“三步法”培養(yǎng)學(xué)生“獲取信息的能力”

河北 蘇洪波 張紅楠

“獲取信息的能力”是高考生物學(xué)科《普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱》“考核目標(biāo)與要求”部分中四大能力要求之一。此項(xiàng)能力要求考生：（1）能從提供的材料中獲取相關(guān)的生物學(xué)信息，并能運(yùn)用這些信息，結(jié)合所學(xué)知識(shí)解決相關(guān)的生物學(xué)問題。（2）關(guān)注對(duì)科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)發(fā)展有重大影響的、與生命科學(xué)相關(guān)的突出成就及熱點(diǎn)問題。該能力要求的本質(zhì)是考查考生借助學(xué)科概念和輔助信息解決問題。然而考生往往由于在解題過程中的不同階段有不同的不足而導(dǎo)致失分。本文嘗試從信息的概念和“三步法”兩個(gè)角度介紹解答考查獲取信息能力試題的方法。

一、信息的概念

（一）信息的定義

《現(xiàn)代漢語詞典》對(duì)“信息”一詞的解釋是通信系統(tǒng)傳輸和處理的對(duì)象，一般指事件或資料數(shù)據(jù)。信息的量值取決于事件的不確定性，若接收端無法預(yù)估事件所包含的內(nèi)容和意義，信息量就很大。通過該定義可以得出：（1）命題人員通過試卷這一通信系統(tǒng)將命題情境、學(xué)科概念和跨學(xué)科概念傳輸給考生；（2）試題難度的變量之一是考生對(duì)信息內(nèi)容和意義的獲取、預(yù)估程度。

（二）信息的種類

目前高考試題呈現(xiàn)出的信息種類主要包括文字?jǐn)⑹龊蛨D表展示。

文字?jǐn)⑹鲱愋畔⒅饕且龑?dǎo)考生在學(xué)好教材中的知識(shí)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)關(guān)注、了解學(xué)科的突出成就和與生命科學(xué)相關(guān)的熱點(diǎn)問題（作為命題素材），培養(yǎng)考生獨(dú)立思考和自主學(xué)習(xí)的能力。這類信息主要考查考生對(duì)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)的理解和運(yùn)用，在試卷中的占比不會(huì)很大（如2019年全國卷Ⅰ生物部分共2 490字、2幅圖，而2018年全國卷Ⅰ生物部分則共2 861字、2幅圖、1個(gè)表格），否則將會(huì)增加試卷閱讀量，減少考生思考時(shí)間。

圖表展示類信息的主要形式有概念-過程模型（模式圖、示意圖）、數(shù)學(xué)模型（曲線圖、數(shù)據(jù)表格）等。這類試題需要考生理解本學(xué)科概念，甚至還要理解其他學(xué)科概念。如2017—2018年全國卷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的生物部分每年、每套均有2～3個(gè)圖表展示類信息。

二、“三步法”介紹

（一）“三步法”要點(diǎn)分析

1.輸入信息

本步驟的核心是考生從命題情境中抽提信息。考生通過閱讀試題的文字?jǐn)⑹龊蛨D表展示，尋找到所學(xué)學(xué)科專業(yè)術(shù)語（概念的指代）和與概念相關(guān)的事實(shí)性信息。

2.加工信息

本步驟的核心是考生將不同的信息與所學(xué)的生物學(xué)概念建立聯(lián)系。該步驟一般分為兩個(gè)環(huán)節(jié)：（1）將事實(shí)性信息轉(zhuǎn)換或概括為概念或結(jié)論；（2）通過演繹推理、歸納推理將各個(gè)概念、結(jié)論組成一個(gè)有機(jī)整體，該環(huán)節(jié)往往是以構(gòu)建圖解的形式展示各個(gè)概念間的邏輯關(guān)系，是思維外顯化的過程。

3.輸出信息

本步驟的核心是考生結(jié)合問題，篩選相關(guān)信息，組織答案。

（二）例題分析

【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(yùn)H+。①將某植物氣孔的保衛(wèi)細(xì)胞懸浮在一定pH的溶液中（假設(shè)細(xì)胞內(nèi)的pH高于細(xì)胞外），置于暗中一段時(shí)間后，溶液的pH不變。②再將含有保衛(wèi)細(xì)胞的該溶液分成兩組，一組照射藍(lán)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(lán)光照射，溶液的pH不變。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，下列推測(cè)不合理的是（ ）

