2020 年全國卷Ⅱ理綜第5 題的分析與備考建議

廣東

2020 年全國卷Ⅱ理綜第5 題的命制以教材中“植物細胞的吸水與失水”探究實驗為基礎，滲透“物質跨膜運輸的實例”一節中“問題探討”和“資料分析”的有關知識，綜合考查學生對植物細胞質壁分離現象及原理的理解，通過比較實驗前后兩種糖溶液和細胞液的濃度變化情況來判斷細胞的吸水或失水，意在考查學生的分析、邏輯推理及對知識的遷移應用能力，很好地體現高考真題“源于教材而高于教材”的命題思想。因此，筆者建議教師應轉變“傳統題海戰術”策略和“教輔復習資料至上”思想，增強“回歸教材復習”意識，引導學生實現課堂上的高效復習。

1.試題分析

1.1 真題再現

【例1】（2020 年，全國卷Ⅱ，第5 題）取某植物的成熟葉片，用打孔器獲取葉圓片，等分成兩份，分別放入濃度（單位為g/mL） 相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙兩個實驗組（甲糖的相對分子質量約為乙糖的2倍）。水分交換達到平衡時，檢測甲、乙兩組的溶液濃度，發現甲組中甲糖溶液濃度升高。在此期間葉細胞和溶液之間沒有溶質交換。據此判斷下列說法錯誤的是 （ ）

A.甲組葉細胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液濃度升高

B.若測得乙糖溶液濃度不變，則乙組葉細胞的凈吸水量為零

C.若測得乙糖溶液濃度降低，則乙組葉肉細胞可能發生了質壁分離

D.若測得乙糖溶液濃度升高，則葉細胞的凈吸水量乙組大于甲組

【答案】D

1.2 試題分析

【審題】閱讀題干文字獲取實驗變量的關鍵信息：（1）實驗材料相同，植物種類相同，葉齡相同，葉圓片大小相同，這些屬于無關變量。（2）圓葉片分別放入甲糖溶液和乙糖溶液中，兩種溶液的質量濃度相同，屬于自變量。（3）因變量是實驗后甲、乙兩組的溶液濃度。

【疑惑】結合選項，疑惑點有3 個：

①發生滲透作用的兩個條件之一是半透膜兩側的溶液具有濃度差，這里所說的溶液濃度是指物質的量濃度還是質量濃度？

②為什么選項中出現的是“凈吸水量”而不是“吸水量”？兩者等同嗎？

③實驗期間葉細胞和溶液之間沒有溶質交換，但水分交換達到平衡時檢測甲乙兩組的溶液濃度，甲組中甲糖溶液濃度升高的原因是什么？乙組中乙糖溶液濃度降低、不變或升高的原因又是什么？

【命題本源】本試題源于教材，考查內容、思考方向和答題角度都圍繞教材。因此可利用教材解答前文疑惑。

①發生滲透作用的條件中溶液濃度指物質的量濃度還是質量濃度？這一問題的答案無法在人教版必修1 教材中找到，但在人教版必修1 教師教學用書第80 頁“參考資料”中有“水勢與植物細胞吸水”相關描述“水溶液的化學勢與同溫同壓同一系統中的純水的化學勢之差除以水的偏摩爾體積所得的商，稱為水勢……溶液越濃，水勢越低……水分從水勢高的系統通過半透膜向水勢低的系統移動的現象，稱為滲透作用。”由此可見，溶液濃度指的是物質的量濃度而非質量濃度。那么若兩糖溶液質量濃度相同，其物質的量濃度一樣嗎？如0.3 g/mL 的葡萄糖溶液和0.3 g/mL的蔗糖溶液的質量濃度相同，但與蔗糖相比，葡萄糖的相對分子質量較小，故葡萄糖溶液的物質的量濃度較大。

②植物細胞吸水過程中水分子是單向運動還是雙向運動？這一問題的答案可以從人教版必修1 教材第60 頁的“問題探討”中找到，漏斗管內液面升高的原因是單位時間內從燒杯中進入漏斗內的水分子數量要多于從漏斗內進入燒杯中的水分子數量，而不僅僅是水分子透過半透膜進入漏斗內。因此選項中出現的是“凈吸水量”而不是“吸水量”，從溶液中透過原生質層進入細胞液中的水量減去從細胞液中擴散到溶液中的水量才是”凈吸水量“。從命題角度上講，引入“凈吸水量”會使描述更加嚴謹，但對學生審題與作答干擾性不大。

