2020 年全國(guó)卷Ⅱ理綜第5 題的分析與備考建議

廣東

2020 年全國(guó)卷Ⅱ理綜第5 題的命制以教材中“植物細(xì)胞的吸水與失水”探究實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，滲透“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例”一節(jié)中“問題探討”和“資料分析”的有關(guān)知識(shí)，綜合考查學(xué)生對(duì)植物細(xì)胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象及原理的理解，通過比較實(shí)驗(yàn)前后兩種糖溶液和細(xì)胞液的濃度變化情況來判斷細(xì)胞的吸水或失水，意在考查學(xué)生的分析、邏輯推理及對(duì)知識(shí)的遷移應(yīng)用能力，很好地體現(xiàn)高考真題“源于教材而高于教材”的命題思想。因此，筆者建議教師應(yīng)轉(zhuǎn)變“傳統(tǒng)題海戰(zhàn)術(shù)”策略和“教輔復(fù)習(xí)資料至上”思想，增強(qiáng)“回歸教材復(fù)習(xí)”意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)課堂上的高效復(fù)習(xí)。

1.試題分析

1.1 真題再現(xiàn)

【例1】（2020 年，全國(guó)卷Ⅱ，第5 題）取某植物的成熟葉片，用打孔器獲取葉圓片，等分成兩份，分別放入濃度（單位為g/mL） 相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組（甲糖的相對(duì)分子質(zhì)量約為乙糖的2倍）。水分交換達(dá)到平衡時(shí)，檢測(cè)甲、乙兩組的溶液濃度，發(fā)現(xiàn)甲組中甲糖溶液濃度升高。在此期間葉細(xì)胞和溶液之間沒有溶質(zhì)交換。據(jù)此判斷下列說法錯(cuò)誤的是 （ ）

A.甲組葉細(xì)胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液濃度升高

B.若測(cè)得乙糖溶液濃度不變，則乙組葉細(xì)胞的凈吸水量為零

C.若測(cè)得乙糖溶液濃度降低，則乙組葉肉細(xì)胞可能發(fā)生了質(zhì)壁分離

D.若測(cè)得乙糖溶液濃度升高，則葉細(xì)胞的凈吸水量乙組大于甲組

【答案】D

1.2 試題分析

【審題】閱讀題干文字獲取實(shí)驗(yàn)變量的關(guān)鍵信息：（1）實(shí)驗(yàn)材料相同，植物種類相同，葉齡相同，葉圓片大小相同，這些屬于無(wú)關(guān)變量。（2）圓葉片分別放入甲糖溶液和乙糖溶液中，兩種溶液的質(zhì)量濃度相同，屬于自變量。（3）因變量是實(shí)驗(yàn)后甲、乙兩組的溶液濃度。

【疑惑】結(jié)合選項(xiàng)，疑惑點(diǎn)有3 個(gè)：

①發(fā)生滲透作用的兩個(gè)條件之一是半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差，這里所說的溶液濃度是指物質(zhì)的量濃度還是質(zhì)量濃度？

②為什么選項(xiàng)中出現(xiàn)的是“凈吸水量”而不是“吸水量”？?jī)烧叩韧瑔幔?/p>

③實(shí)驗(yàn)期間葉細(xì)胞和溶液之間沒有溶質(zhì)交換，但水分交換達(dá)到平衡時(shí)檢測(cè)甲乙兩組的溶液濃度，甲組中甲糖溶液濃度升高的原因是什么？乙組中乙糖溶液濃度降低、不變或升高的原因又是什么？

