(xì)胞呼吸可以釋放CO2。

【例4】某研究小組測得在適宜條件下某植物葉片遮光前吸收CO2的速率和遮光(完全黑暗)后釋放CO2的速率。吸收或釋放CO2的速率隨時間變化趨勢的示意圖如圖7所示(吸收或釋放CO2的速率是指單位面積葉片在單位時間內(nèi)吸收或釋放CO2的量)，回答下列問題：

圖7

(1)在光照條件下，圖形A+B+C的面積表示該植物在一定時間內(nèi)單位面積葉片光合作用________，其中圖形B的面積表示________，從圖形C可推測該植物存在另一個________的途徑，CO2進(jìn)出葉肉細(xì)胞都是通過________的方式進(jìn)行的。

(2)在上述實(shí)驗(yàn)中，若提高溫度、降低光照，則圖形________(填“A”或“B”)的面積變小，圖形________(填“A”或“B”)的面積增大，原因是________。

【答案】(1)固定的CO2總量 呼吸作用釋放出的CO2量 釋放CO2自由擴(kuò)散 (2)A B 光合作用速率降低，呼吸作用速率增強(qiáng)

【解析】(1)依據(jù)坐標(biāo)圖分析，A出現(xiàn)在橫坐標(biāo)之上，而B、C出現(xiàn)在橫坐標(biāo)之下，說明A表示凈光合作用量(葉肉細(xì)胞吸收外界的CO2)，B+C表示呼吸作用量(植物自身產(chǎn)生CO2的量)。圖形A+B+C的面積表示該植物總光合作用量(固定CO2的量)。遮光后，植物只能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，C部分面積逐漸消失，B部分在遮光后仍舊存在，可知B的面積表示這段時間內(nèi)植物呼吸作用釋放的CO2的量。根據(jù)題干信息無法得知C部分在遮光后消失的真正原因，但通過分析可知：在光照條件下可能還存在其他途徑產(chǎn)生CO2。CO2是氣體分子，進(jìn)出細(xì)胞的方式為自由擴(kuò)散。(2)題干說明是在適宜條件下進(jìn)行測定，所以提高溫度、降低光照等操作會對光合作用不利，A的面積會變小。由于植物呼吸作用相關(guān)酶的最適溫度往往比光合作用相關(guān)酶的最適溫度高，提高溫度有利于呼吸作用的進(jìn)行，故B的面積會變大。

【反思】學(xué)生可能第一次遇到例4時未必能夠想到還有另外一種釋放CO2的途徑。若在以后的練習(xí)題中遇到如例5所示的信息題就會豁然開朗。

【例5】科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，植物在光照條件下進(jìn)行光合作用的同時還會發(fā)生“光呼吸”作用?！肮夂粑笔撬羞M(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和高氧氣與低二氧化碳情況下發(fā)生的一個生化過程。它是光合作用中一個損耗能量的副反應(yīng)，具體過程如圖8所示。

圖8

(1)“光呼吸”與“有氧呼吸”相比較，它們的主要相同點(diǎn)是________。請將兩者的區(qū)別填寫在表2中：

表2

(2)與過氧化氫酶只能催化過氧化氫的分解反應(yīng)相比，在作用特點(diǎn)上，Rubisco與過氧化氫酶這類酶有哪幾方面的差別？

【答案】(1)都消耗了氧氣，釋放出二氧化碳 ①葉綠體(基質(zhì)) ②細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體 ③光照

(2)兩者催化的反應(yīng)類型不同；過氧化氫酶只催化過氧化氫的分解反應(yīng)，Rubisco會隨著兩個底物比例不同，催化反應(yīng)向不同方向進(jìn)行。

通過對該類考題的分析研究，可以適當(dāng)擴(kuò)大學(xué)生的知識面。

5.ATP的用途問題

ATP是生物體內(nèi)的直接能源物質(zhì)，植物在光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP參與暗反應(yīng)。細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP可用于各種生命活動，如物質(zhì)跨膜運(yùn)輸、肌肉收縮等。

【例6】(2018年，江蘇卷，第29題節(jié)選)圖9為某植物葉肉細(xì)胞中有關(guān)甲、乙兩種細(xì)胞器的部分物質(zhì)及能量代謝途徑示意圖(NADPH指[H])，請回答下列問題：

