從能力考查的角度分析高考題中“結(jié)構(gòu)和功能觀”

安徽 吳孝良

近年高考試題中加強(qiáng)了對生物學(xué)科素養(yǎng)的考查，既是高考改革的過渡，也是越來越關(guān)注以人為本教育觀的體現(xiàn)。生命觀念是生物學(xué)核心素養(yǎng)的最基本體現(xiàn)，“結(jié)構(gòu)和功能觀”是生命觀念的重要組成成分，貫穿高中生物教材，是培養(yǎng)生命觀念最直接的教學(xué)材料。筆者將從四個(gè)方面分析高考試題中“結(jié)構(gòu)和功能觀”的考查形式，提出教學(xué)中培養(yǎng)生命觀念的一些方法，以期達(dá)到拋磚引玉的效果。

1.分子與細(xì)胞水平

蛋白質(zhì)是由氨基酸通過脫水縮合的方式組成的多肽鏈經(jīng)過盤曲折疊形成的具有一定空間結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，構(gòu)成氨基酸的數(shù)目、種類、排列順序，以及形成蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，決定了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，作為生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，蛋白質(zhì)因其千變?nèi)f化的結(jié)構(gòu)，而具有多種功能。比如載體蛋白并不是固定在膜表面，而是不斷運(yùn)動(dòng)的，以便于進(jìn)行協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)?；糖蛋白分布在膜外?cè)，具有識別、免疫和潤滑等作用。二者除了蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)不同，所處細(xì)胞結(jié)構(gòu)中位置也是不同的，功能自然不同。以此類推，由脫氧核苷酸構(gòu)成的DNA，具有控制細(xì)胞生物遺傳和代謝的功能；由核糖核苷酸構(gòu)成的RNA有很多種，tRNA、mRNA、rRNA等因結(jié)構(gòu)不同，功能也不同。具有三葉草形的tRNA含有氫鍵，結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，3 ? 端連接一種特定的氨基酸，起到轉(zhuǎn)運(yùn)的功能等。

細(xì)胞的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，功能千變?nèi)f化。細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能及二者之間的聯(lián)系是高考熱點(diǎn)，更是難點(diǎn)。比如細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)及控制遺傳和代謝的物質(zhì)基礎(chǔ)的功能，線粒體中產(chǎn)生大量ATP的部位和ATP通過特殊結(jié)構(gòu)運(yùn)出線粒體，葉綠體中光反應(yīng)和暗反應(yīng)的場所——類囊體與葉綠體基質(zhì)，囊泡的形成與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系等。

【例1】（2017年，全國卷Ⅱ，第29題）下圖是表示某植物葉肉細(xì)胞光合作用和呼吸作用的示意圖。

據(jù)圖回答下列問題：

（1）圖中①②③④代表的物質(zhì)依次是____________ 、_____、___________ 、____________ ，[H]代表的物質(zhì)主要是_____________ 。（2）B代表一種反應(yīng)過程，C代表細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，D代表線粒體，則ATP合成發(fā)生在A過程，還發(fā)生在_______（填“B和C”“ C和D”或“B和D”）。

（3）C中的丙酮酸可以轉(zhuǎn)化成酒精，出現(xiàn)這種情況的原因是_________________________________________ 。

【答案】（1）O2NADP+ADP+Pi C5NADH（或還原型輔酶Ⅰ）

（2）C和D

（3）在缺氧條件下進(jìn)行無氧呼吸

【評價(jià)】本題以細(xì)胞的結(jié)構(gòu)決定其功能的關(guān)系為主旨，主要考查識記能力、理解能力和獲取信息能力。識記的是葉綠體和線粒體的結(jié)構(gòu)和功能，需要理解的是為什么葉綠體是光合作用的場所，線粒體是細(xì)胞呼吸的主要場所，以及光合作用和細(xì)胞呼吸的過程，每一階段都是由兩種細(xì)胞器特定的結(jié)構(gòu)決定的。原核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)相對于真核細(xì)胞比較簡單，對于藍(lán)藻如何進(jìn)行光合作用，好氧細(xì)菌如何進(jìn)行有氧呼吸等問題，如果用真核細(xì)胞中葉綠體和線粒體的結(jié)構(gòu)與功能推測藍(lán)藻細(xì)胞和好氧細(xì)菌細(xì)胞，將會(huì)有所收獲。學(xué)生通過發(fā)散思維，再結(jié)合結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，將更為輕松地構(gòu)建相關(guān)知識網(wǎng)絡(luò)。

