例析高中生物坐標(biāo)曲線問題的解題策略

鄧軍　岳飛

摘 要：高中階段生物的坐標(biāo)曲線類題型主要以直角坐標(biāo)系搭配曲線圖呈現(xiàn)，通過曲線的變化揭示生命現(xiàn)象或某幾種因素之間的內(nèi)在聯(lián)系.此類試題的大部分信息都隱藏在坐標(biāo)曲線圖中，因此學(xué)生需要具備快速獲取信息、處理信息的解題能力.文章結(jié)合兩個(gè)現(xiàn)實(shí)案例，就高中生物坐標(biāo)曲線類問題的解題策略展開分析，為該類型問題的解決提供參考依據(jù).

關(guān)鍵詞：坐標(biāo)曲線；解題思路；高中生物

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）31-0137-03

收稿日期：2023-08-05

作者簡(jiǎn)介：鄧軍（1989.5-），男，貴州省習(xí)水人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中生物教學(xué)研究；

岳飛（1987.12-），男，貴州省習(xí)水人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中生物教學(xué)研究.

基金項(xiàng)目：本文為貴州省教育科學(xué)規(guī)劃立項(xiàng)的青年課題“高中生物坐標(biāo)圖模型的教學(xué)策略與運(yùn)用研究”（課題編號(hào)：2021C002）的研究成果

高中生物坐標(biāo)曲線類問題是數(shù)學(xué)學(xué)科與生物學(xué)科的跨學(xué)科組合類問題，主要考查學(xué)生利用坐標(biāo)曲線來分析和推理生物知識(shí)的能力，是近年來高考命題專家較為青睞的一類題型.

1 坐標(biāo)曲線類問題概述

坐標(biāo)曲線類題型的曲線通常在直角坐標(biāo)系中呈現(xiàn)，能簡(jiǎn)潔、形象地反映生物與生物之間、生物與某些其他因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，也可以用以記錄某項(xiàng)生理指標(biāo)隨著外部因素和條件的變化而發(fā)生的規(guī)律性變化[1].此類題目的信息大部分都隱藏在圖像中，具有較高的區(qū)分度和難度，需要學(xué)生能認(rèn)真分析圖表變化，挖掘隱含條件和信息，對(duì)學(xué)生的綜合性能力要求較高，因此在高考中屬于較常見的一種題型[2].

2 坐標(biāo)曲線類問題階梯策略及案例分析

針對(duì)高中階段學(xué)生的認(rèn)知水平和理解能力，將坐標(biāo)曲線類題型的解題思路厘清為四個(gè)步驟：識(shí)標(biāo)→明點(diǎn)→析線→作答.詳細(xì)的解題思路為：

第一，識(shí)標(biāo).識(shí)標(biāo)這一過程只需要識(shí)別直角坐標(biāo)系中橫、縱坐標(biāo)的含義、關(guān)系、刻度以及單位，并以此深入理解橫縱坐標(biāo)變化的背后含義，能夠準(zhǔn)確捕捉坐標(biāo)系背后所涉及的知識(shí)點(diǎn)，并在解題過程中靈活遷移完成解題.

第二，明點(diǎn).明點(diǎn)只需要明確坐標(biāo)系中特殊點(diǎn)的含義，如曲線的焦點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、函數(shù)的起點(diǎn)、終點(diǎn)、特殊頂點(diǎn)等等.

第三，析線.析線需要分析曲線的上下走勢(shì)以及變化趨勢(shì)，需要明晰曲線變化背后的含義以及原因，能夠用生物學(xué)語言全面解讀和概括曲線的變化過程以及發(fā)生變化的原因

.如果涉及的是多曲線的坐標(biāo)曲線，那首先需要分析曲線的變化規(guī)律，找到圖與圖之間存在的聯(lián)系，進(jìn)而分析多條曲線產(chǎn)生差異的原因，以及背后所涉及的內(nèi)在知識(shí)點(diǎn).

第四，作答.作答指根據(jù)圖中曲線的典型特征以及變化規(guī)律，解決題目中所提出的問題，并能夠用準(zhǔn)確、規(guī)范、恰當(dāng)?shù)纳飳W(xué)語言作答.

下面筆者將以下列兩個(gè)實(shí)例展開研究，期望能為該類試題的分析提供一定的參考.