圖9

(3)甲輸出的三碳糖在氧氣充足的條件下，可被氧化為________后進(jìn)入乙，繼而在乙的________(填場所)徹底氧化分解成CO2；甲中過多的還原能可通過物質(zhì)轉(zhuǎn)化，在細(xì)胞質(zhì)中合成NADPH，NADPH中的能量最終可在乙的________(填場所)轉(zhuǎn)移到ATP中。

(4)乙產(chǎn)生的ATP被甲利用時，可參與的代謝過程包括________(填序號)。

①C3的還原 ②內(nèi)外物質(zhì)運(yùn)輸

③H2O裂解釋放O2④酶的合成

【答案】(3)丙酮酸 基質(zhì)中 內(nèi)膜上

(4)①②④

【解析】據(jù)圖可推斷甲是葉綠體，乙是線粒體。這兩種細(xì)胞器關(guān)系密切，即線粒體為葉綠體提供了CO2和ATP，葉綠體為線粒體提供了三碳糖、O2、NADPH。(3)在O2充足的條件下，葉綠體產(chǎn)生的三碳糖進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中經(jīng)過一系列變化進(jìn)入線粒體。依據(jù)有氧呼吸知識可知，丙酮酸進(jìn)入線粒體基質(zhì)中被徹底氧化分解成CO2。依據(jù)題干和圖中的信息，葉綠體多余的還原能在細(xì)胞質(zhì)中合成NADPH；能量最終轉(zhuǎn)移到ATP(在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行有氧呼吸第三階段，釋放大量能量)中。(4)由圖可知，線粒體為葉綠體提供ATP，這個信息與學(xué)生已有的認(rèn)知可能存在沖突，教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會利用題中信息進(jìn)行分析推理，避免思維定式。葉綠體中很多生理活動的完成是需要消耗能量的，線粒體提供的ATP就可以派上用場，如C3的還原、細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)運(yùn)輸、酶的合成等。

【反思】①葉綠體由內(nèi)膜、外膜、基粒、基質(zhì)(含少量DNA、RNA、核糖體)組成。②葉綠體是進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，由于基質(zhì)中含有DNA和RNA，因此可進(jìn)行“DNA復(fù)制”與“基因表達(dá)”。這些活動都需要消耗ATP。③本題說明光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP除了用于暗反應(yīng)外，還可用于葉綠體內(nèi)部其他的代謝活動。因此，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋硎鰹椤肮夂献饔霉夥磻?yīng)階段產(chǎn)生的ATP可用于暗反應(yīng)”。

從例6的分析中不難看出，當(dāng)光合作用不能為固定CO2或其他代謝提供足夠的ATP時，葉綠體就需要吸收ATP。因此線粒體產(chǎn)生的ATP進(jìn)入葉綠體中被利用，以滿足特定條件下葉綠體中的代謝需求，如“暗反應(yīng)”“DNA復(fù)制與表達(dá)”。此外，葉綠體中過多的還原能可以在細(xì)胞質(zhì)中合成NADPH，其能量也可以從線粒體內(nèi)膜上轉(zhuǎn)移到ATP中。因此，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋硎鰹椤熬€粒體產(chǎn)生的ATP可用于多種生命活動(不排除參與暗反應(yīng))”。

教師在教學(xué)中不可“想當(dāng)然”地對某些知識進(jìn)行簡單化的處理和歸納。教材中使用了一些模糊語言，其用意就是避免絕對化?，F(xiàn)有的很多信息題蘊(yùn)含的內(nèi)容超出了中學(xué)教材的范疇?？紤]到學(xué)生們的實(shí)際情況，中學(xué)階段可以不用將知識講得太多、太深。因此，教師在復(fù)習(xí)迎考中不可盲目拓展知識，在幫助學(xué)生研讀、理解教材的基礎(chǔ)上，可以通過對信息題的不斷訓(xùn)練來培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，避免學(xué)生產(chǎn)生“思維定式”才是關(guān)鍵。這樣可以適當(dāng)擴(kuò)大學(xué)生的知識面，同時也能讓學(xué)生認(rèn)識到“學(xué)無止境”，生命世界具有復(fù)雜性和多樣性，而非“簡單化”與“絕對化”。

6.研究真題，提升能力

加強(qiáng)對高考題的分析與研究，不僅有助于教師更好地把握教學(xué)方向，還有助于提高教師的命題水平和能力。高三復(fù)習(xí)階段，無論是教師還是學(xué)生都在試圖通過一切方法提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，其中，試題的選用和編制尤為重要。需要特別說明一點(diǎn)，教師在編制考題時一定要多關(guān)注教育部考試中心頒布的新課程教學(xué)與評價等方面的綱領(lǐng)性文件。

