對標課標,參考教材,深入理解光合作用考向
——由一道適應性測試題引起的思考

霍 妍

(吉林省吉林市教育學院)

《國務院關于深化考試招生制度改革的實施意見》指出高考要依據課標,科學設計命題內容,增強基礎性和綜合性。2020年《深化新時代教育評價改革總體方案》進一步要求高考題要改變固化的題型,增加試題開放性,減少死記硬背、“機械刷題”現象,力求突出對學科素養、關鍵能力的考查,增加應用性、創新性。

針對2023年安徽、云南、黑龍江和吉林等多省高考考生使用新課標參加老高考的情況,為加強教考銜接,實現平穩過渡,教育部教育考試院命制了適應性測試卷,以幫助學生適應新高考改革的要求。這份試卷給一線師生提供了一些備考信息和方向。

光合作用在歷年的高考卷中都是必考的考點,常以過程、原理、影響因素為考查方向,基于以上情況,筆者結合測試卷的34題,對吉林市地區學生關于光合作用的復習現狀、作答難點、解題策略等方面進行分析,對復習的方向提出建議。

1.試題呈現

34.(12分)綠色植物的光合作用包括光反應和暗反應。回答下列問題。

(1)植物光合作用光反應的產物有ATP和NADPH等,其中NADPH在暗反應中的作用是________。

(2)H2O和CO2是植物進行光合作用的原料。設計實驗驗證光合作用釋放的O2來源于H2O而不是CO2,簡要寫出實驗思路和預期結果。

1.1 試題結構分析

該題以簡練的語言考查光合作用的原理,還要求學生寫出驗證光合作用原料的實驗思路,并預測結果。命題者注重生物學的學科本質,凸顯實驗學科的特點,借此題強化研究方法三個層次的落實。這類短小精悍的完整實驗設計型試題,在近三年全國卷(10套)的高考題中占比達22.8%,出現率漸次提升,區分率很好。

從試題結構看,第一小問是考查NADPH的作用,這是該節新教材變化之一,貼近學情,是體現學業水平1的設問方式;第二小問是用教材小字的科學史為知識背景考查實驗設計,是學業水平3層次的檢測。這樣的設計,讓學生覺得熟悉,容易入手,既考查學科核心素養,又能以科學思維水平和語言表達能力拉開學生層次,凸顯試題的教學導向作用。

1.2 試題信息分析

1.2.1符合課標要求,貼近新教材

2020年修訂的課標中“2.2.3說明植物細胞的葉綠體從太陽光中獲得能量,這些能量在二氧化碳和水轉變為糖與氧氣的過程中,轉換并儲存為糖分子中的化學能”,這一概念在該題中得到體現充分:重視能量變化,以NADPH的作用強化教材變化;以物質變化的驗證實驗,引領教學方式轉變,利用對經典實驗的考查,開展實驗分析的持續性評價,符合高考評價體系的要求,體現新課程改革對育人方式的改變。

1.2.2對科學研究方法重視

生物學是門實驗科學,學科發展水平與實驗技術水平息息相關。在該題設計上,命題者用簡短的文字,檢測學生的實驗設計、材料選擇等水平,符合高考試題的設計理念——重表達。

1.3 相似例題展示

與上題的設計理念相似,筆者曾在本地區模擬試題中命制同一考點的試題,借此說明學生對此類知識的掌握情況,以對本次試題答題做一預判。

下題以利用微生物光合作用生產清潔能源的實驗研究為背景,重點考查學生運用光合作用圖示信息闡述實驗結果的能力,體現試題的應用性、創新性和開放性。

31.(12分)在幾十億年的進化過程中,部分植物和微生物形成了光合作用。許多科學家致力于人工重建和控制光合作用過程,生產清潔能源,這一計劃被稱為“我們這個時代的阿波羅計劃”。回答下列問題:

