我们通过对《考试大纲》的研究发现,生物学科更加注重考生的能力与素养,考查考生对生物科学和技术的基础知识的掌握、实验探究能力、获取新知识和处理信息的能力等。本文笔者结合高三生物教学实践,以图表为重点,以光合作用影响因素相关高考题为依托,总结该类题型的一般解法,引导考生从题干中获取相关生物学信息,提升思维转化能力。
一、曲线信息图试题——紧抓关键点,以不变应万变
曲线图是通过曲线的变化,直观地揭示生命现象与某些因素之间的内在联系,或反映某项生理指标(因变量)随某些因素(自变量)的变化而规律性变化的轨迹图形。考生须看懂曲线图才能解决曲线信息图试题。
例1 为了探究生长条件对植物光合作用的影响,某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组,置于人工气候室中,甲组模拟自然光照,乙组提供低光照,其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后,测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量),光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示,回答下列问题:
(1)根据图判断,光照强度低于a時,影响甲组植物光合作用的限制因子是 。
(2)b光照强度下,要使甲组的光合作用强度升高,可以考虑的措施是提高 (填“CO2浓度”或“温度”)。
(3)播种乙组植株产生的种子,得到的盆栽苗按照甲组的条件培养一段时间(T)后,再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度,得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是
。
【方法与解析】1. 确定实验目的,找出相关变量
认真审题,明确解题要求,仔细辨识横坐标、纵坐标代表的变量。找出横坐标、纵坐标之间的联系,是解曲线信息图试题的基础。该实验是在不同生长条件下,即在自然光照和低光照两种情况下,研究自变量光照强度(横坐标)与因变量光合作用强度(纵坐标)之间的关系。
2. 紧抓关键点,分析曲线走势
坐标图上的曲线是满足一定条件点的集合。有些关键点,如曲线的起点、转折点、终点、曲线与横纵坐标以及其他曲线的交叉点,这些点往往隐含着某些限制条件或特殊的生物学含义,明确这些关键点是解答题目的关键。图中a、b两点各代表在不同条件下的光饱和点,即达到最大光合速率的最小光照强度。在光饱和点之后,光合作用强度已不再随光照强度的变化而变化,说明在a、b点之前的影响因素就是横坐标所代表的因素。在a、b点之后的影响因素就是横坐标所代表的因素之外的因素。所以第(1)题的正确答案是光照强度。
3. 回归书本知识,找出知识关联点
光合作用的主要影响因素如下:
考题往往都是以书本知识为出发点的,所以联想与曲线变化有关的知识点,回归课本基础知识是很有必要的。 在b点之后的影响因素就是横坐标所代表的因素之外的因素。外因有温度、CO2的供应量;内因有色素的含量、酶的数量和活性等。所以第(2)题的答案就是提高CO2浓度。
第(3)题意在考查考生运用所学知识通过比较、分析、综合等方法对相关问题进行解释和推理的能力。题干涉及遗传问题,而结合书本知识“生物体的性状表现由基因和外界环境共同决定”可知,两组植株光合作用强度的差异是由不同光照条件(即环境因素)引起的,若环境因素相同则表现型相同,那么这种改变就是由环境因素引起的,而非遗传物质改变造成的。
【思维能力转化点拨】
曲线信息图试题要注意分区段分析,挖掘、捕捉题目所给予的有效信息,重视题目设问的角度,通过必要的信息加工和转化,使题目要求解决的问题明朗化,运用所学基础知识分析作答。
【答案】(1)光照强度 (2) CO2浓度 (3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的,而非遗传物质的改变造成的
二、表格信息试题——表格小转化,解题大不同
表格信息试题常将许多生物学数据用表格形式进行统计,概括性强、知识容量大、隐含信息多。表格不仅考查考生的思维结果,更考查考生的思维过程。如何将表格中的信息转化为图像或文字是考查的重点。
例2 为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响,某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组,1组在田间生长作为对照组,另4组在人工气候室中生长作为实验组,并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同,于中午12:30测定各组叶片的光合速率,各组实验处理及结果如表所示:
回答下列问题:
(1)根据本实验结果,可以推测中午时对小麦光合作用速率影响较大的环境因素是 ,其依据是 ;并可推测 (填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。
(2)在实验组中,若适当提高第 组的环境温度能提高小麦的光合速率,其原因是 。
(3)小麦叶片气孔开放时,CO2进入叶肉细胞的过程 (填“需要”或“不需要”)载体蛋白, (填“需要”或“不需要”)消耗ATP。
【方法与解析】1. 确定实验目的,找出相关变量
解答表格信息试题首先要弄清表格设置的目的,行、列各有哪些项目和规律,其次要理解行列代表的含义。该实验涉及两个自变量,分别为湿度和相对湿度,因变量为光合速率。对实验结果进行分析时,应遵循单一变量原则。
2. 比较、分析与综合
比较是把各组结果加以对比,确定它们的相同点、不同点及相互关系的过程。比较后要通过细致的分析,寻找差异产生的原因,最后又要综合考虑,联系生物学基础知识,进一步加深对该实验本质和规律性的认识。
第(1)题要用比较、分析与综合的思维方法来解决。通过比较对照组和实验组一、实验组二发现,在相同温度条件下,小麦光合速率随相对湿度的增加而加快,但比较实验组二、实验组三、实验组四可知,相对湿度相同时,小麦光合速率随温度变化不明显。由此分析推测中午时对小麦光合作用速率影响较大的环境因素是相对湿度。结合人教版教材必修1课后类似的习题,先了解什么是“午休”现象。植物在夏季晴朗的中午由于光照强度大,气温高,气孔关闭,反而光合作用减弱,这种现象在生物学上称之为“午休”现象。综合题目提供的信息,可推测增加麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用的“午休”现象。
第(2)题通过比较实验组二、实验组三、实验组四可知,小麦光合作用的较为适合温度为31℃左右,而实验组四的温度为25℃,远低于31℃,所以可适当提高实验组四的环境温度以提高小麦的光合速率。
【思维能力转化点拨】
在分析实验时,应将对照组和实验组进行对照分析,将实验组和实验组进行对比分析,两组实验之间遵循单一变量原则。从题干和表格中取得有效信息,将表格内的信息正确转化为文字,运用专业术语正确答题。
【答案】(1)相对湿度 在相同温度条件下,相对湿度改变时光合速率变化较大 增加 (2)四 该实验组温度未达到光合作用的最适温度 (3)不需要不需要