【命題本源】本試題源于教材，考查內(nèi)容、思考方向和答題角度都圍繞教材。因此可利用教材解答前文疑惑。

①發(fā)生滲透作用的條件中溶液濃度指物質(zhì)的量濃度還是質(zhì)量濃度？這一問題的答案無(wú)法在人教版必修1 教材中找到，但在人教版必修1 教師教學(xué)用書第80 頁(yè)“參考資料”中有“水勢(shì)與植物細(xì)胞吸水”相關(guān)描述“水溶液的化學(xué)勢(shì)與同溫同壓同一系統(tǒng)中的純水的化學(xué)勢(shì)之差除以水的偏摩爾體積所得的商，稱為水勢(shì)……溶液越濃，水勢(shì)越低……水分從水勢(shì)高的系統(tǒng)通過半透膜向水勢(shì)低的系統(tǒng)移動(dòng)的現(xiàn)象，稱為滲透作用?！庇纱丝梢?，溶液濃度指的是物質(zhì)的量濃度而非質(zhì)量濃度。那么若兩糖溶液質(zhì)量濃度相同，其物質(zhì)的量濃度一樣嗎？如0.3 g/mL 的葡萄糖溶液和0.3 g/mL的蔗糖溶液的質(zhì)量濃度相同，但與蔗糖相比，葡萄糖的相對(duì)分子質(zhì)量較小，故葡萄糖溶液的物質(zhì)的量濃度較大。

②植物細(xì)胞吸水過程中水分子是單向運(yùn)動(dòng)還是雙向運(yùn)動(dòng)？這一問題的答案可以從人教版必修1 教材第60 頁(yè)的“問題探討”中找到，漏斗管內(nèi)液面升高的原因是單位時(shí)間內(nèi)從燒杯中進(jìn)入漏斗內(nèi)的水分子數(shù)量要多于從漏斗內(nèi)進(jìn)入燒杯中的水分子數(shù)量，而不僅僅是水分子透過半透膜進(jìn)入漏斗內(nèi)。因此選項(xiàng)中出現(xiàn)的是“凈吸水量”而不是“吸水量”，從溶液中透過原生質(zhì)層進(jìn)入細(xì)胞液中的水量減去從細(xì)胞液中擴(kuò)散到溶液中的水量才是”凈吸水量“。從命題角度上講，引入“凈吸水量”會(huì)使描述更加嚴(yán)謹(jǐn)，但對(duì)學(xué)生審題與作答干擾性不大。

③人教版必修1 教材第64 頁(yè)的“資料分析”的討論中有一問題：水稻培養(yǎng)液里的Ca2+和Mg2+濃度為什么會(huì)增高？教師教學(xué)用書的答案為在培養(yǎng)過程中，水稻吸收水分子及其他離子較多，吸收Ca2+和Mg2+較少，結(jié)果導(dǎo)致水稻培養(yǎng)液里的Ca2+和Mg2+濃度增高。而真題題干說明實(shí)驗(yàn)期間葉細(xì)胞和溶液之間沒有溶質(zhì)交換，由此推知甲糖溶液和乙糖溶液中的溶質(zhì)均不變，但檢測(cè)發(fā)現(xiàn)甲組中甲糖溶液濃度升高，并要求考生對(duì)原因作出判斷。此題素材與教材設(shè)問情境如出一轍，由此可得導(dǎo)致甲糖溶液或乙糖溶液濃度升高的原因是植物細(xì)胞滲透吸水，而導(dǎo)致乙糖溶液濃度降低的原因是植物細(xì)胞滲透失水。

