基于核心素養中“生物觀念”的考題例析

陸安慶

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》提出，要培養學生的生物學學科核心素養，其中養成“生命觀念”是生物學核心素養之首，主要包括以下四個內涵：結構與功能觀、進化與適應觀、穩態與平衡觀、物質和能量觀。近幾年的相關重要考試中，許多問題的設置都是指向“結構與功能觀”這一生物大概念的考查，答案具有一定的開放性，并且要求一定的專業表述能力。在平時教學中，教師可以從不同層次挖掘相關的概念知識，巧設問題，組織學生思考討論。本文以細胞水平的結構功能觀為例，主要例舉以下幾個方面來分析結構與功能的適應，以供交流。

一、細胞的形態與功能的統一

不同的細胞具有不同的形態，是因為在生物體中細胞所處的位置不一樣，功能也不一樣，這是細胞分化的結果，細胞的結構決定了細胞的功能。

例1，問題設置：例舉在植物細胞分化中出現哪些細胞的結構和其功能相統一？

分析：植物根尖的成熟區細胞形成大液泡，細胞液與外界溶液形成濃度差，有利于細胞吸水；葉肉細胞分化出葉綠體以利于光合作用等。

例2，問題設置：動物的神經細胞有哪些結構與其功能相適應？

分析：神經細胞具有樹突和軸突，其末端還有細小分支形成神經末梢，這些結構有利于神經細胞接受興奮，并將興奮傳導到其它細胞，實現細胞間的信息傳遞。

二、細胞組成成分與功能的統一

細胞中各種成分的種類和數量各不相同，例如蛋白質的種類和數量等，每種成分在細胞中有不同的功能。

例1，問題設置：線粒體內膜和外膜蛋白質種類和數量有何差異并解釋原因？

分析：內膜的蛋白質種類和數量都多于外膜，因為線粒體內膜是有氧呼吸的場所之一，其上有多種呼吸酶（蛋白質）

例2，問題設置：新鮮綠葉中哪種色素含量最多并解釋原因？

分析：新鮮綠葉中的色素主要是葉綠體中四種色素，而其中葉綠素a最多，在光合作用中，葉綠素a不僅能吸收光能，而且還可以對光能進行轉換，對光合作用最為重要，所以含量最多。

三、細胞結構的變化與功能的統一

細胞中某些結構在特定條件下會發生變化，這種變化也是與細胞完成某項功能相關的。

例1，問題設置：據研究，葉綠素a/葉綠素b比值可以反映類囊體的垛疊程度，其比值越低，類囊體垛疊程度越低、排列松散，類囊體膜的穩定性也越差。請據此分析葉綠素a/葉綠素b比值下降對植物光合作用有何影響？

分析：葉綠素a/葉綠素b比值下降，說明類囊體膜的穩定性下降，分布其上的色素含量和酶都可能受影響，造成光能吸收、傳遞和轉換以及其他光反應過程受阻，進而降低光合速率。

例2，問題設置：動植物細胞在有絲分裂過程中會周期性消失和重現的細胞結構有哪些？這些結構的周期性消失對于細胞分裂的意義是什么？

分析：在細胞有絲分裂過程中核膜、核仁、染色體和紡錘體都會周期性消失和重現，這些現象有利于分裂后期染色體向兩級移動實現遺傳物質的平分，完成細胞分裂，保證親子代遺傳性狀的穩定性。

四、細胞器種類、結構、含量及其分布與功能的統一

細胞器是細胞質中有特定功能的微小結構，在不同的細胞中其種類和數量也會有所差別，這與該細胞的功能是密切相關的。

例1，問題設置：結合漿細胞功能分析其可能富含那些細胞器？

分析：漿細胞合成和分泌抗體（蛋白質），因此其中應該含有比較多的核糖體（合成蛋白質的場所）、內質網（對蛋白質進行運輸和初加工）和高爾基體（分泌抗體）。

例2，問題設置：分析線粒體和葉綠體增大膜面積具體結構和意義？

提示：線粒體具有兩層膜，其內膜向內折疊形成嵴，嵴能顯著擴大內膜表面積，可增加酶的附著面，從而提高有氧呼吸速率；在葉綠體通過類囊體的垛疊，也可以擴大膜面積，其意義是提供更多酶和色素的附著面，是光反應的場所，提高光合作用效率。

五、細胞結構中某些行為與功能的統一

細胞中某些結構會出現一些特殊的行為，如減數分裂中的染色體，這些行為對于細胞實現特定的功能具有重要意義。

例如，問題設置：（改編）某生物基因型為AaBb（兩對等位基因分別位于兩對染色體上）。圖1為該生物細胞分裂過程中某時期示意圖。

圖中所示同源染色體的行為和生物學意義是什么？

分析：此圖細胞處于減數第一次分裂前期，同源染色體正在聯會（兩兩配對），還有可能發生非姐妹單體之間交叉互換，這種行為的意義是為等位基因（同源染色體）的分離做準備，并為交換（基因重組）提供基礎。

總之，高中生物教學中體現結構與功能相適應的概念知識非常多，教師可以努力挖掘這些事實，在此基礎上巧設問題，組織學生思考討論，鍛煉學生的思維和表達，逐漸形成結構與功能觀，從而學會運用生命觀念解釋更多的生命現象。