核心素養(yǎng)導(dǎo)向的光合作用類(lèi)高考試題分析
——以2019年全國(guó)I卷第29題為例

鄧過(guò)房

(廣東省中山紀(jì)念中學(xué) 中山 528454)

1 原題(2019年全國(guó)I卷第29題)

將生長(zhǎng)在水分正常土壤中的某植物通過(guò)減少澆水進(jìn)行干旱處理，該植物根細(xì)胞中溶質(zhì)濃度增大，葉片中的脫落酸(ABA)含量增高，葉片氣孔開(kāi)度減小，回答下列問(wèn)題。

(1) 經(jīng)干旱處理后，該植物根細(xì)胞的吸水能力。

(2) 與干旱處理前相比，干旱處理后該植物的光合速率會(huì)，出現(xiàn)這種變化的主要原因是。

(3) 有研究表明： 干旱條件下氣孔開(kāi)度減小不是由于缺水直接引起的，而是由ABA引起的。請(qǐng)以該種植物的ABA缺失突變體(不能合成ABA)植株為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這一結(jié)論。要求簡(jiǎn)要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果。

參考答案 (1) 增加(強(qiáng)) (2) 下降(降低、減弱) 干旱使葉片葉片中的脫落酸含量增高，氣孔開(kāi)度減小，CO2吸收量減少，導(dǎo)致暗反應(yīng)減弱，因此光合速率減弱 (3) 實(shí)驗(yàn)思路： 將等量若干的正常植株(A組)與ABA缺失突變體植株(B組)同時(shí)進(jìn)行干旱處理相同時(shí)間。預(yù)期結(jié)果： A組氣孔開(kāi)度減小，B組氣孔開(kāi)度不變。

2 對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)的考查

本題考點(diǎn)是每年必考的熱點(diǎn)——光合作用。但與往年有所不同的是，首先，題目沒(méi)有再考圖表分析；其次是將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類(lèi)考點(diǎn)結(jié)合，通過(guò)ABA這個(gè)節(jié)點(diǎn)，與光合作用進(jìn)行聯(lián)系起來(lái)，即本題是巧妙地利用ABA將必修1的“光合作用”和必修3的“植物激素調(diào)節(jié)”兩個(gè)重要考點(diǎn)聯(lián)結(jié)，進(jìn)行了學(xué)科內(nèi)小綜合嘗試。

2.1 通過(guò)綜合題干信息考查學(xué)生的科學(xué)思維 “科學(xué)思維”是指尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問(wèn)題的思維習(xí)慣和能力。學(xué)生應(yīng)該在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步發(fā)展理性思維，如能夠基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題[1]。

以干旱環(huán)境下植物發(fā)生的生理變化為載體，結(jié)合水分、細(xì)胞濃度、脫落酸、氣孔開(kāi)度等重要知識(shí)點(diǎn)為依托，考查學(xué)生的歸納與概括、演繹與推理素養(yǎng)，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律。本題的第(1)(2)兩個(gè)小問(wèn)，都是通過(guò)提取題干有效信息，進(jìn)行分析整理后，得出相應(yīng)的結(jié)論。其中第(1)問(wèn)要求較低，為科學(xué)思維的1級(jí)水平。根據(jù)題干信息，干旱使根細(xì)胞溶質(zhì)濃度增多，從而分析得出： 根細(xì)胞的濃度增大，對(duì)外界的吸水能力增強(qiáng)。第(2)問(wèn)要求較高，屬于原因型題目，為科學(xué)思維的2級(jí)水平。分析題干信息，綜合整理得出相應(yīng)結(jié)論： 干旱使葉片氣孔開(kāi)度減小，CO2吸收量減少，導(dǎo)致暗反應(yīng)減弱，因此光合速率減弱。

2.2 以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為載體考查學(xué)生的科學(xué)探究 “科學(xué)探究”是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)問(wèn)題，針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及結(jié)果的交流與討論的能力。

該題的第(3)問(wèn)，通過(guò)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)材料為載體，依據(jù)題目信息與要求、疊加實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)情境來(lái)考查學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。通過(guò)所給相應(yīng)信息可知，正常植株在干旱條件下，ABA量增加，氣孔開(kāi)度減小，而ABA缺失突變體植株，在干旱條件下呢？這就需要學(xué)生通過(guò)自己的思維能力，去進(jìn)行相應(yīng)的信息推理與加工得出結(jié)論。干旱條件下的ABA缺失突變體植株，它本身就沒(méi)有ABA，所以其ABA含量不會(huì)影響到氣孔開(kāi)度，即不變化。