【選項(xiàng)分析】由題干信息可知，甲組實(shí)驗(yàn)與乙組實(shí)驗(yàn)所用材料相同（某植物的成熟葉片），即兩組植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度相同。甲糖溶液和乙糖溶液的質(zhì)量濃度相同，又因?yàn)榧滋堑南鄬?duì)分子質(zhì)量約為乙糖的2 倍，因此乙糖溶液的物質(zhì)的量濃度約為甲糖溶液的2 倍。葉細(xì)胞和溶液之間沒有溶質(zhì)交換，即甲糖溶液中的甲糖沒變，但測(cè)得甲組的甲糖溶液濃度升高，原因是甲糖溶液中的溶劑（水）減少了，則可能是由于甲糖溶液的物質(zhì)的量濃度小于葉細(xì)胞的細(xì)胞液濃度，從而引起植物細(xì)胞發(fā)生滲透作用而吸水，A 項(xiàng)正確。甲糖溶液的物質(zhì)的量濃度小于葉細(xì)胞的細(xì)胞液濃度，也小于乙糖溶液濃度，那么乙糖溶液濃度與葉細(xì)胞的細(xì)胞液濃度相比較存在三種可能：①若前者>后者，則植物細(xì)胞失水，所測(cè)得的乙糖溶液濃度會(huì)降低，乙組葉肉細(xì)胞可能發(fā)生質(zhì)壁分離，C 項(xiàng)正確；②若前者=后者，水分子進(jìn)出細(xì)胞處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，則所測(cè)得的乙糖溶液濃度不會(huì)改變，乙組葉細(xì)胞的凈吸水量為零，B 項(xiàng)正確；③若前者<后者，則植物細(xì)胞吸水，所測(cè)得的乙糖溶液濃度會(huì)升高。由于甲糖溶液的物質(zhì)的量濃度小于乙糖溶液的物質(zhì)的量濃度，即甲糖溶液與葉細(xì)胞液的濃度差更大，故甲組葉細(xì)胞的凈吸水量大于乙組，D 項(xiàng)錯(cuò)誤。分析過程如表1。

表1

2.備考建議

全國(guó)卷生物試題考查的知識(shí)基本來源于教材內(nèi)容，試題偏重以教材知識(shí)為核心進(jìn)行延伸，考點(diǎn)通常在生物教材中有所體現(xiàn)。因此，筆者建議教師應(yīng)轉(zhuǎn)變“傳統(tǒng)題海戰(zhàn)術(shù)”策略和自身教學(xué)理念，認(rèn)識(shí)到教材復(fù)習(xí)的不可或缺性，從而提升教師回歸教材的意識(shí)，進(jìn)而采用強(qiáng)有力的措施引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)回歸教材的有效復(fù)習(xí)。

2.1 細(xì)品教材，注重核心概念的理解與內(nèi)化

普通高中生物學(xué)教材中核心考點(diǎn)的概念性與理論性較強(qiáng)，部分學(xué)生簡(jiǎn)單地認(rèn)為回歸教材就是朗讀課文，識(shí)記概念，其實(shí)不然。對(duì)核心概念的理解與內(nèi)化才是生物解題的基礎(chǔ)與依據(jù)，考生只有對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)深入理解才能將所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通。在應(yīng)用教材的一輪復(fù)習(xí)過程中教師應(yīng)“導(dǎo)演”全程，一方面教師要求學(xué)生細(xì)品教材，點(diǎn)明概念關(guān)鍵詞并準(zhǔn)確掌握其內(nèi)涵；另一方面教師要在研究教材與教師教學(xué)用書的基礎(chǔ)上對(duì)重要概念的提出、建立及修正等方面進(jìn)行全面分析與歸納，確定概念成立的條件和適用范圍，清楚地認(rèn)識(shí)概念的各種表達(dá)形式，掌握概念外延，并內(nèi)化其本質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)教材基礎(chǔ)知識(shí)的遷移與運(yùn)用，提升一輪復(fù)習(xí)的有效性。

例如，在復(fù)習(xí)“滲透作用”概念時(shí)，教師可首先利用教材的“問題探討”引導(dǎo)學(xué)生討論分析，歸納出發(fā)生滲透作用的兩個(gè)條件，接著展示“滲透作用”概念：水分從水勢(shì)高的系統(tǒng)通過半透膜向水勢(shì)低的系統(tǒng)移動(dòng)的現(xiàn)象稱為滲透作用。隨后教師可提出下列幾個(gè)問題：