例1 圖1甲表示某二倍體動(dòng)物減數(shù)第一次分裂形成的子細(xì)胞；圖1乙表示該動(dòng)物細(xì)胞中每條染色體上的DNA含量變化；圖1丙表示該動(dòng)物一個(gè)細(xì)胞中染色體組數(shù)的變化.則分析圖示可以得出下列有關(guān)敘述中錯(cuò)誤的是（ ）.

A.圖1甲可以對(duì)應(yīng)圖1乙中的bc段

B.基因A、a所在的染色體可能發(fā)生基因突變，也可能交叉互換

C.圖1乙中的cd段形成的原因與細(xì)胞膜的流動(dòng)性相關(guān)

D.圖1乙中的bc段和圖1丙中的hi段不可能對(duì)應(yīng)于同種細(xì)胞分裂的同一時(shí)期

分析 根據(jù)如上總結(jié)的有關(guān)坐標(biāo)曲線類題型的解題思路，首先分析坐標(biāo)系，本題所涉及的知識(shí)點(diǎn)為有絲分裂和減數(shù)分裂，對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系的縱軸所表示的含義為每條染色體上DNA含量和一個(gè)細(xì)胞中染色體組數(shù).由此，可以首先聯(lián)想到減數(shù)分裂和有絲分裂不同時(shí)期染色體上DNA的含量和細(xì)胞中染色體組數(shù)的變化規(guī)律.（識(shí)圖）再分析乙圖時(shí)：隨著細(xì)胞分裂時(shí)期的變化，染色體上DNA含量在

ab段發(fā)生了明顯的增長(zhǎng)，在bc段趨于穩(wěn)定，在cd段下降.由此可知圖乙中的bc段表示每條染色體含有兩個(gè)DNA分子，代表前期和中期.再分析丙圖可以發(fā)現(xiàn)在hi這一階段一個(gè)細(xì)胞中染色體組數(shù)有明顯增長(zhǎng)，因此，此段代表的是有絲分裂的后期即著絲點(diǎn)分裂，染色體數(shù)加倍，但每條染色體中只含有一個(gè)DNA分子這一特殊時(shí)期.（明點(diǎn)、析線）故此，再來分析題中選項(xiàng).A選項(xiàng)：根據(jù)題意，圖甲是減數(shù)第一次分裂形成的子細(xì)胞，其中每條染色體上的DNA含量為2，可以對(duì)應(yīng)圖乙中的的bc段，因此A選項(xiàng)正確；B選項(xiàng)，X和Y是一對(duì)同源染色體.在減數(shù)第一次分裂過程中，同源染色體分離，換言之，X和Y不可能同時(shí)位于減數(shù)第二次分裂的細(xì)胞中，因此基因A和a是位于常染色體上的一對(duì)等位基因，可能發(fā)生基因突變或交叉互換，B選項(xiàng)正確；C選項(xiàng)，圖乙中cd段是由于著絲點(diǎn)分裂導(dǎo)致每條染色體上DNA含量由2變?yōu)?，而非細(xì)胞膜的流動(dòng)性，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；D選項(xiàng)，通過上述明點(diǎn)、析線過程中的分析可以得出圖乙中的bc段代表前期和中期，圖丙中的hi階段代表有絲分裂的后期，兩者不可能出現(xiàn)在同種細(xì)胞分裂的同一時(shí)期，D選項(xiàng)正確.（作答）

題后反思 本題是高考中的必考知識(shí)點(diǎn)——減數(shù)分裂的坐標(biāo)曲線類題型.學(xué)生需要準(zhǔn)確把握縱坐標(biāo)所代表的含義，并根據(jù)減數(shù)分裂和有絲分裂過程中染色體和DNA含量的變化靈活判斷.求解難度和綜合性不大，但需要學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)熟練掌握并能靈活運(yùn)用.

例2 某班開展課外活動(dòng)，小組成員將獼猴桃切成綠色薄片并與一定濃度的NaHCO₃溶液混合置于密閉反應(yīng)室，提供一定的光照、水浴加熱保持恒溫.測(cè)定反應(yīng)室中O₂濃度，結(jié)果如圖2所示.則下列相關(guān)敘述正確的是（）.

