活用知識(shí)整合圖式 提升調(diào)用模型技能

龍興雨

【摘 要】本文以“細(xì)胞呼吸和光合作用”的復(fù)習(xí)為例，闡述在復(fù)習(xí)階段有效整合知識(shí)、活用概念圖式、運(yùn)用數(shù)學(xué)模型、有效利用例題的教學(xué)策略，幫助學(xué)生更好地備考復(fù)習(xí)，提升學(xué)習(xí)效率。

【關(guān)鍵詞】光合作用 呼吸作用 整合知識(shí) 概念圖式 數(shù)學(xué)模型

【中圖分類號(hào)】G? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2020）26-0161-02

“細(xì)胞呼吸和光合作用”是高中生物的重點(diǎn)內(nèi)容，呼吸作用和光合作用更是高考的核心考點(diǎn)，涉及一系列較為復(fù)雜的物質(zhì)和能量代謝過程，對(duì)學(xué)生有著較高的要求。學(xué)生不僅要掌握相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)、整體把控內(nèi)容，而且要具備一定的邏輯分析思維能力。由于該部分內(nèi)容知識(shí)錯(cuò)綜交匯，在備考復(fù)習(xí)時(shí)需要采用一定的策略。現(xiàn)提出幾點(diǎn)建議，以幫助學(xué)生提升學(xué)習(xí)效率。

一、有效整合知識(shí)，完善知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

“細(xì)胞呼吸和光合作用”的核心內(nèi)容是植物的呼吸作用和光合作用，其代謝過程涉及物質(zhì)變化和能量變化。而要開展知識(shí)探究還需要關(guān)注細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，掌握物質(zhì)計(jì)算的方法，這就要求學(xué)生在復(fù)習(xí)時(shí)主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)框架，明確主干知識(shí)，適度延伸拓展。

〖例 1〗科研報(bào)告顯示，若大氣圈臭氧層受損，則紫外線會(huì)增強(qiáng)。由于紫外線為高能量的光線，容易激發(fā)生物體內(nèi)超氧物的形成，從而造成脂質(zhì)氧化來破壞本身的功能。以此為前提，若植物在高紫外光下，其對(duì)應(yīng)光合作用能力受到抑制的主要原因是（? ）。

A.光合作用的光合酶受到了破壞

B.植物的囊狀結(jié)構(gòu)薄膜受到了破壞

C.暗反應(yīng)受到了抑制

D.DNA 受到破壞

〖解析〗根據(jù)題干信息可知，高能的紫外線會(huì)使脂質(zhì)氧化從而喪失了功能，即植物磷脂雙分子層作為支架的生物膜受到了破壞。進(jìn)一步分析則是，植物暴露在高紫外線下，光合作用的光反應(yīng)場(chǎng)所—— 類囊體，它的膜層受到了破壞，造成植物光合作用受到抑制，這是紫外線抑制植物光合作用的根本原因，顯然答案是 B。

〖評(píng)析與建議〗從上可知題目對(duì)應(yīng)的考綱是“光合作用的場(chǎng)所”，該部分的主干知識(shí)有：植物光合作用的原理、光合作用的反應(yīng)階段及反應(yīng)式、光合作用的主要影響因素。在學(xué)習(xí)該部分知識(shí)時(shí)需要適度拓展，比如，有機(jī)物的貯存、元素缺失對(duì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)的影響。同時(shí)還要聯(lián)系環(huán)境變化來分析光合作用，懂得反應(yīng)式的配平等。尤其要深入解析細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，這有助于學(xué)生理解光合作用的反應(yīng)階段。例如，選項(xiàng) D 中的 DNA 是細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，顯然只有在生殖過程中才會(huì)起作用。因此復(fù)習(xí)光合作用時(shí)要側(cè)重主干知識(shí)，重點(diǎn)歸納，確保知識(shí)結(jié)構(gòu)清晰完整，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展延伸，擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面。

二、活用概念圖式，直觀呈現(xiàn)過程

概念圖是梳理知識(shí)內(nèi)容較為重要的方法，概念圖不僅可以總體呈現(xiàn)章節(jié)核心的知識(shí)內(nèi)容，而且可以兼顧知識(shí)聯(lián)系，尤其是在學(xué)習(xí)有關(guān)生理部分的知識(shí)時(shí)，可以直觀地呈現(xiàn)生理階段、物質(zhì)變化和反應(yīng)場(chǎng)所。因此在教學(xué)“細(xì)胞呼吸和光合反應(yīng)”時(shí)，可以借助概念圖來梳理核心知識(shí)。