3 備考策略及相關(guān)建議

細(xì)胞代謝中的“光合作用”內(nèi)容在高考全國(guó)卷非選擇題中是必考的內(nèi)容，也是髙中生物學(xué)核心主干基礎(chǔ)知識(shí)之一。考査這些知識(shí)能檢測(cè)學(xué)生獨(dú)立思考、邏輯推理、歸納與概括、演繹與推理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施等關(guān)鍵能力。教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)借助這些知識(shí)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，可以充分體現(xiàn)立德樹(shù)人的育人功能。

3.1 考查實(shí)驗(yàn)探究，引導(dǎo)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué) 生物學(xué)是研究生命活動(dòng)現(xiàn)象與規(guī)律的科學(xué)，是一門(mén)典型的實(shí)驗(yàn)科學(xué)。實(shí)驗(yàn)與探究能力是高考生物考查的關(guān)鍵能力之一，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所形成的科學(xué)思維與解決實(shí)際問(wèn)題的能力是生物學(xué)科素養(yǎng)達(dá)成的目標(biāo)之一[2]。本題第3問(wèn)，通過(guò)干旱環(huán)境、ABA與氣孔導(dǎo)度之間的生理調(diào)節(jié)關(guān)系，以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為依托，促進(jìn)“科學(xué)探究”等核心素養(yǎng)落地，也進(jìn)一步提示教師在一線教學(xué)過(guò)程中，要重視實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)思路和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的教學(xué)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中形成科學(xué)思維與解決相應(yīng)實(shí)際問(wèn)題的能力是新課標(biāo)中核心素養(yǎng)的要求之一。

3.2 注重引導(dǎo)學(xué)生對(duì)核心素養(yǎng)的認(rèn)知和理解 “光合作用”核心內(nèi)容，是學(xué)生形成生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究等核心素養(yǎng)非常關(guān)鍵的專(zhuān)題。光合作用中的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)、光合作用色素提取實(shí)驗(yàn)、光合作用研究歷程中各經(jīng)典實(shí)驗(yàn)等，都是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)與形成生命觀念、訓(xùn)練科學(xué)思維和學(xué)科探究能力的好素材。在一線教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)該充分的利用起來(lái)，進(jìn)行深度挖掘與整合，運(yùn)用不同教學(xué)策略，幫助學(xué)生形成相應(yīng)的素養(yǎng)，提升素養(yǎng)水平。

3.3 重視教材閱讀與課外閱讀相結(jié)合 本題考查的素材直接體現(xiàn)在教材必修1《分子與細(xì)胞》的第35頁(yè)、第61頁(yè)、第103頁(yè)，教材必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》的第54頁(yè)。綜合性和跳躍性都不低。同時(shí)課外的材料也必須重視： ABA調(diào)控氣孔關(guān)閉的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑有兩條： 促進(jìn)氣孔關(guān)閉和抑制氣孔張開(kāi)。在缺水條件下，植物葉子中ABA的含量增多，引起氣孔關(guān)閉。這是由于ABA促進(jìn)鉀離子、氯離子和蘋(píng)果酸離子等外流，就促進(jìn)氣孔關(guān)閉。用ABA水溶液噴施植物葉子，可使氣孔關(guān)閉，降低蒸騰速率。因此，ABA可作為抗蒸騰劑。另外，ABA抑制鉀離子和質(zhì)子泵的作用，就抑制氣孔張開(kāi)[3]。其中，氣孔導(dǎo)度測(cè)量方法有兩種： 一是根據(jù)循環(huán)擴(kuò)散原理，由植物葉片表面濕度的變化來(lái)進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，代表儀器是英國(guó)AP4植物氣孔計(jì)，可以測(cè)量植物氣孔導(dǎo)度和氣孔阻力；另一種是利用美國(guó)SC-1穩(wěn)態(tài)氣孔計(jì)將已知擴(kuò)散率的通道夾子夾在葉片上，通過(guò)測(cè)量葉片表面的水蒸氣壓梯度得到水蒸氣通量，進(jìn)而利用水蒸氣通量和已知的通道擴(kuò)散率得出葉片氣孔導(dǎo)度。這兩種測(cè)量?jī)x器都輕便易攜，可以長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行野外測(cè)量，是科研人員和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的得力助手，在作物增產(chǎn)和灌溉改良方面也具有非常高的應(yīng)用價(jià)值[4]。