(1)光合作用的化學反應包括①________和②________兩個階段。完成上述計劃需要依次模擬這兩個階段。

(2)為了模擬①階段的反應,科學家分離出了菠菜葉肉細胞的類囊體薄膜,以單層磷脂分子為基礎構建成人工合成的微滴-TEM模塊。該模塊在光照條件下,可釋放O2。TEM模塊中吸收利用光能的物質是________,除了O2外,TEM模塊還產生了________和NADPH。

(3)在光合作用過程中,①階段產生的NADPH的作用是____________________。

(4)為了模擬②階段的反應,科學家選擇了一些酶和底物加入微滴中,構建如圖1中的CETCH模塊。在該模塊中,CO2與底物結合后,經過一系列的反應生成有機物,該過程中發生的能量變化是________________________。

圖1

(5)在適宜條件下用微滴進行實驗,定期檢測體系中制造的有機物的含量,結果如圖2所示,請描述實驗結果:_____________________________。

圖2

1.3.1答題情況

參考人數是11 289,地區平均分6.49,區分度0.82,滿分率3.11%,零分率3.61%。

1.3.2學情反饋

小題號得分錯因分析啟示11.64(2分)對光合作用的兩個階段和每個階段的主要反應相混淆,如將光反應階段答成水的光解,將暗反應答成C3的還原22.68(4分)光合色素錯誤高,一半是只寫葉綠素,還有一部分是不能準確說明四種色素的分類層級關系。ATP基本正確語言不規范,或邏輯關系不清30.82(2分)其中一半的同學僅答出還原劑,得1分,此外10%丟分在表達不準確,有些同學答暗反應過程不熟悉教材41.03(2分)能量轉化,學生丟分原因是審題不細,答出整個光合作用的能量轉化,多寫光能和熱能閱讀能力差,獲取信息能力不足50.32(2分)缺少答題技巧,只答合成有機物,語言不夠精練,語言組織詞不達意,錯別字明顯,也有學生對實驗結果和實驗結論混淆實驗分析能力弱,語言表述的訓練不夠

1.3.3難點歸納

前三問是基礎題,立足于教材水平。尤其第三問,與本次測試題完全一致,正確率僅41%,體現學生對新教材增加的內容落實不夠。

最后一問是實驗結果分析題,模擬2021年海南高考題而創設,丟分嚴重與學生表達不規范有關。對曲線走勢的描述,可按照因變量隨自變量如何變化的模型進行闡述。一部分學生忽略了自變量(見圖3),也有學生沒有將兩曲線進行比較,更有學生歸納了虛線的含義,并說出實驗結論(見圖4),這體現了學生對實驗結果、實驗結論等名詞辨析不清。

圖3

圖4

2.教學誤區

2.1 忽略教材變化

結合聽課走訪情況看,教師的思維轉變呈現出不均衡的態勢。部分老師沿襲舊教材內容講解,如繼續使用“[H]”或“還原氫”表示NADPH,不利于理解光暗反應之間的關系;部分教師僅停留在照本宣科的階段,不能借助教材相關信息從能量轉化角度引導學生理解NADPH為什么能儲存能量;部分教師忽視科學史在構建概念中的實證作用,跳過或簡化希爾反應和阿爾農實驗,或教師代替學生直接說結論,忽視基于證據和邏輯的科學思維訓練。以上教學思維停滯使教師難以把握教材改編的意圖,致使教材的變化處沒有很好落地,更重要的是難以實現學生科學思維的最優發展。

再如測試卷3題,也是注重教材變化,B、D選項融合了植物生命活動調節部分新增內容,對學生的要求較高。

3.光是綠色植物正常生命活動的必需條件,植物吸收不同顏色(波長)的光可產生不同的效果。下列相關說法錯誤的是

( )

