楊豪

一、試題呈現(xiàn)

（2023年廣東省高考生物學(xué)第18題）光合作用機理是作物高產(chǎn)的重要理論基礎(chǔ)。大田常規(guī)栽培時，水稻野生型（WT）的產(chǎn)量和黃綠葉突變體（ygl）的產(chǎn)量差異不明顯，但在高密度栽培條件下ygl產(chǎn)量更高，其相關(guān)生理特征見下表和圖（略）。（光飽和點：光合速率不再隨光照強度增加時的光照強度;光補償點：光合過程中吸收的CO2與呼吸過程中釋放的CO2等量時的光照強度。）（題干略）

二、試題分析

本題依托研究過程中具體的數(shù)據(jù)創(chuàng)設(shè)實驗情境，內(nèi)容主要圍繞光合作用、呼吸作用以及二者之間的關(guān)系展開。試題難度總體偏大，區(qū)分度高，設(shè)問有層級性，對學(xué)生的綜合能力要求比較高，主要涉及信息提取能力、圖文轉(zhuǎn)換能力、提出科學(xué)問題的能力以及邏輯推理能力等。

1.立足簡單問題情境，考查學(xué)生生物學(xué)必備知識。本題第一小問，是基于表格數(shù)據(jù)呈現(xiàn)水稻野生型（WT）和黃綠葉突變體（ygl）的基本特征，包括葉綠素含量、類胡蘿卜素含量以及類胡蘿卜素與葉綠素的比值等信息?？疾閷W(xué)生掌握光合作用必備知識的情況，葉片中的色素種類以及色素主要吸收的可見光種類。

2.提供多類數(shù)據(jù)信息，考查學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)。本題數(shù)據(jù)信息非常豐富，數(shù)據(jù)信息載體具有多樣性，呈現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的載體有表格、曲線圖、柱形圖以及文字敘述。其中，第一問ygl葉色黃綠的原因除了葉綠素含量較低，還有什么原因？原因可以從表格中找到相關(guān)數(shù)據(jù)信息：ygl中類胡蘿卜素與葉綠素的比值為0.27，WT中類胡蘿卜素與葉綠素的比值為0.15，ygl中該比值比WT中高，問題就迎刃而解了。第二問第一空是比較WT與ygl的光飽和點，從a圖曲線可以看出500μmolm-2s-1到2000μmolm-2s-1的光照強度范圍內(nèi)，ygl的凈光合速率較WT更高，與第二問題干相符，但是，這是一個干擾信息。光飽和點指光合速率不再隨光照強度增加時的光照強度，題干中有明確信息，光照強度逐漸增加達到2000μmolm-2s-1時，兩者凈光合速率都不再隨光照強度的增加而增加，所以兩者的光飽和點相等，均為2000μmolm-2s-1。第二問第二空是問ygl有較高的光補償點，可能的原因除了葉綠素含量較低，還有什么原因？要解決這個問題，要利用好題干中有用的信息，光補償點指光合過程中吸收的CO2與呼吸過程中釋放的CO2等量時的光照強度。還要利用b圖和c圖中的柱形圖，獲取有效的數(shù)據(jù)信息，綜合上述信息，會發(fā)現(xiàn)ygl葉綠素含量，在低光照強度下光合作用比較弱，呼吸作用又比較強，所以相對WT來說ygl需要更高的光照強度才能使光合過程中吸收的CO2與呼吸過程中釋放的CO2等量。

3.呈現(xiàn)科學(xué)實驗情境，考查學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)。本題先創(chuàng)設(shè)了一個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情境：大田常規(guī)栽培時，水稻野生型（WT）的產(chǎn)量和黃綠葉突變體（ygl）的產(chǎn)量差異不明顯，但在高密度栽培條件下ygl產(chǎn)量更高。但又巧妙地說明光合作用機理是作物高產(chǎn)的重要理論基礎(chǔ)，順利過渡到科學(xué)實驗情境。整個題目均按照科學(xué)家在實驗室做探究實驗的流程進行呈現(xiàn)，有實驗現(xiàn)象、實驗數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析以及實驗結(jié)論等。在第三問中讓學(xué)生通過科學(xué)探究發(fā)現(xiàn)實驗現(xiàn)象背后的機理。與WT相比，ygl葉綠素含量低，高密度栽培條件下，更多的光可到達下層葉片，且ygl群體的凈光合速率較高，表明該群體對光能吸收、利用、轉(zhuǎn)化的能力更強，是其高產(chǎn)的原因之一。第四問第一空考查學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)處理的能力以及用曲線呈現(xiàn)實驗結(jié)果的能力。可以利用已有的數(shù)據(jù)信息：WT和ygl的光補償點，WT和ygl的呼吸速率，可以繪制出0～50μmol m-2s-1范圍的低光照強度下兩者的凈光合速率趨勢曲線。第四問第二空考查學(xué)生在實驗探究中提出科學(xué)問題的能力，對學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)思維也有考查。分析圖a和學(xué)生自己繪制的曲線，比較高光照強度和低光照強度條件下WT和ygl的凈光合速率，可以提出一個科學(xué)問題，如為什么高光照強度下WT的凈光合速率小于ygl的凈光合速率，而低光照強度條件下WT的凈光合速率大于于ygl的凈光合速率？