（1）葡萄糖分子通過細(xì)胞膜屬于滲透作用嗎？

（2）①水分總是由相對(duì)含量多的地方通過半透膜流向相對(duì)含量少的地方，②水由低濃度溶液流向高濃度溶液，③水分子順相對(duì)含量的梯度跨膜運(yùn)輸。三種說法表達(dá)的意思一樣嗎？

（3）水通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞是自由擴(kuò)散，屬于滲透作用嗎？

（4）結(jié)合滲透作用概念分析，濃度指的是物質(zhì)的量濃度還是質(zhì)量濃度？

（5）結(jié)合教材中“滲透現(xiàn)象示意圖”觀察兩溶液間的水分子是雙向運(yùn)動(dòng)還是單向運(yùn)動(dòng)？滲透平衡時(shí)水分子有沒有移動(dòng)？滲透平衡時(shí)滲透裝置半透膜兩側(cè)溶液濃度是否絕對(duì)相等？

（6）動(dòng)物細(xì)胞能夠吸水和失水，說明具備滲透作用的條件是什么？細(xì)胞的什么結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一層半透膜？人教版必修1 教材第40 頁(yè)“體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是什么？

（7）為什么成熟的植物細(xì)胞不是其細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜而是原生質(zhì)層？成熟植物細(xì)胞內(nèi)的液體環(huán)境主要指的是細(xì)胞質(zhì)還是液泡里面的細(xì)胞液？

（8）人教版必修3 教材第5 頁(yè)“溶液滲透壓”是指溶液中溶質(zhì)微粒對(duì)水的吸引力。那么溶液濃度越高，溶液滲透壓越高，水勢(shì)是否也越高？

教師通過對(duì)上述8 個(gè)問題進(jìn)行分析，使學(xué)生掌握了滲透作用概念的內(nèi)涵與外延，明確了發(fā)生滲透作用的對(duì)象、移動(dòng)方向和條件，理解了動(dòng)植物細(xì)胞滲透吸水與失水的原理，厘清了自由擴(kuò)散與滲透作用、滲透壓與水勢(shì)的區(qū)別與聯(lián)系，有助于學(xué)生在復(fù)習(xí)過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)各生物概念的融會(huì)貫通，在作答過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的快速遷移與運(yùn)用。

2.2 深挖教材，創(chuàng)設(shè)問題情境引導(dǎo)學(xué)生高效復(fù)習(xí)

有關(guān)“細(xì)胞滲透吸水與失水”的高考試題的命制往往立足于教材，以教材拓展實(shí)驗(yàn)為載體，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，作出正確判斷，給予合理解釋或得出相應(yīng)結(jié)論，突出思維方法與實(shí)踐能力的雙重考查，如2017 年全國(guó)卷Ⅱ第4 題。課堂復(fù)習(xí)中，教師可以在學(xué)生熟悉教材實(shí)驗(yàn)流程的基礎(chǔ)上，以學(xué)生為本，從實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作過程以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察分析等多個(gè)角度對(duì)現(xiàn)有教材內(nèi)容進(jìn)行深度挖掘，創(chuàng)設(shè)有針對(duì)性的問題情境供學(xué)生思考討論，突破本節(jié)課重難點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)課堂上的高效復(fù)習(xí)。例如在復(fù)習(xí)“植物細(xì)胞的吸水和失水” 實(shí)驗(yàn)時(shí)，為引導(dǎo)學(xué)生回歸教材，教師可提出以下問題：

（1）本實(shí)驗(yàn)理想實(shí)驗(yàn)材料為洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞，理由是什么？改用洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞能否觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象？某細(xì)胞如果類似于必修1 第61 頁(yè)圖4-2 所示細(xì)胞，能否作為觀察質(zhì)壁分離及其復(fù)原的材料？

（2）細(xì)胞失水過程中，蔗糖分子能通過細(xì)胞壁嗎？為什么？

（3）本實(shí)驗(yàn)只在低倍鏡下能觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象嗎？質(zhì)壁分離時(shí)，蔗糖溶液和細(xì)胞液哪種溶液濃度會(huì)升高？