A.光照強(qiáng)度會(huì)影響反應(yīng)室中O₂濃度的變化，溫度不會(huì)

B.若提高NaHCO₃溶液的濃度，果肉放氧的速率會(huì)增大

C.15～20 min時(shí)光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等

D.若在20 min后停止光照，則20～25 min曲線的斜率為正值

分析 通過觀察題目可以準(zhǔn)確得出該題目所考查的知識(shí)點(diǎn)為植物的光合作用和呼吸作用.再分析所給圖表中縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的含義，可以發(fā)現(xiàn)題設(shè)條件將氧氣濃度的變化用于衡量光合作用速率的變化，因此可以將圖表理解為在溫度一定、光照一定的密閉環(huán)境中，光合作用速率隨著時(shí)間的變化而變化的坐標(biāo)曲線圖.（識(shí)圖）題目所給曲線中沒有明顯的坐標(biāo)點(diǎn)的變化，因此重點(diǎn)分析曲線斜率的變化背后的含義：隨著時(shí)間的推移，NaHCO₃溶液分解出更多的CO₂，致使植物的有氧呼吸被抑制，氧氣濃度的增長(zhǎng)速率變緩，曲線斜率逐漸變小.在15～20 min時(shí)，曲線斜率平行于x軸說明此時(shí)光合作用產(chǎn)生的氧氣正好滿足細(xì)胞呼吸時(shí)對(duì)氧氣的消耗，換言之，此時(shí)光合作用速率等于呼吸作用速率，因此密閉空間里的氧氣濃度趨于平穩(wěn).（明點(diǎn)、析線）再來看具體選項(xiàng).

解析 A選項(xiàng)：根據(jù)之前所學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)可以快速判斷得出光照強(qiáng)度和溫度均會(huì)影響光合作用的速率變化，而光合作用會(huì)生成氧氣，影響氧氣濃度，因此，光照強(qiáng)度和溫度均會(huì)影響反應(yīng)室中O₂濃度的變化，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；B選項(xiàng)：若提高NaHCO₃的濃度，也就是增加了CO₂的濃度，此時(shí)果肉放氧速率會(huì)適度增大，但如果CO₂濃度過高會(huì)抑制有氧呼吸，致使細(xì)胞中有機(jī)物堆積，能量運(yùn)輸減慢，反而會(huì)抑制光合作用，使得放氧速率逐漸減慢，因此B選項(xiàng)錯(cuò)誤；C選項(xiàng)：結(jié)合上述分析，在15～20 min時(shí)，曲線斜率為0，說明此時(shí)光合作用產(chǎn)生的氧氣正好等于細(xì)胞呼吸時(shí)消耗的氧氣，即光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等，C選項(xiàng)正確；D選項(xiàng)：若在20 min后停止光照，則光合作用產(chǎn)生氧氣的速率會(huì)逐漸減慢直至為0，但呼吸作用消耗氧氣的速率不會(huì)有變化，因此反應(yīng)室內(nèi)氧氣的濃度會(huì)下降，此時(shí)曲線的斜率將為負(fù)值，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤.（作答）

題后反思 本題主要考查的是細(xì)胞的呼吸作用和光合作用，此類知識(shí)點(diǎn)在高考題型中多以圖表的形式出現(xiàn).學(xué)生要重點(diǎn)分析橫、縱坐標(biāo)所代表的含義，例如本題中以氧氣濃度的變化來衡量光合作用的反應(yīng)速率，對(duì)應(yīng)地，二氧化碳的消耗量也用來衡量光合作用的反應(yīng)速率.因此，學(xué)生在實(shí)際解題過程中要嚴(yán)格按照解題流程，先識(shí)圖以順利挖掘題目中的隱含條件，進(jìn)而分析曲線變化.

高中生物坐標(biāo)曲線問題作為高考生物的熱門題型，不僅能很好地檢測(cè)考生識(shí)圖、析圖、用圖獲取信息等能力，還能在一定程度上加強(qiáng)學(xué)生知識(shí)與圖表銜接利用的綜合能力.因此，在解答此類題型時(shí)，學(xué)生首先需要識(shí)別圖中的關(guān)鍵信息，找出對(duì)應(yīng)考查的知識(shí)點(diǎn)，重視題目題設(shè)角度，在明晰圖表所涉及的點(diǎn)、線背后的含義后，可以通過必要的信息加工和轉(zhuǎn)化明確題目要求進(jìn)而分析作答.

參考文獻(xiàn)：

［1］歐肖肖，魏倩.關(guān)于高中生物圖形類題型的解題方法研究[J].中國(guó)多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報(bào)（下旬刊），2021（03）：214-215，225.

[2] 李建明.高中生物教學(xué)中提高圖文互換能力的策略[J].課程教育研究，2020（37）：57-58.

［責(zé)任編輯：季春陽］