“三步法”培養學生“獲取信息的能力”

河北 蘇洪波 張紅楠

“獲取信息的能力”是高考生物學科《普通高等學校招生全國統一考試大綱》“考核目標與要求”部分中四大能力要求之一。此項能力要求考生：（1）能從提供的材料中獲取相關的生物學信息，并能運用這些信息，結合所學知識解決相關的生物學問題。（2）關注對科學、技術和社會發展有重大影響的、與生命科學相關的突出成就及熱點問題。該能力要求的本質是考查考生借助學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致失分。本文嘗試從信息的概念和“三步法”兩個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

《現代漢語詞典》對“信息”一詞的解釋是通信系統傳輸和處理的對象，一般指事件或資料數據。信息的量值取決于事件的不確定性，若接收端無法預估事件所包含的內容和意義，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將命題情境、學科概念和跨學科概念傳輸給考生；（2）試題難度的變量之一是考生對信息內容和意義的獲取、預估程度。

（二）信息的種類

目前高考試題呈現出的信息種類主要包括文字敘述和圖表展示。

文字敘述類信息主要是引導考生在學好教材中的知識的基礎上，適當關注、了解學科的突出成就和與生命科學相關的熱點問題（作為命題素材），培養考生獨立思考和自主學習的能力。這類信息主要考查考生對學科基礎知識的理解和運用，在試卷中的占比不會很大（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個表格），否則將會增加試卷閱讀量，減少考生思考時間。

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）、數學模型（曲線圖、數據表格）等。這類試題需要考生理解本學科概念，甚至還要理解其他學科概念。如2017—2018年全國卷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的生物部分每年、每套均有2～3個圖表展示類信息。

二、“三步法”介紹

（一）“三步法”要點分析

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敘述和圖表展示，尋找到所學學科專業術語（概念的指代）和與概念相關的事實性信息。

2.加工信息

本步驟的核心是考生將不同的信息與所學的生物學概念建立聯系。該步驟一般分為兩個環節：（1）將事實性信息轉換或概括為概念或結論；（2）通過演繹推理、歸納推理將各個概念、結論組成一個有機整體，該環節往往是以構建圖解的形式展示各個概念間的邏輯關系，是思維外顯化的過程。

3.輸出信息

本步驟的核心是考生結合問題，篩選相關信息，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運H+。①將某植物氣孔的保衛細胞懸浮在一定pH的溶液中（假設細胞內的pH高于細胞外），置于暗中一段時間后，溶液的pH不變。②再將含有保衛細胞的該溶液分成兩組，一組照射藍光后溶液的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），再用藍光照射，溶液的pH不變。根據上述實驗結果，下列推測不合理的是（ ）

A.H+-ATPase位于保衛細胞質膜上，藍光能夠引起細胞內的H+轉運到細胞外

B.藍光通過保衛細胞質膜上的H+-ATPase發揮作用導致H+逆濃度梯度跨膜運輸

C.H+-ATPase逆濃度梯度跨膜轉運H+所需的能量可由藍光直接提供

D.溶液中的H+不能通過自由擴散的方式透過細胞質膜進入保衛細胞

【答案】C

【分析】本題呈現的信息屬于文字敘述類信息，要求考生不但要掌握物質跨膜運輸的分類，還要特別注意亞類之間的區分。獲取文字敘述類信息是高考生物解題最基本的方式，考生是否具備快速、準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。下面筆者借助“三步法”對本題進行解析。

1.輸入信息

（1）已學概念的理解（代碼為Y）

Y①自由擴散：物質（如疏水性小分子以及小的、不帶電荷的極性分子）通過簡單的擴散作用進出細胞。

Y②主動運輸：物質（如帶電荷的離子，小的、不帶電荷的極性分子）從低濃度一側運輸到高濃度一側，需要載體蛋白的協助，同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量。

Y③細胞中絕大多數需要能量的生命活動都是由ATP直接提供能量的。

Y④細胞膜控制物質進出細胞。

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

Y⑥H+是帶電荷的離子。

（2）新事實性信息（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運H+。

X②……（假設細胞內的pH高于細胞外）……

X③……保衛細胞懸浮在一定pH的溶液中，置于暗中一段時間后，溶液的pH不變。

X④……一組照射藍光后溶液的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），再用藍光照射，溶液的pH不變。

2.加工信息

注：“推導結論”代碼為T

（1）由Y①和Y⑥可以得出：H+不能通過自由擴散的方式進出細胞，D選項敘述合理。

（2）由X②和X③（自身前后對照）可以得出：黑暗中（只進行細胞呼吸）H+不能進出細胞。

（3）由Y⑤和X②可以得出T1：細胞內的H+濃度低于細胞外。

（4）由X③和X④（自身前后對照）可以得出T2：藍光促使H+由保衛細胞內向外運輸，A選項后半分句敘述合理、D選項敘述合理。

（5）由T1和T2可以得出：藍光……促使H+逆濃度梯度跨膜運輸，B選項敘述合理。

（6）由Y③、X④和X⑤可以得出T3：H+由保衛細胞內向細胞外運輸直接需要ATP提供能量，而不是藍光，C選項敘述不合理。

（7）由T1、T2、T3和Y②可以得出T4：H+由保衛細胞內向細胞外運輸的方式是主動運輸，B選項敘述合理。

（8）由Y④、T2和T4可以得出T5：運輸H+的載體蛋白在保衛細胞的質膜上，A選項前半句敘述合理。

（9）由X①和T5可以得出：運輸H+的載體蛋白是保衛細胞質膜上的H+-ATPase，B選項敘述合理。

上述展示的過程是對單一信息或幾個有限的孤立信息進行“概括”，并沒有系統展示出這些要點之間的相互關系。下面筆者通過邏輯推理方法將上述信息進一步加工整合，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論是（1）藍光通過某種生理過程將光能轉化為ATP中的化學能；（2）H+-ATPase是一種位于保衛細胞質膜上的載體蛋白，利用水解ATP釋放的能量將細胞質中的H+（低濃度）向細胞外（高濃度）運輸。

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

圖2

回答下列問題：

（2）甲、乙兩種植物單獨種植時，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_____，判斷的依據是___________。

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

【分析】本題呈現的信息屬于圖表展示類信息中數學模型-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。筆者重點闡述輸入信息中的“曲線圖”信息分析和加工信息兩個步驟。

1.輸入信息

獲取數學模型-曲線圖中所呈現的信息主要有兩個環節：

（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，其目的是通過呈現生物學概念間的關系考查對生物學概念的理解和應用，因此首先要分析清楚自變量和因變量的具體生物學含義。本題曲線中自變量的含義是光照強度，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系

如果是單一變量類，一般根據變量間的相關性進行描述，如本曲線圖的描述是“隨著光照強度降低，植物甲（或植物乙）凈光合作用速率下降”；如果是復合變量類，除了描述變量間的相關性，還要對不同曲線進行比較，如本曲線圖的描述是“隨著光照強度降低，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之間的相互關系，如下：

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

小前提：光照強度減弱導致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大（由曲線圖獲取）。

結論：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、圖表等形式呈現情境信息。雖然信息呈現的形式有些差異，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系，加工信息，最后結合問題情境輸出信息。

教師利用“三步法”培養學生獲取信息的能力時，要結合復習進度（既可以在一輪復習中使用，也可以在二輪復習中使用），精選高考試題進行精講精練，但要注意發揮學生的主體性，由學生展示整個解題過程。教師在分析學生作答的試題時，要有細化“三步法”不同階段的意識，有針對性地提高學生獲取信息的能力。