A.H+-ATPase位于保衛(wèi)細(xì)胞質(zhì)膜上，藍(lán)光能夠引起細(xì)胞內(nèi)的H+轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外

B.藍(lán)光通過保衛(wèi)細(xì)胞質(zhì)膜上的H+-ATPase發(fā)揮作用導(dǎo)致H+逆濃度梯度跨膜運(yùn)輸

C.H+-ATPase逆濃度梯度跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)H+所需的能量可由藍(lán)光直接提供

D.溶液中的H+不能通過自由擴(kuò)散的方式透過細(xì)胞質(zhì)膜進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞

【答案】C

【分析】本題呈現(xiàn)的信息屬于文字?jǐn)⑹鲱愋畔?，要求考生不但要掌握物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆诸悾€要特別注意亞類之間的區(qū)分。獲取文字?jǐn)⑹鲱愋畔⑹歉呖忌锝忸}最基本的方式，考生是否具備快速、準(zhǔn)確獲取生物文字信息的能力，是高考生物能否獲得高分的基礎(chǔ)。下面筆者借助“三步法”對(duì)本題進(jìn)行解析。

1.輸入信息

（1）已學(xué)概念的理解（代碼為Y）

Y①自由擴(kuò)散：物質(zhì)（如疏水性小分子以及小的、不帶電荷的極性分子）通過簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞。

Y②主動(dòng)運(yùn)輸：物質(zhì)（如帶電荷的離子，小的、不帶電荷的極性分子）從低濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)，需要載體蛋白的協(xié)助，同時(shí)還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量。

Y③細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP直接提供能量的。

Y④細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。

Y⑤pH表示氫離子濃度指數(shù)，pH＝-lg[H＋]，即在一定濃度范圍內(nèi)，pH越大，[H＋]越低。

Y⑥H+是帶電荷的離子。

（2）新事實(shí)性信息（代碼為X）

X①H+-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(yùn)H+。

X②……（假設(shè)細(xì)胞內(nèi)的pH高于細(xì)胞外）……

X③……保衛(wèi)細(xì)胞懸浮在一定pH的溶液中，置于暗中一段時(shí)間后，溶液的pH不變。

X④……一組照射藍(lán)光后溶液的pH明顯降低。

X⑤另一組先在溶液中加入H+-ATPase的抑制劑（抑制ATP水解），再用藍(lán)光照射，溶液的pH不變。

2.加工信息

注：“推導(dǎo)結(jié)論”代碼為T

（1）由Y①和Y⑥可以得出：H+不能通過自由擴(kuò)散的方式進(jìn)出細(xì)胞，D選項(xiàng)敘述合理。

（2）由X②和X③（自身前后對(duì)照）可以得出：黑暗中（只進(jìn)行細(xì)胞呼吸）H+不能進(jìn)出細(xì)胞。

（3）由Y⑤和X②可以得出T1：細(xì)胞內(nèi)的H+濃度低于細(xì)胞外。

（4）由X③和X④（自身前后對(duì)照）可以得出T2：藍(lán)光促使H+由保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)向外運(yùn)輸，A選項(xiàng)后半分句敘述合理、D選項(xiàng)敘述合理。

（5）由T1和T2可以得出：藍(lán)光……促使H+逆濃度梯度跨膜運(yùn)輸，B選項(xiàng)敘述合理。

（6）由Y③、X④和X⑤可以得出T3：H+由保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)向細(xì)胞外運(yùn)輸直接需要ATP提供能量，而不是藍(lán)光，C選項(xiàng)敘述不合理。

（7）由T1、T2、T3和Y②可以得出T4：H+由保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)向細(xì)胞外運(yùn)輸?shù)姆绞绞侵鲃?dòng)運(yùn)輸，B選項(xiàng)敘述合理。

