湖北
2020 年初發布的《中國高考評價體系》及其說明,提出了“一核四層四翼”的高考評價體系框架,為高考命題指明方向。與2019 年試卷相比,2020 年全國卷Ⅰ在試卷結構、題型、題量和考試難度等方面保持了相對的連續性和穩定性,比較符合學生的心理預期,體現了疫情下的人文關懷。同時,2020 年的試卷還進一步突出了立德樹人的導向性,突出考查了學生的創新精神、實踐能力和思維能力。這些高考新變化對高中實際教學具有很強的導向性,對新課程改革也具有很強的推動性。
【試題】(2020 年,全國卷Ⅰ,第31 題)某研究人員用藥物W 進行了如下實驗:給甲組大鼠注射藥物W,乙組大鼠注射等量生理鹽水,飼養一段時間后,測定兩組大鼠的相關生理指標。實驗結果表明:乙組大鼠無顯著變化;與乙組大鼠相比,甲組大鼠的血糖濃度升高,尿中葡萄糖含量增加,進食量增加,體重下降。回答下列問題:
(1)由上述實驗結果可推測,藥物W 破壞了胰腺中的_____________細胞,使細胞失去功能,從而導致血糖濃度升高。
(2)由上述實驗結果還可推測,甲組大鼠腎小管液中的葡萄糖含量增加,導致腎小管液的滲透壓比正常時的_____________,從而使該組大鼠的排尿量_____________。
(3)實驗中測量到甲組大鼠體重下降,推測體重下降的原因是__________________________________________。
(4)若上述推測都成立,那么該實驗的研究意義是_______(答出1 點即可)。
【答案】(1)胰島B
(2)高 增加
(3)甲組大鼠胰島素缺乏,使機體不能充分利用葡萄糖來獲得能量,導致機體脂肪和蛋白質的分解增加
(4)獲得了因胰島素缺乏而患糖尿病的動物,這種動物可以作為實驗材料用于研發治療這類糖尿病的藥物
【命題立意】本題考查血糖平衡的調節,旨在考查考生的理解與推理能力、實驗與探究能力、綜合運用能力。
【解題思路】(1)由“給甲組大鼠注射藥物W,乙組大鼠注射等量生理鹽水”可知,乙組為對照組,甲組為實驗組,注射藥物W 后,甲組大鼠的血糖濃度升高,尿中葡萄糖含量增加,進食量增加,體重下降,這是典型的糖尿病癥狀。因此,可推斷藥物W 破壞了胰腺中的胰島B 細胞,使胰島B 細胞失去功能,不能分泌胰島素,從而導致血糖濃度升高。(2)與對照組相比,甲組大鼠的血糖濃度升高,尿中葡萄糖含量增加,由此推測甲組大鼠腎小管液中的葡萄糖含量增加,導致腎小管液的滲透壓比正常時的高,腎小管重吸收的水減少,尿液的滲透壓升高,會使腎小管和集合管重吸收水的量減少,從而使該組大鼠的排尿量增加。(3)由(1)的分析可知,甲組大鼠胰島B 細胞失去功能,不能分泌胰島素,使機體血液中的葡萄糖不能被組織細胞攝取、利用和儲存等,機體不能充分利用葡萄糖來獲得能量,致使大鼠正常生命活動所需的能量較多的來源于大鼠體內脂肪和蛋白質的氧化分解,所以實驗中甲組大鼠體重下降。(4)上述實驗結果表明,藥物W 可以使大鼠的血糖濃度升高,并獲得了因胰島素缺乏而患糖尿病的動物,這種動物可作為實驗材料用于研發治療該類糖尿病的藥物。
【試題分析】此題旨在全面、綜合考查學生的學科核心素養。“血糖調節”試題聚焦“生命個體的結構與功能相適應,各結構協調統一共同完成復雜生命活動,并通過一定的調節機制保持穩態”這一大概念,體現穩態與平衡觀的生命觀念。以實驗形式考查學生科學探究能力,通過分析實驗結果考查“分析與綜合”的科學思維。同時通過對糖尿病的癥狀和病因的分析,激發學生“關注人類疾病,學會健康生活”的社會責任感,并建立健康文明的生活方式。
利用教材中構建的概念模型圖(如圖1)要求學生掌握基礎知識和概念:

圖1
①血糖的概念、血糖的來源和去路
②有氧呼吸和無氧呼吸的概念及區別
③三大類營養物質——糖類、脂類、蛋白質之間轉換
④脂肪是人體內儲能物質,葡萄糖是主要能源物質,ATP 是直接能源物質
⑤血糖可以合成肝糖原和肌糖原,肝糖原可以分解成血糖,但是肌糖原不能
⑥腎小管、集合管重吸收的特點及作用
⑦食物中葡萄糖通過主動運輸進入血液,通過協助擴散進入紅細胞
⑧血糖過高會出現尿糖,尿糖的原因可能是一次吃糖過多,也可能是糖尿病
⑨血糖過低可能會出現的癥狀有饑餓感、心跳加快、頭暈、手抖、眼前發黑(黑朦)、大汗、乏力等,嚴重時還會出現胡言亂語甚至昏迷等精神異常的表現。如意識清醒,應立刻補充含糖的食物或飲料,這些癥狀很快會緩解或消失。
通過圖2 所示模型圖讓學生加深對知識的理解和運用:

圖2
①調節血糖的三種激素——胰島素、胰高血糖素、腎上腺素的來源及作用
②胰島素、胰高血糖素、腎上腺素的相互關系
③血糖調節的方式有神經調節、體液調節、神經-體液調節
④血糖調節存在反饋調節
⑤糖尿病的根本原因是胰島B 細胞受損,體內胰島素不足,血糖濃度過高,隨尿液排出
⑥糖尿病患者不一定需要通過注射胰島素治療,但是胰島素一定不能口服
⑦糖尿病的癥狀是“三多一少”
⑧糖尿病的病因有遺傳因素和環境因素,青少年型糖尿病是多基因遺傳病
⑨糖尿病人在日常生活中要注意飲食,控制糖類的攝入量
通過2020 年高考題中的血糖調節實驗題分析讓學生將實驗歸類總結:
①厘清實驗設計的思路

② 實驗自變量設置、因變量的觀察、無關變量的控制自變量是實驗中由實驗者控制的因素或條件,其操作方法一般為施加、改變、去除等;因變量是由自變量變化而引起的變化結果,二者是前因后果的關系,可直接或間接觀察、檢測因變量;無關變量是實驗中除自變量以外的影響實驗現象或結果的因素或條件,與研究目標無關,但影響實驗結果。其控制方法一般為排除、設置對照。
③實驗步驟設計的“三部曲”
第一步是取材、分組、編號:要求取材應適宜且具有“同一性”,分組應具有“隨機性”,編號應具有“規范性”。
第二步是分組施加實驗條件,要求遵循對照原則和單一變量原則。
第三步是培養、觀察、記錄:將實驗組和對照組放在相同且適宜的環境中培養,一段時間后觀察現象或者測定數據并記錄。
④ 實驗設計的評價
一看對照:看有無對照實驗,如果有對照實驗,則看對照實驗設計是否合理,如實驗變量如何設置、是否進行了編號與標記、是否遵循單一變量原則、是否遵循對照原則、是否遵循等量原則、是否排除了干擾因素等。
二看材料用具:生物材料選擇是否得當;實驗器材選擇是否合理;藥劑選擇、使用、用量是否準確。
三看條件:是否需要攪拌、加熱等;實驗所需的溫度、pH、光照等條件是否合理。
四看步驟:步驟的順序是否合理、步驟是否完整、具體操作是否違反生物學基本原理。
五看結果:實驗目的是否與實驗結果、結論對應,探究性實驗的結果和結論是否討論全面,是否應該先寫結果后寫結論。
⑤ 實驗結果與結論的分析與歸納
實驗結果是指通過觀察或者測量得到的實驗現象,是實驗實際出現的情況。實驗結論是根據實驗因變量與自變量的關系分析得出的具有普遍意義的理論性結論。結論的得出必須依據實驗結果,如“由因找果”,分析實驗變量與結果之間的邏輯關系先得出正確結論(分結論),再根據各對照組中得出的分結論,綜合為全面結論(總結論)。
總之,在“血糖調節”專題復習中,以穩態與平衡觀為指導,結合日常生活,通過運用圖示和構建模型等方法,以血糖平衡相關的疾病與健康為主題,引導學生認識血糖平衡的調節機制。應用所學知識分析糖尿病的類型、癥狀、原因、防治措施,培養學生運用生物學知識解決生活中實際問題的思維習慣,養成健康的生活方式。“血糖平衡”是穩態與平衡觀的重要內容,對于培養學生的生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任都有著不可或缺的作用,因此是高考中的高頻考點,是復習時的重中之重。