A.分布在葉肉細胞葉綠體和液泡中的色素可影響葉片顏色

B.暗中萌發生長的玉米幼苗不含有葉綠素,不能吸收紅光

C.離體葉綠體懸浮液在適當條件下照紅光會發生放氧反應

D.藍光能參與光合作用,也可作為信號調節植物生長發育

2.2 知識體系建構虛無化

本輪課改的一個重要學法指導是構建概念圖。在閱卷過程中,學生在表達時出現名詞的層級混亂問題,是對知識體系掌握不牢的表現。跨模塊的知識整合命題時,對學生構建概念圖能力的要求很高,建議在接下來的復習中嘗試從不同層次上進行體系建構(概念圖)等練習。

2.3 缺乏解題模型歸納

高三教學常常停留在試卷講評上,學生一直處于被動接受狀態,不能積極思維,更不會整理解題模型。實驗類試題的考查常有結果分析、評價糾錯和完整設計三類,都有特有的解題思維模式。實驗設計類試題,又分為實驗思路和實驗步驟兩種題型,前者解答時僅從實驗自變量和因變量的設計進行闡述即可,重點考查思維品質;后者解答時需要詳細將自變量及分組方法、無關變量處理,以及因變量的記錄分析方法等闡述清楚,這類試題往往與教材關聯度較大,呈現操作層面的考向。所以課堂教學模式的探尋很重要,教師要力爭給學生思維啟迪,引導學生歸納解題方法和模型,達到以一題解百題的效果。

3.復習策略

3.1 研究課標和教材變化

人教版教材《光合作用的原理和應用》一節有三個變化:“問題探討”是源自真實植物工廠,引導知識應用性,并在課后“拓展應用”中要求學生分析優劣性。做到了前后呼應,引發學生思考,并使用文字表達觀點,這在2021年海南卷21題已有體現;“本節聚焦”體現出知識的主干性,簡化探究史,但突出研究實驗的方法和結論,淡化化能合成,僅用小字舉例說明該方式的存在;突出還原型輔酶Ⅱ在光反應和暗反應過程中的化學作用(含圖示的變化)。

3.2 研究復習課型

高三復習的課型主要有專題復習課和試卷講評課。

3.2.1專題復習課

專題復習是鞏固必備知識、提升關鍵能力的關鍵環節,而核心概念是思維和探究的基礎,概念之間聯系只有在真實的情境中應用、自主探究中理解、合作學習中豐富才能真正建立起來。因此專題選擇要圍繞核心概念,專題設計要體現情境多元化、概念鏈條化、應用價值化。幫助學生找出解題的“瓶頸”,調動學生參與解題和總結解題模型;教學內容要做到知識有體系、思維有發展空間。

3.2.2試卷講評課

一般流程是四步:課前統計分類→剖立意,找錯因→修思維,成素養→拓展跟蹤訓練。成功的關鍵是要選題少而精,最多三個題,解題思維點撥到位,課后落實要追蹤,確保落實。

由于現在全國各省的高考模式存在差異,試題的難易度、命制方向有顯著差異,質量良莠不齊,急需老師擇優使用,甚至自編試題。例下題:

據報道,美國華盛頓大學圣路易斯分校的研究人員找到了一種叫作集胞藻6803(一種藍細菌)的微生物,其通過光合作用可生產出乙醇、氫、正丁醇、異丁醇和潛在的生物柴油。下列有關描述正確的是

( )

A.集胞藻6803光合作用的光反應階段在葉綠體的類囊體薄膜上進行

B.集胞藻6803在生態系統的成分上說,屬于分解者

C.和傳統化工技術相比,該技術無論晝夜都能進行

D.通過培養集胞藻6803既能凈化空氣,又可提供能源物質

本題正確率58.97%。干擾項A誤選率26.51%,原因是學生獲取信息不足,對新的微生物沒有分析就直接作答。針對以上問題可進行滾動訓練,進一步提升主干知識的得分率。通過改變試題情境和設問,增加思維訓練,打破思維定式,提升學生創新能力和表達能力。

新課程、新教材、新高考,一路走來,需要教師不停探索,相信這一輪課改中,教師理念和復習方式的更新,會助力人才培養。