（8）由Y④、T2和T4可以得出T5：運(yùn)輸H+的載體蛋白在保衛(wèi)細(xì)胞的質(zhì)膜上，A選項(xiàng)前半句敘述合理。

（9）由X①和T5可以得出：運(yùn)輸H+的載體蛋白是保衛(wèi)細(xì)胞質(zhì)膜上的H+-ATPase，B選項(xiàng)敘述合理。

上述展示的過程是對(duì)單一信息或幾個(gè)有限的孤立信息進(jìn)行“概括”，并沒有系統(tǒng)展示出這些要點(diǎn)之間的相互關(guān)系。下面筆者通過邏輯推理方法將上述信息進(jìn)一步加工整合，展示思維外顯化的過程（如圖1）。

圖1

3.輸出信息

由上述加工信息可以得出的結(jié)論是（1）藍(lán)光通過某種生理過程將光能轉(zhuǎn)化為ATP中的化學(xué)能；（2）H+-ATPase是一種位于保衛(wèi)細(xì)胞質(zhì)膜上的載體蛋白，利用水解ATP釋放的能量將細(xì)胞質(zhì)中的H+（低濃度）向細(xì)胞外（高濃度）運(yùn)輸。

【例2】（2018年，全國卷Ⅰ，第30題節(jié)選）甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強(qiáng)度的變化趨勢(shì)如圖2所示。

圖2

回答下列問題：

（2）甲、乙兩種植物單獨(dú)種植時(shí)，如果種植密度過大，那么凈光合速率下降幅度較大的植物是_____，判斷的依據(jù)是___________。

【答案】甲 光照強(qiáng)度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大，種植密度過大，植株接受的光照強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致甲植物凈光合速率下降幅度比乙大

【分析】本題呈現(xiàn)的信息屬于圖表展示類信息中數(shù)學(xué)模型-曲線圖，要求考生通過描述曲線圖，整合光合作用原理，理解影響光合作用速率的因素。筆者重點(diǎn)闡述輸入信息中的“曲線圖”信息分析和加工信息兩個(gè)步驟。

1.輸入信息

獲取數(shù)學(xué)模型-曲線圖中所呈現(xiàn)的信息主要有兩個(gè)環(huán)節(jié)：

（1）明確自變量和因變量的含義

曲線圖是本題的命題情境之一，其目的是通過呈現(xiàn)生物學(xué)概念間的關(guān)系考查對(duì)生物學(xué)概念的理解和應(yīng)用，因此首先要分析清楚自變量和因變量的具體生物學(xué)含義。本題曲線中自變量的含義是光照強(qiáng)度，因變量的含義是凈光合作用速率。

（2）描述自變量和因變量的關(guān)系

如果是單一變量類，一般根據(jù)變量間的相關(guān)性進(jìn)行描述，如本曲線圖的描述是“隨著光照強(qiáng)度降低，植物甲（或植物乙）凈光合作用速率下降”；如果是復(fù)合變量類，除了描述變量間的相關(guān)性，還要對(duì)不同曲線進(jìn)行比較，如本曲線圖的描述是“隨著光照強(qiáng)度降低，植物甲比植物乙凈光合作用速率下降幅度大”。

2.加工信息

通過演繹推理展示出要點(diǎn)之間的相互關(guān)系，如下：

大前提：種植密度過大（由文字描述獲?。?，植株接受的光照強(qiáng)度減弱（事實(shí)性信息）。

小前提：光照強(qiáng)度減弱導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大（由曲線圖獲取）。

結(jié)論：甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大。

3.輸出信息

見答案。

基于上述分析，高考生物試題通過文字、圖表等形式呈現(xiàn)情境信息。雖然信息呈現(xiàn)的形式有些差異，但考生均可以從題干中輸入信息，然后通過推理將不同的信息建立聯(lián)系，加工信息，最后結(jié)合問題情境輸出信息。

教師利用“三步法”培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的能力時(shí)，要結(jié)合復(fù)習(xí)進(jìn)度（既可以在一輪復(fù)習(xí)中使用，也可以在二輪復(fù)習(xí)中使用），精選高考試題進(jìn)行精講精練，但要注意發(fā)揮學(xué)生的主體性，由學(xué)生展示整個(gè)解題過程。教師在分析學(xué)生作答的試題時(shí)，要有細(xì)化“三步法”不同階段的意識(shí)，有針對(duì)性地提高學(xué)生獲取信息的能力。