2.個(gè)體水平

動(dòng)植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)是高考試題的重要組成，包括“人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)”“動(dòng)物和人體生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)”和“植物的激素調(diào)節(jié)”。

【例2】（2017年，全國卷Ⅰ，第4題）某同學(xué)將一定量的某種動(dòng)物的提取液（A）注射到實(shí)驗(yàn)小鼠體內(nèi)，注射后若干天，未見小鼠出現(xiàn)明顯的異常表現(xiàn)。將小鼠分成兩組，一組注射少量的A，小鼠很快發(fā)生了呼吸困難等癥狀；另一組注射生理鹽水，未見小鼠有異常表現(xiàn)。對實(shí)驗(yàn)小鼠在第二次注射A后的表現(xiàn)，下列解釋合理的是 （ ）

A.提取液中含有胰島素，導(dǎo)致小鼠血糖濃度降低

B.提取液中含有乙酰膽堿，使小鼠骨骼肌活動(dòng)減弱

C.提取液中含有過敏原，引起小鼠發(fā)生了過敏反應(yīng)

D.提取液中含有呼吸抑制劑，可快速作用于小鼠呼吸系統(tǒng)

【答案】C

【評價(jià)】本題通過理解能力、實(shí)驗(yàn)與探究能力、獲取信息能力和分析能力主要考查過敏反應(yīng)，反映了個(gè)體生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)和功能。

動(dòng)物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)較為復(fù)雜，從細(xì)胞、組織、器官、系統(tǒng)到個(gè)體的聯(lián)系，研究神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)、激素調(diào)節(jié)和免疫調(diào)節(jié)，神經(jīng)-體液-免疫的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，仍然是結(jié)構(gòu)決定功能的體現(xiàn)。

個(gè)體水平上生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)部分最?？疾榈氖菍?shí)驗(yàn)與探究能力，此部分培養(yǎng)的是“結(jié)構(gòu)和功能觀”及其所蘊(yùn)含的邏輯思維，也最能反映教學(xué)中學(xué)生的能力培養(yǎng)過程。通過練習(xí)加強(qiáng)應(yīng)試能力只是表面，從結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，分析其與功能之間的因果關(guān)系，以此為切入點(diǎn)提高學(xué)生的分析能力，才是教學(xué)的關(guān)鍵。

3.種群和群落水平

高考試題常常借助種群和群落等知識點(diǎn)考查生態(tài)學(xué)方面的知識。從概念上看，任何一個(gè)種群在自然界都不能孤立存在，必須與其他物種的種群一起形成群落，這同樣能夠反映結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系。

【例3】（2017年，全國卷Ⅱ，第31題）林場中的林木常遭到某種山鼠的危害。通常，對于鼠害較為嚴(yán)重的林場，僅在林場的局部區(qū)域（苗圃）進(jìn)行藥物滅鼠，對鼠害的控制很難持久有效?；卮鹣铝袉栴}：

（1）在資源不受限制的理想條件下，山鼠種群的增長曲線呈______________型。

（2）在苗圃進(jìn)行了藥物滅鼠后，如果出現(xiàn)種群數(shù)量下降，除了考慮藥物引起的死亡率升高這一因素外，還應(yīng)考慮的因素是__________________________________________________________________________ 。

（3）理論上，除藥物滅鼠外還可以采用生物防治的方法控制鼠害，如引入天敵。天敵和山鼠之間的種間關(guān)系是_____________ 。

（4）通常，種群具有個(gè)體所沒有的特征，如種群密度、年齡結(jié)構(gòu)等。那么種群的年齡結(jié)構(gòu)是指_____________________________ 。

【答案】（1）“J”