③人教版必修1 教材第64 頁的“資料分析”的討論中有一問題：水稻培養液里的Ca2+和Mg2+濃度為什么會增高？教師教學用書的答案為在培養過程中，水稻吸收水分子及其他離子較多，吸收Ca2+和Mg2+較少，結果導致水稻培養液里的Ca2+和Mg2+濃度增高。而真題題干說明實驗期間葉細胞和溶液之間沒有溶質交換，由此推知甲糖溶液和乙糖溶液中的溶質均不變，但檢測發現甲組中甲糖溶液濃度升高，并要求考生對原因作出判斷。此題素材與教材設問情境如出一轍，由此可得導致甲糖溶液或乙糖溶液濃度升高的原因是植物細胞滲透吸水，而導致乙糖溶液濃度降低的原因是植物細胞滲透失水。

【選項分析】由題干信息可知，甲組實驗與乙組實驗所用材料相同（某植物的成熟葉片），即兩組植物細胞的細胞液濃度相同。甲糖溶液和乙糖溶液的質量濃度相同，又因為甲糖的相對分子質量約為乙糖的2 倍，因此乙糖溶液的物質的量濃度約為甲糖溶液的2 倍。葉細胞和溶液之間沒有溶質交換，即甲糖溶液中的甲糖沒變，但測得甲組的甲糖溶液濃度升高，原因是甲糖溶液中的溶劑（水）減少了，則可能是由于甲糖溶液的物質的量濃度小于葉細胞的細胞液濃度，從而引起植物細胞發生滲透作用而吸水，A 項正確。甲糖溶液的物質的量濃度小于葉細胞的細胞液濃度，也小于乙糖溶液濃度，那么乙糖溶液濃度與葉細胞的細胞液濃度相比較存在三種可能：①若前者>后者，則植物細胞失水，所測得的乙糖溶液濃度會降低，乙組葉肉細胞可能發生質壁分離，C 項正確；②若前者=后者，水分子進出細胞處于動態平衡狀態，則所測得的乙糖溶液濃度不會改變，乙組葉細胞的凈吸水量為零，B 項正確；③若前者<后者，則植物細胞吸水，所測得的乙糖溶液濃度會升高。由于甲糖溶液的物質的量濃度小于乙糖溶液的物質的量濃度，即甲糖溶液與葉細胞液的濃度差更大，故甲組葉細胞的凈吸水量大于乙組，D 項錯誤。分析過程如表1。

表1

2.備考建議

全國卷生物試題考查的知識基本來源于教材內容，試題偏重以教材知識為核心進行延伸，考點通常在生物教材中有所體現。因此，筆者建議教師應轉變“傳統題海戰術”策略和自身教學理念，認識到教材復習的不可或缺性，從而提升教師回歸教材的意識，進而采用強有力的措施引導學生實現回歸教材的有效復習。

2.1 細品教材，注重核心概念的理解與內化

普通高中生物學教材中核心考點的概念性與理論性較強，部分學生簡單地認為回歸教材就是朗讀課文，識記概念，其實不然。對核心概念的理解與內化才是生物解題的基礎與依據，考生只有對基礎知識深入理解才能將所學的知識融會貫通。在應用教材的一輪復習過程中教師應“導演”全程，一方面教師要求學生細品教材，點明概念關鍵詞并準確掌握其內涵；另一方面教師要在研究教材與教師教學用書的基礎上對重要概念的提出、建立及修正等方面進行全面分析與歸納，確定概念成立的條件和適用范圍，清楚地認識概念的各種表達形式，掌握概念外延，并內化其本質，從而實現對教材基礎知識的遷移與運用，提升一輪復習的有效性。

例如，在復習“滲透作用”概念時，教師可首先利用教材的“問題探討”引導學生討論分析，歸納出發生滲透作用的兩個條件，接著展示“滲透作用”概念：水分從水勢高的系統通過半透膜向水勢低的系統移動的現象稱為滲透作用。隨后教師可提出下列幾個問題：

（1）葡萄糖分子通過細胞膜屬于滲透作用嗎？

（2）①水分總是由相對含量多的地方通過半透膜流向相對含量少的地方，②水由低濃度溶液流向高濃度溶液，③水分子順相對含量的梯度跨膜運輸。三種說法表達的意思一樣嗎？

（3）水通過細胞膜進入細胞是自由擴散，屬于滲透作用嗎？

（4）結合滲透作用概念分析，濃度指的是物質的量濃度還是質量濃度？

（5）結合教材中“滲透現象示意圖”觀察兩溶液間的水分子是雙向運動還是單向運動？滲透平衡時水分子有沒有移動？滲透平衡時滲透裝置半透膜兩側溶液濃度是否絕對相等？

（6）動物細胞能夠吸水和失水，說明具備滲透作用的條件是什么？細胞的什么結構相當于一層半透膜？人教版必修1 教材第40 頁“體驗制備細胞膜的方法”實驗的實驗原理是什么？

