“變臉”復(fù)習(xí) 提升課堂有效性
——以“光合作用與細(xì)胞呼吸”為例

重慶

高三一輪復(fù)習(xí)的時間相對較長，這個時期學(xué)生已經(jīng)學(xué)完所有的基礎(chǔ)知識，通過由“點”到“面”的復(fù)習(xí)，可以將知識點連接成知識網(wǎng)絡(luò)，是溫故知新的最佳時期。筆者認(rèn)為，一輪復(fù)習(xí)需要追求課堂的有效性，更要充分調(diào)動學(xué)生的積極性，避免對舊知識的簡單重復(fù)，否則，復(fù)習(xí)的效果會大打折扣。因此，教師在組織教學(xué)時需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)摹白兡槨?，筆者以“植物的光合作用與細(xì)胞呼吸”這一高頻考點為例進(jìn)行說明，希望可以為各位讀者提供復(fù)習(xí)思路。

一、考情分析

在2019年《普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱的說明》（以下簡稱《考試說明》）中，本部分的必考內(nèi)容有“光合作用的基本過程”“影響光合作用速率的環(huán)境因素”“細(xì)胞呼吸”，并且三者全部是Ⅱ級要求，即要求學(xué)生理解《考試說明》中所列知識和其他相關(guān)知識之間的聯(lián)系和區(qū)別，并能在較復(fù)雜的情境中綜合運用其進(jìn)行分析、判斷、推理和評價。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中要求學(xué)生“說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學(xué)能”“說明生物通過細(xì)胞呼吸將儲存在有機(jī)分子中的能量轉(zhuǎn)化為生命活動可以利用的能量”。傳統(tǒng)的復(fù)習(xí)方式往往是復(fù)習(xí)概念、過程、曲線、實驗等，這樣的方式對于學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識還是有必要、有效的，但是很顯然，基礎(chǔ)知識只是基石，學(xué)生還必須從本質(zhì)上認(rèn)知光合作用與細(xì)胞呼吸，這樣才能達(dá)到《考試說明》與《課程標(biāo)準(zhǔn)》中的要求。

高考全國卷對于光合作用與細(xì)胞呼吸的考查一向以能力立意為主，以2018年三套高考全國卷試題為例，全國卷Ⅰ以曲線為載體，從全新的角度考查學(xué)生對陰生植物、凈光合速率等概念的理解；全國卷Ⅱ、全國卷Ⅲ的考查形式類似，分別考查光飽和點和群體干物質(zhì)的積累量，這些考查方式都需要學(xué)生充分理解所學(xué)內(nèi)容，綜合分析才能做出合理的判斷。2017年、2016年的全國卷試題均是如此，僅僅對知識進(jìn)行簡單記憶已經(jīng)不符合全國卷的要求。

二、復(fù)習(xí)建議

對于光合作用和細(xì)胞呼吸部分的復(fù)習(xí)，筆者從生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次得到啟發(fā)，復(fù)習(xí)時從細(xì)胞（細(xì)胞器）水平、器官水平、個體水平、種群水平等角度，對光合作用與細(xì)胞呼吸進(jìn)行深度解讀和剖析，讓學(xué)生從不同層次、不同角度加深對光合作用與細(xì)胞呼吸的理解，對于提高學(xué)生的理解能力、綜合運用能力有積極意義。下文筆者主要從“器官”這一層次對植物的光合作用與細(xì)胞呼吸進(jìn)行解讀。

被子植物的器官分為根、莖、葉、花、果實、種子，進(jìn)行光合作用的主要部位是葉片（葉肉細(xì)胞），其余器官中進(jìn)行光合作用的細(xì)胞較少，考查時一般沒有涉及，這些器官主要考查利用光合作用產(chǎn)物進(jìn)行細(xì)胞呼吸。高中階段可以簡化為葉肉細(xì)胞在適宜的條件下可以進(jìn)行光合作用，包括葉肉細(xì)胞在內(nèi)，幾乎所有細(xì)胞都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。由于吸收水分和無機(jī)鹽的主要器官是根，種子又是光合產(chǎn)物的重要輸入器官，因此，在復(fù)習(xí)時可以重點分析葉片、根、種子三個器官與植株光合作用、細(xì)胞呼吸的考查形式。

