于美佳
(2023年6月浙江卷,22題)植物工廠是一種新興的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式,可人工控制光照、溫度、CO2濃度等因素。不同光質(zhì)配比對生菜幼苗體內(nèi)的葉綠素含量和氮含量的影響如圖甲所示,不同光質(zhì)配比對生菜幼苗干重的影響如圖乙所示。分組如下:CK組(白光)、A組(紅光:藍光=1:2)、B組(紅光:藍光=3:2)、C組(紅光:藍光=2:1),每組輸出的功率相同。

回答下列問題:
(1)光為生菜的光合作用提供______,又能調(diào)控生菜的形態(tài)建成。生菜吸收營養(yǎng)液中含氮的離子滿足其對氮元素需求,若營養(yǎng)液中的離子濃度過高,根細胞會因______作用失水造成生菜萎蔫。
【分析】這一問題對應的知識點在教材97頁:“在植物工廠里,人工光源可以為植物的生長源源不斷地提供能量。在自然界,則是萬物生長靠太陽。太陽光能的輸入、捕獲和轉化,是生物圈得以維持運轉的基礎。”試題考查的核心素養(yǎng)為生命觀念。
(2)由圖乙可知,A、B、C組的干重都比CK組高,原因是______。由圖甲、圖乙可知,選用紅、藍光配比為______,最有利于生菜產(chǎn)量的提高,原因是______。
【分析】這一問題對應的知識點在教材99頁:“葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光,胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。”考查的核心素養(yǎng)是科學思維和科學探究。
(3)進一步探究在不同溫度條件下,增施CO2對生菜光合速率的影響,結果如圖丙所示。由圖可知,在25℃時,提高CO2濃度對提高生菜光合速率的效果最佳,判斷依據(jù)是______。植物工廠利用秸稈發(fā)酵生產(chǎn)沼氣,冬天可燃燒沼氣以提高CO2濃度,還可以______,使光合速率進一步提高,從農(nóng)業(yè)生態(tài)工程角度分析,優(yōu)點還有______。
【分析】這一問題對應的知識點在教材105頁:“根據(jù)光合作用的反應式可以知道,光合作用的原料一水、CO2,動力一光能,都是影響光合作用強度的因素。因此只要影響到原料、能量的供應,都可能是影響光合作用強度的因素。”考查的核心素養(yǎng)是科學思維、科學探究和社會責任。
【參考答案】
(1)能量 滲透
(2)光合色素主要吸收紅光和藍紫光
紅光:藍光=3:2
葉綠素和含氮物質(zhì)的含量最高,光合作用最強
(3)光合速率最大且增加值最高 升高溫度
減少環(huán)境污染,實現(xiàn)能量多級利用和物質(zhì)循環(huán)再生
該試題以“植物工廠”為情境,考查光合作用的過程、影響因素等知識點,并綜合了植物細胞吸水失水、生態(tài)工程等其他章節(jié)的知識點。旨在用課本所學知識解決實際問題,同時落實生物學學科素養(yǎng)。
生命觀念:植物進行光合作用需要在光照下進行,光為生菜的光合作用提供能量,又能作為信號調(diào)控生菜的形態(tài)建成;生菜吸收營養(yǎng)液中含氮的離子滿足其對氮元素的需求,若營養(yǎng)液中的離子濃度過高,根細胞會因滲透作用失水造成生菜萎蔫。考查以物質(zhì)與能量觀解決光合作用中物質(zhì)與能量的關系;以結構與功能觀解決植物吸水、失水問題。因此,了解了生命觀念才能實現(xiàn)對課本知識的靈活運用。
科學思維:試題不僅考查生物學知識,同時引導學生關注生物學研究過程,養(yǎng)成科學的思維習慣、科學精神和科學品質(zhì)。如小題(2)通過柱狀圖呈現(xiàn)的實驗數(shù)據(jù),紅光:藍光=3:2時,氮含量與葉綠素含量均最高,氮元素是NADPH、ATP等光合作用中物質(zhì)的組成元素,同時葉綠素是光反應進行的必備條件之一,其含量的多少決定了光合作用的強度。考生要基于事實和證據(jù),利用生物學原理,通過邏輯推理解決新情境中的問題。