6.1命題中要滲透學(xué)科核心素養(yǎng)

高中生物學(xué)新課程已在很多地方推行，在新高考的背景下，教材、高考會在命題上向新課改方向靠攏，這種變化會在高考題中得以凸顯。教師在命題時，要用新課程理念武裝頭腦，規(guī)劃學(xué)科核心素養(yǎng)藍(lán)圖，從生命觀念的形成、科學(xué)思維的發(fā)展、科學(xué)探究能力的落實(shí)、社會責(zé)任的滲透四個方面思考命題方向與側(cè)重點(diǎn)。在具體命制過程中，要將知識、方法和素養(yǎng)有機(jī)結(jié)合，使得學(xué)生在做題中不僅能力得到了提高，還能形成生命觀念、落實(shí)社會責(zé)任，從而真正實(shí)現(xiàn)“育人”的目的。

高考題通過呈現(xiàn)真實(shí)問題情境，借助任務(wù)驅(qū)動、增強(qiáng)探究與開放性、改進(jìn)作答指向等手段，要求學(xué)生在面對各種復(fù)雜問題時運(yùn)用已有知識進(jìn)行審慎思考、分析推理等。如2021年全國乙卷第29題以生活在干旱地區(qū)的一些植物(植物甲)具有特殊的CO2固定方式為背景考查學(xué)生的科學(xué)思維，最后一問涉及對實(shí)驗(yàn)探究能力的考查。在高三復(fù)習(xí)備考階段要聚精會神、沉心靜氣，在高考命題思想的指引下創(chuàng)新試題。試題情境要圍繞現(xiàn)實(shí)(如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、綠色生活)和熱點(diǎn)問題(如新冠病毒、碳中和、禁塑)，努力做到新穎、科學(xué)、真實(shí)，試題還要有一定的信息量和必要的復(fù)雜度，切實(shí)成為培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用學(xué)科知識分析和解決問題的良好“載體”。讓學(xué)生在情境中學(xué)會解決問題并提升能力，切實(shí)落實(shí)科學(xué)思維。

6.2凸顯基礎(chǔ)，不能命制有問題的考題

俗話說“基礎(chǔ)不牢地動山搖”。高考題注重基礎(chǔ)，教師在平時自主命制時也當(dāng)如此，應(yīng)回避“偏、難、怪”的試題。生物學(xué)教學(xué)中存在爭議的問題層出不窮，即使有些公認(rèn)的說法也可能因?yàn)闀r間的推移被推翻，如“細(xì)胞代謝”部分一直存在著“光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP只用于暗反應(yīng)”“細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP用于各種生命活動(除暗反應(yīng)外)”等說法。這些根植于人們腦海中的說法，不知源頭在哪里。教師在命題中要本著對學(xué)生負(fù)責(zé)的態(tài)度，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)知識作為命題的依據(jù)，斷不可輕信教輔資料。

6.3加強(qiáng)“軟肋”題型的命制與訓(xùn)練

學(xué)習(xí)過程中，在必要記憶的同時更需要科學(xué)思維。生物學(xué)科知識點(diǎn)較多，這就要求學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上構(gòu)建完善的知識網(wǎng)絡(luò)。有幾種題型一直是大部分學(xué)生獲取高分的障礙，如語言表述類題(原因闡釋類、實(shí)驗(yàn)設(shè)計類)、圖形圖表繪制題、遺傳題、細(xì)胞分裂題等。針對學(xué)生暴露出的這些“軟肋”，教師可通過創(chuàng)新或改編試題形成專題的形式，讓學(xué)生在專項(xiàng)訓(xùn)練中培養(yǎng)感覺，找準(zhǔn)解題的路徑從而構(gòu)建答題模板、形成正確的解題策略，最終落實(shí)“補(bǔ)短板、促發(fā)展”。

在復(fù)習(xí)備考階段，師生要養(yǎng)成做題后反思的習(xí)慣，避免“機(jī)械刷題”帶來的“消化不良”和“淺嘗輒止”。反思在學(xué)習(xí)中猶如“催化劑”，促使思維“飛躍”，同時也使師生能時刻保持一種清醒的認(rèn)識，去反省、思考、探索和解決。反思雖帶來“陣痛”，但“陣痛”后收獲的則是一種喜悅。