（一）葉片與光合作用、細(xì)胞呼吸

學(xué)生對于植物的微觀結(jié)構(gòu)并不是很熟悉，教師可以選擇合適的配圖（如圖1）進(jìn)行適當(dāng)?shù)赝卣埂?/p>

圖1

如圖1是葉片（C3植物）的結(jié)構(gòu)示意圖，維管束鞘細(xì)胞、角質(zhì)層等不需要具體掌握，但是通過將完整的葉片切面呈現(xiàn)給學(xué)生，可便于他們從總體上進(jìn)行理解。通過識圖可以發(fā)現(xiàn)，有些細(xì)胞，如表皮細(xì)胞、韌皮部細(xì)胞和木質(zhì)部細(xì)胞等，不含葉綠體，不能進(jìn)行光合作用，也可以發(fā)現(xiàn)葉片中靠近上、下表皮的葉肉細(xì)胞（柵欄組織和海綿組織）中葉綠體數(shù)量不同，這些恰好可以用結(jié)構(gòu)與功能觀進(jìn)行理解。這些不需要具體闡述，只需要讓學(xué)生認(rèn)識到葉片中并非所有細(xì)胞都可以進(jìn)行光合作用即可。

葉片上氣孔的開閉對于光合作用的影響極大，教師可以進(jìn)一步補(bǔ)充保衛(wèi)細(xì)胞的相關(guān)知識，幫助學(xué)生理解氣孔開閉的本質(zhì)與影響，避免死記硬背。學(xué)生了解了氣孔開閉原理之后，對于植物“午休現(xiàn)象”的理解就會回歸到本質(zhì)上來，即凡是能引起保衛(wèi)細(xì)胞失水的因素，都會造成氣孔在一定程度上的關(guān)閉，從而引起植物因缺乏光合作用原料而導(dǎo)致光合速率的降低。

【例1】（2016年，全國卷Ⅲ，第29題）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(jié)果如表1所示：

表1

回答下列問題：

（1）根據(jù)本實驗結(jié)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。

（2）在實驗組中，若適當(dāng)提高第________組的環(huán)境溫度能提高小麥的光合速率，其原因是_____________________________________。

（3）小麥葉片氣孔開放時，CO2進(jìn)入葉肉細(xì)胞的過程____（填“需要”或“不需要”）載體蛋白，_________（填“需要”或“不需要”）消耗ATP。

【參考答案】（1）濕度（或相對濕度）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

（2）四 該實驗組的環(huán)境溫度未達(dá)到光合作用的最適溫度 （3）不需要 不需要

建議教師使用原題時，可以適當(dāng)增加一些改編，以達(dá)到多角度挖掘、考查的效果，也可以讓學(xué)生嘗試設(shè)問，這對于提高學(xué)生的思維品質(zhì)有益。

同時，在例1的基礎(chǔ)上，可以補(bǔ)充以下情境，考查學(xué)生分析問題的能力。生活在干旱環(huán)境中的植物，如景天科多肉植物，進(jìn)化出一套適應(yīng)干旱環(huán)境的機(jī)制 —— 夜間氣孔開放，將吸收的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，這樣的機(jī)制避免了氣孔關(guān)閉帶來的影響（如圖2所示）。

圖2

（二）根與光合作用、細(xì)胞呼吸

根細(xì)胞不能進(jìn)行光合作用，但是根可以吸收水和無機(jī)鹽（如Mg2+、Fe2+等），有些植物的根還可以吸收二氧化碳，從而影響光合作用。對于生長在土壤中的植物而言，土壤板結(jié)現(xiàn)象會影響水分的吸收，同時也會影響根細(xì)胞的呼吸速率，間接影響植物對無機(jī)鹽的吸收，陸生植物如果遭遇水淹，根細(xì)胞會因為缺氧而進(jìn)行無氧呼吸，產(chǎn)生的酒精會導(dǎo)致根部細(xì)胞死亡，最終導(dǎo)致植株死亡。因此，根與植物的光合作用、細(xì)胞呼吸都有著密切的關(guān)系。