（4）本實(shí)驗(yàn)觀察指標(biāo)有三個(gè)：中央液泡大小、原生質(zhì)層的位置和細(xì)胞大小。為什么細(xì)胞大小基本不變？

（5）本實(shí)驗(yàn)如果改用0.5 g/mL 的蔗糖溶液，但滴清水后不能觀察到質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象，原因是什么？

（6）本實(shí)驗(yàn)如果將0.3 g/mL 的蔗糖溶液換成同質(zhì)量濃度的KNO3溶液，實(shí)驗(yàn)結(jié)果一樣嗎？如不一樣，請(qǐng)作出詳細(xì)解釋。

（7）本實(shí)驗(yàn)如何設(shè)置對(duì)照組？教材中還有哪個(gè)實(shí)驗(yàn)也用到此種對(duì)照方法？

（8）本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了引流法，教材中還有哪個(gè)實(shí)驗(yàn)也用到此種方法？

為引導(dǎo)學(xué)生深入理解細(xì)胞滲透吸水與失水原理，對(duì)質(zhì)壁分離及其復(fù)原實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展探究，幫助學(xué)生提升自身科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，教師可進(jìn)一步提出以下問題：

（1）可通過比較蔗糖溶液和細(xì)胞液的濃度大小來判斷細(xì)胞的吸水或失水，當(dāng)植物細(xì)胞發(fā)生滲透失水時(shí)，蔗糖溶液與細(xì)胞液的濃度大小關(guān)系是？將幾組相同的蘿卜條放在不同濃度的蔗糖溶液中，也可根據(jù)蘿卜條重量或長(zhǎng)度變化來判定細(xì)胞的吸水或失水，若重量增加或長(zhǎng)度變長(zhǎng)，是細(xì)胞失水還是吸水所致？若重量變化大于0，是細(xì)胞失水還是吸水所致？若實(shí)驗(yàn)前重量與實(shí)驗(yàn)后重量的比值大于1，又是細(xì)胞失水還是吸水所致？

（2）利用教材實(shí)驗(yàn)提供的實(shí)驗(yàn)材料用具（0.3 g/mL 的蔗糖溶液改為一系列濃度梯度的蔗糖溶液，并增加KNO3溶液濃度梯度），①如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)判斷洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的死活？②如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的細(xì)胞液濃度？③如何借助洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分辨蔗糖溶液和KNO3溶液？

因此復(fù)習(xí)過程中教師應(yīng)重視“用教材教”，通過挖掘教材有用信息，創(chuàng)設(shè)多元化問題情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深層思考和分析，引領(lǐng)學(xué)生積極合作探究，既可激活生物課堂教學(xué)又可提升教學(xué)的有效性。

2.3 聯(lián)系生活，注重學(xué)生社會(huì)責(zé)任意識(shí)的培養(yǎng)

教材中有很多與細(xì)胞吸水和失水原理的應(yīng)用有關(guān)的生活實(shí)例，教師可搜索羅列出來（如表2），通過討論與分析，讓學(xué)生學(xué)會(huì)明辨真?zhèn)?，崇尚健康文明的生活方式?/p>

表2

鑒于教材篇幅的有限性和內(nèi)容的滯后性，筆者建議教師還應(yīng)該搜索教材以外的有關(guān)細(xì)胞吸水和失水原理的實(shí)例，例如，成熟的甜瓜遇到連續(xù)下雨的天氣時(shí)為什么常會(huì)崩裂？市場(chǎng)上賣菜阿姨常給蔬菜噴水的目的是什么？鮮魚、肉鹽漬過后為什么不易變質(zhì)？另外，教師還需引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生物學(xué)熱點(diǎn)問題，如袁隆平團(tuán)隊(duì)的海水稻選育培植、死亡沙漠變綠洲等，讓學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用生物學(xué)知識(shí)解釋相關(guān)生命現(xiàn)象。