（2）苗圃中山鼠種群中個(gè)體的遷出

（3）捕食

（4）種群中各年齡期的個(gè)體在種群中所占的比例

【評價(jià)】本題以山鼠作為知識載體，借助種群的結(jié)構(gòu)和功能，主要考查識記能力、理解能力和分析能力。種群的特征，包括數(shù)量特征、年齡結(jié)構(gòu)和空間特征等，出生率和死亡率、遷入率和遷出率是決定種群密度變化的直接因素；年齡結(jié)構(gòu)和性別比例不直接決定種群密度，年齡結(jié)構(gòu)在一定程度上能預(yù)測種群數(shù)量的變化趨勢，性別比例能夠間接影響種群個(gè)體數(shù)量的變動(dòng)，如圖1。

圖1

種群空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要有均勻分布、隨機(jī)分布和集群分布，空間結(jié)構(gòu)是由于種內(nèi)競爭與其他種群的種間關(guān)系，導(dǎo)致該種群的數(shù)量和個(gè)體大小發(fā)生變化，可見其內(nèi)在聯(lián)系。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也決定了相應(yīng)的功能，其功能包括維持生物多樣性、生產(chǎn)力功能、氣候調(diào)節(jié)、生態(tài)的維持。種群是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，影響著生態(tài)系統(tǒng)的功能，從這個(gè)角度能夠更好地理解生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。

4.生態(tài)系統(tǒng)水平

生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)。形態(tài)結(jié)構(gòu)包括群落和無機(jī)環(huán)境，即為生物成分（生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者等）、非生物成分（陽光、水和無機(jī)鹽等）；功能結(jié)構(gòu)主要是指系統(tǒng)內(nèi)的生物成分之間通過食物網(wǎng)（或食物鏈）構(gòu)成的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。生態(tài)系統(tǒng)的基本功能主要包括物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞，而其以自我調(diào)節(jié)能力維持著自身系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也是由上述三大基本功能實(shí)現(xiàn)的。

【例4】（2017年，海南卷，第28題）回答下列與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性有關(guān)的問題：

（1）生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指______________________________________。

（2）在廣袤的非洲草原上，食草動(dòng)物如同“割草機(jī)”一樣，通過遷徙在不同的草場上采食，這一現(xiàn)象年復(fù)一年地進(jìn)行著，然而食草動(dòng)物所處的草原生態(tài)系統(tǒng)卻表現(xiàn)出了穩(wěn)定性，這是由于該生態(tài)系統(tǒng)具有______________________________________ 。

（3）草→蚱蜢→青蛙→蛇→鷹是草原生態(tài)系統(tǒng)的一條食物鏈，在這條食物鏈中，次級消費(fèi)者是______________，在生態(tài)系統(tǒng)中消費(fèi)者的作用有______________ （答出兩點(diǎn)即可）。

【答案】（1）生態(tài)系統(tǒng)所具有的保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定的能力

（2）自我調(diào)節(jié)能力

（3）青蛙 消費(fèi)者是實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量流動(dòng)的重要環(huán)節(jié)；調(diào)節(jié)種間關(guān)系，維持種群和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性

【評價(jià)】本題通過生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能主要考查識記能力、理解能力和分析能力。由此，小到分子大到生態(tài)系統(tǒng)，因結(jié)構(gòu)決定功能使之成為整體。用整體觀理解結(jié)構(gòu)與功能觀，用事物的普遍聯(lián)系性解讀結(jié)構(gòu)和功能觀，從能力考查的角度分析結(jié)構(gòu)和功能觀，可以幫助學(xué)生理清紛繁復(fù)雜的生物學(xué)知識脈絡(luò)。當(dāng)然，另一方面也反映功能與結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的原理，或者說功能在一定程度上影響結(jié)構(gòu)的改變，促使從單細(xì)胞生物到生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生著進(jìn)化。如果多角度綜合分析問題，很多問題將迎刃而解，比如光合作用的場所——葉綠體的結(jié)構(gòu)，哪些因素又影響著植物的光合作用強(qiáng)度，陽生植物和陰生植物的分布和環(huán)境有什么關(guān)系，這樣就把細(xì)胞結(jié)構(gòu)——植物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)——種群與群落——生態(tài)系統(tǒng)等知識點(diǎn)聯(lián)系起來了。教與學(xué)中，這種聯(lián)系的構(gòu)建，可以幫助學(xué)生建立知識網(wǎng)絡(luò)，以達(dá)到融會(huì)貫通的目的，提高學(xué)習(xí)效率和應(yīng)試能力。