【例2】水稻是鹽敏感植物，耐鹽能力較弱。科研人員從甲、乙兩個水稻品種中挑選長勢相同的幼苗若干，平均分成三組，分別栽培于鹽濃度不同的培養(yǎng)液中（其他條件相同且適宜），30天后測定其根系相對活力（根對物質(zhì)的吸收能力）和凈光合速率，結(jié)果如表2所示：

表2

（1）該實驗的目的是___________________________________。

（2）甲、乙品種中，耐鹽品種是__________，判斷的依據(jù)是______________________________。

（3）根系活力下降導(dǎo)致甲、乙凈光合速率下降，其原因是_______________________________________________。

【參考答案】（1）探究不同鹽濃度對甲、乙品種水稻根系活力和凈光合速率的影響 （2）乙 乙根系活力與凈光合速率的下降幅度均小于甲 （3）根系活力下降，植物對水分和Mg、N、P等礦質(zhì)元素的吸收能力下降，植株新陳代謝減慢，氣孔部分關(guān)閉，CO2吸收減少，葉綠素、酶等物質(zhì)合成減少，光合作用速率下降幅度大于細(xì)胞呼吸

（三）種子與光合作用、細(xì)胞呼吸

種子（或果實）是植物光合作用產(chǎn)物的重要輸入器官，葉片的光合作用產(chǎn)物被及時運走，可以避免葉片中光合作用產(chǎn)物的積累，有利于光合作用的持續(xù)進(jìn)行，具體可以參考2013年北京卷第29題（題略）。

現(xiàn)行人教版普通高中教材中已經(jīng)省去了種子的發(fā)育與萌發(fā)相關(guān)的知識點，復(fù)習(xí)時教師可以適度補(bǔ)充，讓學(xué)生對于植物能量的來源、消耗有完整的認(rèn)知。另外，種子可以聯(lián)系的章節(jié)也較廣，結(jié)合種子可考查赤霉素、脫落酸等激素（如圖3所示），考查細(xì)胞增殖，考查光合作用，考查細(xì)胞呼吸（實驗考查細(xì)胞呼吸方式、呼吸熵、物質(zhì)變化等）。因此，有關(guān)種子的考查在全國卷、海南卷等試題中屢見不鮮。

圖3

【例3】將玉米種子置于25℃、黑暗、水分適宜的條件下萌發(fā)，每天定時取相同數(shù)量的萌發(fā)種子，一半直接烘干稱重，另一半切取胚乳烘干稱重，計算每粒的平均干重，結(jié)果如圖4所示，若只考慮種子萌發(fā)所需的營養(yǎng)物質(zhì)來源于胚乳，據(jù)圖4回答下列問題。

圖4

（1）萌發(fā)過程中胚乳組織中的淀粉被水解成________，再通過_______作用為種子萌發(fā)提供能量。

（2）萌發(fā)過程中在________小時之間種子的呼吸速率最大，在該時間段內(nèi)每粒種子呼吸消耗的平均干重為________mg。

（3）萌發(fā)過程中胚乳的部分營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成幼苗的組成物質(zhì)，其最大轉(zhuǎn)化速率為_______mg·粒-1·d-1。

（4）若保持實驗條件不變，120小時后萌發(fā)種子的干重變化趨勢是________，原因是________________________________________________。

【參考答案】（1）葡萄糖 呼吸（或生物氧化）

（2）72～96 26.5 （3）22 （4）下降幼苗細(xì)胞呼吸消耗有機(jī)物，且不能進(jìn)行光合作用

高三一輪復(fù)習(xí)是學(xué)生提升能力的重要階段，也是利于學(xué)生養(yǎng)成良好思維習(xí)慣的重要階段，教師應(yīng)該充分利用好這一重要時期，有效引導(dǎo)，復(fù)習(xí)就能達(dá)到事半功倍的效果。