例談高中生物信息題中的信息轉(zhuǎn)換

韓明賀 李巧靈

（1.武漢市江夏實驗高中 湖北武漢 430200）

（2.武漢市漢南第一中學 湖北武漢 430090）

科學思維是生物學科核心素養(yǎng)的重要組成內(nèi)容，它要求學生“崇尚并形成科學思維的習慣；能夠運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法探討生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學社會議題”。生物信息題以獨特的呈現(xiàn)形式綜合考查了學生的信息提取、加工和表征能力以及利用生物學科知識解決實際問題等多方面能力。因此，信息題成了高考試題中考查學生科學思維能力的熱點題型。為了提高學生獲取信息、加工信息、理解信息、表征信息的科學思維能力，筆者結(jié)合相關例題，將信息題中的信息種類及常見信息轉(zhuǎn)換方式進行了分類剖析。

1 高中生物信息題的呈現(xiàn)形式

信息題是以全新的材料和新背景，如新概念、新理論、新發(fā)現(xiàn)、新成就、新方法為載體，結(jié)合相關的生物學專業(yè)知識設置一系列的問題，要求考生運用已經(jīng)掌握的基礎知識或者剛剛從新情境中獲得的知識，臨場閱讀，進而進行一系列思維活動解決問題的一類題目。信息題一般具有的框架為：題干即信息部分；選項或若干簡短問題，即問題部分。此類題型語言形式大都通俗易懂，具有信息遷移或開放性閱讀的特點，常涉及到跨學科內(nèi)容。其最大的變動在于材料形式上，如文字、圖形、表格等（表1）。信息題是對學生綜合能力的考查，需要學生掌握較扎實的專業(yè)知識，同時還需具備一定的信息分析能力。

表1 高中生物信息題的呈現(xiàn)形式及特點

2 例談常見的信息轉(zhuǎn)換方法

2.1 文圖轉(zhuǎn)換

文圖轉(zhuǎn)換指將文字信息轉(zhuǎn)化為圖形信息。當題目中的已知條件是通過文字形式給出的，這類題往往題干字數(shù)較多，閱讀量較大，要求學生能從材料的文字敘述中找出關鍵信息，剔除干擾信息解題。而圖表和文字相比，其明顯的優(yōu)點就是生動形象、簡明具體、直觀易懂，“圖表的全部意義就在于一目了然和可以對比”。遇到此類題型時，教師可以將抽象復雜的文字信息轉(zhuǎn)化成直觀的圖表來描述生物學中涉及到的相關形態(tài)、結(jié)構、生命活動的變化規(guī)律等。

2.1.1 文字信息轉(zhuǎn)換為遺傳系譜圖

遺傳系譜圖中通常包含了性別、性狀表現(xiàn)、親子關系、世代數(shù)以及每一個體在世代中的位置等基本信息，是進行人類單基因遺傳病分析的傳統(tǒng)方法。若題干中涉及到多個家庭，人物關系復雜，并明確考查了某一種（或多種）遺傳病的遺傳方式或患病概率時，首先將冗長的文字信息轉(zhuǎn)化為系譜圖，有助于梳理題干信息，找到突破口。

【例1】W是一位52歲的男性，患有血中丙種球蛋白缺乏癥（XLA）。據(jù)調(diào)查，W的前輩正常，從W這一代起出現(xiàn)患者，且均為男性，W這一代的配偶均不攜帶致病基因，W的兄弟在41歲時因該病去世。W的姐姐生育了4子1女，兒子中3個患有該病，其中2個兒子在幼年時因該病夭折。

則XLA（基因B-b）的遺傳方式是_________。W女兒的基因是______________________。

參考答案：伴X的隱性遺傳 XBXb

解析：此題涉及到人物眾多且關系復雜，單獨看文字很難找出解題的突破口。若先把冗長復雜的文字轉(zhuǎn)換為熟悉的遺傳系譜圖（圖1），再根據(jù)圖中信息“父母（1號和2號）無病生出患病（4號和5號）的孩子”，即可判斷該病為隱性遺傳。又由題干信息“W這一代配偶均不攜帶致病基因”和圖中“6號和不攜帶致病基因的7號生出了患病的孩子”，可推出該病遺傳方式為伴X的隱性遺傳，故W女兒基因型為XBXb。