〖例 2〗下圖是植物進(jìn)行細(xì)胞代謝的部分過程簡(jiǎn)圖，其中①～②代表相關(guān)的生理過程，下列選項(xiàng)的敘述錯(cuò)誤的是（? ）。

A.如果植物缺失元素 Mg，則首先受到影響的過程是③

B.過程②的進(jìn)行與⑤和⑥密切相關(guān)

C.藍(lán)藻細(xì)胞中④過程發(fā)生在葉綠體的基質(zhì)中

D.若葉肉細(xì)胞的③中 O2 的產(chǎn)生量小于⑥中 O2 的呼吸量，則該細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物總量將會(huì)減少

〖解析〗根據(jù)上圖結(jié)構(gòu)可知，圖式給出的是細(xì)胞的呼吸作用和光合作用的部分過程。Mg 是葉綠素合成的主要成分，在光反應(yīng)階段需要葉綠素來吸收光能，因此植物缺失 Mg 會(huì)影響植物葉綠素的合成，在光合作用中首先影響的是植物的光反應(yīng)過程③，A 選項(xiàng)正確;植物細(xì)胞②吸收無機(jī)鹽是主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^程，需要消耗能量，而⑤和⑥是植物的有氧呼吸過程，該過程中有能量的產(chǎn)生，因此有著密切的關(guān)聯(lián)，B 選項(xiàng)正確;藍(lán)藻細(xì)胞屬于原核細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)沒有葉綠體，其光合作用發(fā)生在光合片層上，故選項(xiàng) C 錯(cuò)誤;圖中③表示的是細(xì)胞的光反應(yīng)過程，會(huì)產(chǎn)生 O2，⑥表示呼吸作用消耗氧的過程，兩者的 O2 差值就是植物內(nèi)有機(jī)物量的變化，分析可知 D 選項(xiàng)正確。答案為 C。

〖評(píng)析與建議〗上述題目是結(jié)合圖像的細(xì)胞生理作用分析題，主要考查生理過程的階段、場(chǎng)所、物質(zhì)變化等知識(shí)。綜合性強(qiáng)，需要整體分析，關(guān)聯(lián)把控。針對(duì)該類考題最為有效的學(xué)習(xí)方式就是結(jié)合概念圖來串聯(lián)知識(shí)，明晰生理過程。概念圖需要包含與生理過程相關(guān)的所有內(nèi)容，可針對(duì)核心點(diǎn)進(jìn)行模塊整理。以細(xì)胞的光合作用為例，除了構(gòu)建光合作用的總體概念圖外，還可以基于概念圖分解反應(yīng)階段（光反應(yīng)和暗反應(yīng)階段），梳理反應(yīng)場(chǎng)所，拆解不同階段的反應(yīng)式，羅列反應(yīng)階段的物質(zhì)能量變化，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的整體關(guān)聯(lián)和部分凸顯。

三、運(yùn)用數(shù)學(xué)模型，深入研究變化

數(shù)學(xué)模型對(duì)生物學(xué)習(xí)有一定的輔助作用，不僅可以直觀呈現(xiàn)知識(shí)聯(lián)系，而且可以深入研究物質(zhì)變化，在光合作用和呼吸作用內(nèi)容中的作用尤為明顯。構(gòu)建數(shù)學(xué)模型圖可將細(xì)胞的生理速率、影響因素、物質(zhì)變化有機(jī)地結(jié)合起來，幫助學(xué)生理解植物體內(nèi)有機(jī)物量的變化。

〖例 3〗下圖是植物進(jìn)行光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度變化的坐標(biāo)圖，選項(xiàng)敘述錯(cuò)誤的是（? ）。

A.a 點(diǎn)葉肉細(xì)胞只有線粒體產(chǎn)生 ATP

B.b 點(diǎn)植物光合作用和呼吸作用的強(qiáng)度相等

C.已知植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為 25℃和 30℃，該圖表示植物處于 25℃ 環(huán)境中，若溫度提升，則 a 點(diǎn)上移，b 點(diǎn)左移，d 點(diǎn)下移