科學探究:加強科學過程和方法的訓練,培養(yǎng)實驗和探究能力是提高科學探究素養(yǎng)的重要途徑。該試題雖未直接考查實驗設計和方案實施,但對實驗數(shù)據(jù)處理、語言表達、信息轉化等能力也有所考查。以實驗引導學生進入情境,充分體現(xiàn)了科學探究素養(yǎng)。
社會責任:該題緊密聯(lián)系“植物工廠”真實情境,解決實際問題。小題(3)中,植物工廠利用秸稈發(fā)酵生產(chǎn)沼氣,冬天可燃燒沼氣以提高CO2濃度,還可以升高溫度,使與光合作用有關的酶活性更高,進一步提高光合速率。從農(nóng)業(yè)生態(tài)工程角度分析,優(yōu)點還有減少環(huán)境污染,實現(xiàn)能量多級利用和物質(zhì)循環(huán)再生等。試題理論聯(lián)系實際,幫助學生形成生態(tài)意識,倡導文明生活方式,激發(fā)學生的責任意識。
新高考對學生的能力要求越來越高,單純依賴題海戰(zhàn)術和死記硬背不能適應新高考的特點,而新課程標準在新高考中有著極其重要的地位,需要深度研究其變化。
“光合作用”在2017版課程標準中的要求:
說明植物細胞的葉綠體從太陽中捕獲能量,這些能量在二氧化碳和水轉變?yōu)樘桥c氧氣的過程中,轉換并儲存為糖分子中的化學能。
從物質(zhì)與能量視角,探索光合作用與呼吸作用,闡明細胞生命活動過程中貫穿著物質(zhì)和能量的變化(生命觀念、科學思維、科學探究)。
“光合作用”在2003版課程標準中的要求:
(1)說明光合作用以及對它的認識過程。
(2)研究影響光合作用速率的環(huán)境因素。
首先對標兩版課程標準不難發(fā)現(xiàn),2003版課標描述為“動詞+名詞短語”形式,而2017版描述更為具體,且有在相對應概念下所考查核心素養(yǎng)的具體要求。2017版課程標準提出,高中生物學課程的本質(zhì)是展示生物學的基本內(nèi)容,從而凸顯自然科學的本質(zhì),同時還要求學生積極主動地參與到學習過程中來,在獲得知識的同時發(fā)展能力,養(yǎng)成科學思維的習慣。其次,光合作用在2017版課標下學業(yè)質(zhì)量等級要求中說明“植物細胞的葉綠體從太陽中捕獲能量,這些能量在二氧化碳和水轉變?yōu)樘桥c氧氣的過程中,轉換并儲存為糖分子中的化學能”為三級水平,“從物質(zhì)與能量視角探索光合作用與呼吸作用,闡明細胞生命活動過程中貫穿著物質(zhì)和能量的變化”為四級水平。與2003版課標相比,能力要求相當。因此,光合作用在高考中的地位仍然很高,如小題(2)為光合作用過程的考查,小題(3)為光合作用影響因素的考查。熟練把握課標中的等級要求,有所側重,為備考助力。
高考評價體系“四翼”中首位的就是基礎性,夯實基礎仍是新高考最重要的一環(huán)。復習中首要的仍是回歸課本,關注教材的各個角落,在課本給出的情境中挖掘、總結、歸納知識,提升核心素養(yǎng)。本題中的“植物工廠”這一情境來源于2017版人教版必修一《分子與細胞》第五章第四節(jié)《光合作用與能量轉化》中的問題探討,并在教材99頁側邊思考問題及101頁課后思考題中重復出現(xiàn)。
另外,要深研高考題,領悟每個空所體現(xiàn)的知識點及要考查的核心素養(yǎng),并且要聯(lián)系教材內(nèi)容,找出和教材內(nèi)容對應的契合點,總結規(guī)律,把握方向。如本文第一部分對試題的分析。
高考命題呈現(xiàn)出“無價值,不入題;無思維,不命題;無情境,不成題”的典型特征。因此在復習過程中,同學們應注重結合社會和生活熱點,將所學知識應用于情境題解決中,開拓視野。另外,也可以通過了解與生物學相關的社會問題來鍛煉自己的批判性思維,增強理性思維。
在新高考形勢下,試題呈現(xiàn)出多角度、多方面綜合考查,從簡單設問到素養(yǎng)能力考查,生物學備考策略也應有相應的調(diào)整。同學們應學會自主學習,主動參與知識形成的整個思維過程,聚焦核心素養(yǎng),科學備考。