圖1 將文字信息轉(zhuǎn)化為遺傳系譜圖

2.1.2 文字信息轉(zhuǎn)換為生物化學過程圖

當題干中涉及到“多因一效”（即多對等位基因影響同一性狀的現(xiàn)象，如植物的花色、動物的毛色等）時，將文字信息轉(zhuǎn)化成生物化學過程圖，有助于快速定位基因型和表現(xiàn)型的對應關系。

【例2】臨武鴨羽毛顏色有白色、麻灰、土黃和棕褐色，由兩對相互獨立的等位基因控制，基因A、a在常染色體上，基因B、b在性染色體的非同源區(qū)上，基因A控制合成酶A形成麻灰色羽毛，基因B控制合成酶B形成土黃色羽毛，無A、B基因時羽毛呈白色，A、B同時存在時羽毛呈棕褐色。圖2為臨武鴨一個家系的羽毛顏色遺傳圖譜。

圖2 臨武鴨羽毛顏色遺傳圖譜

則2號為一只棕褐色個體，其基因型為_____，3號與2號交配生出7號吋，產(chǎn)的卵細胞基因型為______。

參考答案：AaZBZbaZb

解析：先將題干中的文字信息轉(zhuǎn)換為生化途徑（圖3），再用假說-演繹法即分別假設B、b位于Z染色體或W染色體進行推理，結(jié)合已知信息可知A_ ZBZ-、A_ ZBW為棕色鴨，A_ ZbZb、A_ ZbW為麻灰色，aaZBZ-、aaZBW為土黃色，aaZbZb、aaZbW為白色。這樣解題速度和準確性會提高。

圖3 文字信息轉(zhuǎn)換為生化過程圖

2.2 文表轉(zhuǎn)換

文表轉(zhuǎn)換指將文字信息轉(zhuǎn)換成表格信息。當題干中出現(xiàn)了多對平行關系時，教師根據(jù)題干中涉及到的元素將其進行分類整理，以表格的形式將文字信息進行加工再次呈現(xiàn)，減少干擾信息，這樣內(nèi)容看起來更清爽，更容易關注到關鍵信息。

【例3】（2015·全國Ⅰ·29）為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設計了A、B、C、D四組實驗。各組實驗的溫度、光照強度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定，每組處理的總時間均為135 s，處理結(jié)束時測定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實驗結(jié)果如下。

A組：先光照后黑暗，時間各為67.5 s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為50%。

B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為7.5 s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為70%。

C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為3.75 ms；光合作用產(chǎn)物的相對含量為94%。

D組（對照組）：光照時間為135 s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為100%。

回答下列問題：（1）單位光照時間內(nèi)，C組植物合成有機物的量____（填“高于”“等于”或“低于”）D組植物合成有機物的量，依據(jù)是_______________________________。

（2）A、B、C三組處理相比，_______的增加，使光下產(chǎn)生的___________能夠及時利用與及時再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。

參考答案：（1）高于 C組只用了D組一半的光照時間，但產(chǎn)物相對量為其的94%

（2）隨著光與暗交替頻率 ATP和還原氫

解析：此題文字表述量大，題干很長、信息紛雜，在短暫時間讀懂信息較難，可以將A、B、C、D組的文字信息轉(zhuǎn)換成表格信息（表2），再比較A、B、C組自變量。

表2 文字信息轉(zhuǎn)換為表格

從表2中很容易看出A、B、C三組自變量為光與暗交替的頻率，因變量為單位時間光照的合成產(chǎn)物量。這樣問題明了化，直擊關鍵考點。

2.3 圖表轉(zhuǎn)換

圖表轉(zhuǎn)換指將某一種形式的圖形（流程圖、坐標圖等）轉(zhuǎn)化為表格。這種轉(zhuǎn)換難度較大，需要先將圖表信息轉(zhuǎn)換成文字信息，再將文字信息轉(zhuǎn)換成表格信息。雖然，柱狀圖（曲線圖）相比文字更直觀形象，但當多種表現(xiàn)型及比例同時呈現(xiàn)在一個柱狀圖中時，由于信息間的相互干擾，學生往往難以在短時間內(nèi)理清對應關系。這時將表現(xiàn)型及比例單獨拆出來列成表格，化繁為易，可以有效屏除無關信息干擾。

【例4】小鼠的長尾與短尾（由基因A、a控制）、尾形的彎曲與正常（由基因B、b控制）各為一對相對性狀。從鼠群中選擇多只基因型相同的雌鼠作母本，多只基因型相同的雄鼠作父本，雜交所得子一代表現(xiàn)型及其比例如圖4所示，請分析回答：