D.如果植物缺少 Mg 元素，則圖中的 b 點(diǎn)將會(huì)右移

〖解析〗本題目利用數(shù)學(xué)模型來分析植物光合作用，a 點(diǎn)時(shí)光照為 0，則表示只有呼吸作用，b 點(diǎn)表示光的補(bǔ)償點(diǎn)，c 點(diǎn)表示的就是光的飽和點(diǎn)。a 點(diǎn)時(shí)植物只進(jìn)行呼吸作用，故只有線粒體產(chǎn)生 ATP，選項(xiàng) A 正確;b 點(diǎn)時(shí)氧氣的吸收和釋放量均為 0，此時(shí)植物的呼吸作用強(qiáng)度與光合作用強(qiáng)度相等，故選項(xiàng) B 正確;溫度提升，該植物的光合速率將減慢，呼吸速率將加快，因此 a 點(diǎn)將上移，b 點(diǎn)右移，d 點(diǎn)表示最大光合作用速率，故 d 點(diǎn)上移，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤;Mg 是植物合成葉綠素的關(guān)鍵元素，缺少 Mg 會(huì)降低植物的光合作用速率，故 b 點(diǎn)將右移，選項(xiàng) D 正確。答案為 C。

〖評(píng)析與建議〗上述數(shù)學(xué)模型呈現(xiàn)了植物光合作用氧氣的變化，曲線中的關(guān)鍵點(diǎn)（補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)）更是描述生理變化和強(qiáng)度的參照，理解該模型對(duì)光合作用的學(xué)習(xí)有一定的幫助。數(shù)學(xué)模型與細(xì)胞生理作用之間有緊密的聯(lián)系，在學(xué)習(xí)時(shí)需要把握兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系、本質(zhì)內(nèi)容和實(shí)際意義。利用數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)生理反應(yīng)時(shí)需要關(guān)注幾點(diǎn)：（1）模型的坐標(biāo)信息;（2）模型中關(guān)鍵點(diǎn)的含義;（3）模型的曲線變化;（4）外界變化對(duì)曲線的影響。上述的關(guān)注點(diǎn)同樣也是模型題的突破口，解析時(shí)首先需明晰問題考查點(diǎn)，然后提取數(shù)學(xué)模型中的關(guān)鍵信息，結(jié)合相關(guān)的生物知識(shí)來解析曲線變化。

四、高效利用考題，提升解題技能

在高考備考的過程中，幫助學(xué)生內(nèi)化知識(shí)，提升解題能力是最為重要的環(huán)節(jié)，因此課堂教學(xué)需要及時(shí)鞏固，使學(xué)生形成正確的分析。由于時(shí)間有限，在課堂教學(xué)中可以合理選用考題，利用考題的代表性、針對(duì)性來引導(dǎo)學(xué)生，使學(xué)生掌握相應(yīng)的解題技巧。

〖例 4〗各取未轉(zhuǎn)基因水稻（W）和轉(zhuǎn) Z 基因的水稻（T）數(shù)珠，分組后分別噴施蒸餾水、寡霉素和 NaHSO3，24 h 后進(jìn)行干旱脅迫處理，測(cè)得未脅迫和脅迫 8 h 的光合作用速率如圖所示，已知寡霉素可抑制光合作用和細(xì)胞呼吸中 ATP 合成酶的活性，下列分析正確的是（? ）。

A.細(xì)胞呼吸過程中，寡霉素可抑制線粒體外膜上[H]的傳遞

B.寡霉素在光合作用過程中的作用部位是葉綠體中的基質(zhì)

C.轉(zhuǎn) Z 基因提高光合作用的效率

D.對(duì)水稻噴施 NaHSO3 可促進(jìn)光合作用

〖解析〗根據(jù)題干信息可知，寡霉素可抑制線粒體內(nèi)膜上[H]的傳遞，故選項(xiàng) A 正確;寡霉素在光合作用過程中的作用部位是葉綠體中的類囊體薄膜，故選項(xiàng) B 錯(cuò)誤;對(duì)比分析（W+H2O）與（T+H2O）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知轉(zhuǎn) Z 基因提高光合作用的效率，故選項(xiàng) C 正確;對(duì)比分析（W+寡霉素）與（T+寡霉素）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知噴施 NaHSO3 可促進(jìn)光合作用，故選項(xiàng) D 正確。答案為 CD。

〖評(píng)析與建議〗上述結(jié)合實(shí)驗(yàn)來分析外界條件對(duì)植物光合作用的影響，并結(jié)合柱狀圖來呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)際上對(duì)該類實(shí)驗(yàn)問題最為有效的分析方式是控制變量、對(duì)比分析，即確保問題分析單一變量，對(duì)比得出結(jié)論，這也是生物實(shí)驗(yàn)的常用方法。因此在教學(xué)中需要引導(dǎo)學(xué)生理解控制變量法的內(nèi)涵，掌握對(duì)比分析的解題技巧。

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（責(zé)編 盧建龍）