三、教學(xué)啟示

1.倡導(dǎo)問題驅(qū)動式教學(xué)，厘清生物學(xué)核心概念。比如，人教版新教材高一生物學(xué)第五章第一節(jié)《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》，教師可以設(shè)置問題串：（1）酶的作用機理是什么？（2）酶在哪里產(chǎn)生的？（3）酶的化學(xué)本質(zhì)是什么？引導(dǎo)學(xué)生通過觀察過氧化氫分解的實驗得出酶可以降低反應(yīng)所需的活化能。然后，引導(dǎo)學(xué)生閱讀發(fā)現(xiàn)酶的科學(xué)史，綜合巴斯德、畢希納以及薩姆納等科學(xué)家的研究結(jié)論，得出酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。再結(jié)合科學(xué)家切赫和奧特曼的發(fā)現(xiàn)，補充酶的化學(xué)本質(zhì)還可以是RNA。通過以上問題串的解決，學(xué)生可以很容易建構(gòu)出酶的概念模型。在概念教學(xué)的過程中實現(xiàn)知識的持續(xù)建構(gòu)和關(guān)鍵能力的不斷發(fā)展，幫助學(xué)生掌握好生物學(xué)核心概念和必備知識，打好學(xué)科基礎(chǔ)。

2.創(chuàng)設(shè)復(fù)雜問題情境，培養(yǎng)信息提取能力。教師應(yīng)關(guān)注生物學(xué)研究前沿和社會熱點，將這些實例作為材料引入生物學(xué)教學(xué)中，無論生活實踐類情境還是學(xué)習(xí)探索類情境，都應(yīng)該隱含復(fù)雜的生物學(xué)知識或者方法，推動相應(yīng)情境活動進行時，需要學(xué)生閱讀材料、獨立思考和有效解讀生物學(xué)信息。比如，在光合作用一節(jié)內(nèi)容的講授時可以引入以下材料：（1）海南大學(xué)教授萬迎朗及其團隊在海南東寨港國家級自然保護區(qū)紅樹林和文昌市云龍灣珊瑚礁中，發(fā)現(xiàn)白邊側(cè)足海天牛和絨毛海天牛2個新記錄物種。海天牛通過取食藻類，將藻類葉綠體存放在自身的細胞中繼續(xù)進行光合作用。（2）科學(xué)家用提取菠菜類囊體制成納米級類囊體單元，用小鼠軟骨細胞膜進行封裝，注射到患有關(guān)節(jié)炎的小鼠膝關(guān)節(jié)，用來治療小鼠關(guān)節(jié)炎疾病，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過光照后，細胞內(nèi)代謝得到了改善，軟骨退化減緩。

3.創(chuàng)新實驗教學(xué)形式，注重科學(xué)探究過程。高中生物學(xué)重視實驗教學(xué)，實驗類型有驗證性實驗和探究性實驗，以探究性實驗為主。教師進行實驗教學(xué)時可以拓展實驗材料和試劑，如質(zhì)壁分離與復(fù)原的實驗可以提供洋蔥鱗片葉外表皮、洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮以及黑藻葉片等材料，實驗試劑可以提供0.3g/mL蔗糖溶液、清水、甘油、1mol/L硝酸鉀溶液等。實驗教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)具有真實性，讓學(xué)生親歷觀察現(xiàn)象、提出問題、作出假設(shè)、實驗操作、數(shù)據(jù)收集和結(jié)論分析等過程，幫助學(xué)生對生物學(xué)知識進行深入理解，加強體驗感并調(diào)動積極性，提高動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。同時，實驗情境中任務(wù)要具有層級性，要求學(xué)生關(guān)聯(lián)相應(yīng)的生物學(xué)知識，綜合各方面的關(guān)鍵能力，注重科學(xué)思維方法的培養(yǎng)，凸顯生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的融合，從而，實現(xiàn)對學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)綜合、全面的提升。

責任編輯 徐國堅