圖4 子一代表現(xiàn)型及其比例

（1）小鼠的尾長和尾形這兩對性狀遺傳是否符合基因的自由組合定律？

（2）父本的基因型為____；母本基因型為____。

參考答案：（1）符合基因的自由組合定律

（2）AaXBY AaXBXb

解析此題以柱狀圖形式給出子一代表現(xiàn)型及其比例，而每對性狀表現(xiàn)型比例從柱狀圖不易看出，可轉(zhuǎn)化成能清晰看出的表格形式（表3）。由表可知長尾與短尾表現(xiàn)型無性別差異，性狀分離比都是3∶1，故控制該性狀的基因A、a位于常染色體上，且雙親基因型均為Aa；同理，彎尾與正常尾表現(xiàn)型在后代中出現(xiàn)了性別差異，且雄鼠中出現(xiàn)了兩種表現(xiàn)型，故B、b基因位于X染色體上且母本基因型為雜合子XBXb，父本為XBY。兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上，故符合基因的自由組合定律。

表3 柱狀圖信息轉(zhuǎn)換為表格

2.4 表圖轉(zhuǎn)換

表圖轉(zhuǎn)換指將表格轉(zhuǎn)換為坐標圖。當表格中出現(xiàn)多個自變量時，信息之間容易相互干擾，通過建立二維坐標圖，確定變量和曲線表示的生物學意義，根據(jù)數(shù)據(jù)定各點，然后用直線和光滑曲線把各點連接起來，可以較直觀的發(fā)現(xiàn)自變量與因變量之間的關系。

【例5】（2016·全國Ⅲ·29）為了探究某地夏日晴天中午時氣溫和相對濕度對A品種小麥光合作用的影響，某研究小組將生長狀態(tài)一致的A品種小麥植株分為5組，1組在田間生長作為對照組，另4組在人工氣候室中生長作為實驗組，并保持其光照和CO2濃度等條件與對照組相同。于中午12：30測定各組葉片的光合速率，各組實驗處理及結(jié)果見表4所示。

表4 各組實驗處理及結(jié)果

（1）在實驗組中，若適當提高第____組的環(huán)境溫度能提高小麥的光合速率，其原因是_____________。

參考答案：第四組 該組溫度未達到光合作用的最適溫度

解析：這是一道表格信息題，表格中涉及到了兩個變量、四組實驗，多個數(shù)據(jù)放在一起不容易發(fā)現(xiàn)規(guī)律，但是將表格中實驗組二、三、四的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為學生熟知的溫度——速率圖象（圖5）便一目了然。由此圖可知，25℃在最適溫度的左邊為低溫組，其光合作用所需酶的活性受抑制，適當升高溫度酶活性升高。

圖5 表格信息轉(zhuǎn)換為曲線圖

3 小結(jié)

綜上，信息題解題模板可以歸納為一審、二聯(lián)、三遷移。具體來說，“一審”獲取信息：審讀題干、圖解等獲得信息；“二聯(lián)”提煉信息：聯(lián)系題目設問，提煉有效信息并進行必要的信息轉(zhuǎn)換；“三遷移”應用信息：即將提煉的信息與所學知識相聯(lián)系，遷移應用解決題中提出問題。其中“二聯(lián)”提煉信息是至關重要的一步。

一般，信息題中的每一問題中的信息往往是既相對獨立又相互聯(lián)系，信息與信息之間存在著相互轉(zhuǎn)換，同一信息可以用不同形式來表達，不同信息也可以轉(zhuǎn)換為同一形式。信息的轉(zhuǎn)換不僅是單向進行，還會呈現(xiàn)多向性、互逆性、靈活性和綜合性，在具體的轉(zhuǎn)換過程中，轉(zhuǎn)換速度的快慢，轉(zhuǎn)換信息量的多少，受學生有效信息量（頭腦中可支配信息）的影響。因此，在平時的教學中，教師不僅要傳授學生生物學知識，更重要的是培養(yǎng)學生的生物學學科核心素養(yǎng)，在日常授課中、習題講評中多運用信息轉(zhuǎn)換實現(xiàn)問題解決，不僅能讓學生熟練信息獲取、加工、表征的方法，還能使所學知識變得更加豐富多彩、生動有趣，讓學生領悟到生物學特有的學科之美，讓生物學知識變得富有魅力、令人回味。