（7）為什么成熟的植物細胞不是其細胞膜相當于半透膜而是原生質層？成熟植物細胞內的液體環境主要指的是細胞質還是液泡里面的細胞液？

（8）人教版必修3 教材第5 頁“溶液滲透壓”是指溶液中溶質微粒對水的吸引力。那么溶液濃度越高，溶液滲透壓越高，水勢是否也越高？

教師通過對上述8 個問題進行分析，使學生掌握了滲透作用概念的內涵與外延，明確了發生滲透作用的對象、移動方向和條件，理解了動植物細胞滲透吸水與失水的原理，厘清了自由擴散與滲透作用、滲透壓與水勢的區別與聯系，有助于學生在復習過程中實現對各生物概念的融會貫通，在作答過程中實現對基礎知識的快速遷移與運用。

2.2 深挖教材，創設問題情境引導學生高效復習

有關“細胞滲透吸水與失水”的高考試題的命制往往立足于教材，以教材拓展實驗為載體，要求學生運用所學知識對實驗結果進行分析，作出正確判斷，給予合理解釋或得出相應結論，突出思維方法與實踐能力的雙重考查，如2017 年全國卷Ⅱ第4 題。課堂復習中，教師可以在學生熟悉教材實驗流程的基礎上，以學生為本，從實驗方法、實驗原理、實驗操作過程以及實驗現象的觀察分析等多個角度對現有教材內容進行深度挖掘，創設有針對性的問題情境供學生思考討論，突破本節課重難點，從而實現課堂上的高效復習。例如在復習“植物細胞的吸水和失水” 實驗時，為引導學生回歸教材，教師可提出以下問題：

（1）本實驗理想實驗材料為洋蔥鱗片葉外表皮細胞，理由是什么？改用洋蔥鱗片葉內表皮細胞能否觀察到質壁分離現象？某細胞如果類似于必修1 第61 頁圖4-2 所示細胞，能否作為觀察質壁分離及其復原的材料？

（2）細胞失水過程中，蔗糖分子能通過細胞壁嗎？為什么？

（3）本實驗只在低倍鏡下能觀察到質壁分離現象嗎？質壁分離時，蔗糖溶液和細胞液哪種溶液濃度會升高？

（4）本實驗觀察指標有三個：中央液泡大小、原生質層的位置和細胞大小。為什么細胞大小基本不變？

（5）本實驗如果改用0.5 g/mL 的蔗糖溶液，但滴清水后不能觀察到質壁分離復原現象，原因是什么？

（6）本實驗如果將0.3 g/mL 的蔗糖溶液換成同質量濃度的KNO3溶液，實驗結果一樣嗎？如不一樣，請作出詳細解釋。

（7）本實驗如何設置對照組？教材中還有哪個實驗也用到此種對照方法？

（8）本實驗運用了引流法，教材中還有哪個實驗也用到此種方法？

為引導學生深入理解細胞滲透吸水與失水原理，對質壁分離及其復原實驗進行拓展探究，幫助學生提升自身科學思維和科學探究能力，教師可進一步提出以下問題：

（1）可通過比較蔗糖溶液和細胞液的濃度大小來判斷細胞的吸水或失水，當植物細胞發生滲透失水時，蔗糖溶液與細胞液的濃度大小關系是？將幾組相同的蘿卜條放在不同濃度的蔗糖溶液中，也可根據蘿卜條重量或長度變化來判定細胞的吸水或失水，若重量增加或長度變長，是細胞失水還是吸水所致？若重量變化大于0，是細胞失水還是吸水所致？若實驗前重量與實驗后重量的比值大于1，又是細胞失水還是吸水所致？

（2）利用教材實驗提供的實驗材料用具（0.3 g/mL 的蔗糖溶液改為一系列濃度梯度的蔗糖溶液，并增加KNO3溶液濃度梯度），①如何設計實驗判斷洋蔥鱗片葉外表皮細胞的死活？②如何設計實驗測定洋蔥鱗片葉外表皮細胞的細胞液濃度？③如何借助洋蔥鱗片葉外表皮細胞設計實驗分辨蔗糖溶液和KNO3溶液？

因此復習過程中教師應重視“用教材教”，通過挖掘教材有用信息，創設多元化問題情境，引導學生進行深層思考和分析，引領學生積極合作探究，既可激活生物課堂教學又可提升教學的有效性。

2.3 聯系生活，注重學生社會責任意識的培養

教材中有很多與細胞吸水和失水原理的應用有關的生活實例，教師可搜索羅列出來（如表2），通過討論與分析，讓學生學會明辨真偽，崇尚健康文明的生活方式。

表2

鑒于教材篇幅的有限性和內容的滯后性，筆者建議教師還應該搜索教材以外的有關細胞吸水和失水原理的實例，例如，成熟的甜瓜遇到連續下雨的天氣時為什么常會崩裂？市場上賣菜阿姨常給蔬菜噴水的目的是什么？鮮魚、肉鹽漬過后為什么不易變質？另外，教師還需引導學生關注生物學熱點問題，如袁隆平團隊的海水稻選育培植、死亡沙漠變綠洲等，讓學生學會應用生物學知識解釋相關生命現象。