活用知識整合圖式 提升調用模型技能

龍興雨

【摘 要】本文以“細胞呼吸和光合作用”的復習為例，闡述在復習階段有效整合知識、活用概念圖式、運用數學模型、有效利用例題的教學策略，幫助學生更好地備考復習，提升學習效率。

【關鍵詞】光合作用 呼吸作用 整合知識 概念圖式 數學模型

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）26-0161-02

“細胞呼吸和光合作用”是高中生物的重點內容，呼吸作用和光合作用更是高考的核心考點，涉及一系列較為復雜的物質和能量代謝過程，對學生有著較高的要求。學生不僅要掌握相應的知識點、整體把控內容，而且要具備一定的邏輯分析思維能力。由于該部分內容知識錯綜交匯，在備考復習時需要采用一定的策略。現提出幾點建議，以幫助學生提升學習效率。

一、有效整合知識，完善知識網絡

“細胞呼吸和光合作用”的核心內容是植物的呼吸作用和光合作用，其代謝過程涉及物質變化和能量變化。而要開展知識探究還需要關注細胞的結構，掌握物質計算的方法，這就要求學生在復習時主動構建知識框架，明確主干知識，適度延伸拓展。

〖例 1〗科研報告顯示，若大氣圈臭氧層受損，則紫外線會增強。由于紫外線為高能量的光線，容易激發生物體內超氧物的形成，從而造成脂質氧化來破壞本身的功能。以此為前提，若植物在高紫外光下，其對應光合作用能力受到抑制的主要原因是（? ）。

A.光合作用的光合酶受到了破壞

B.植物的囊狀結構薄膜受到了破壞

C.暗反應受到了抑制

D.DNA 受到破壞

〖解析〗根據題干信息可知，高能的紫外線會使脂質氧化從而喪失了功能，即植物磷脂雙分子層作為支架的生物膜受到了破壞。進一步分析則是，植物暴露在高紫外線下，光合作用的光反應場所—— 類囊體，它的膜層受到了破壞，造成植物光合作用受到抑制，這是紫外線抑制植物光合作用的根本原因，顯然答案是 B。

〖評析與建議〗從上可知題目對應的考綱是“光合作用的場所”，該部分的主干知識有：植物光合作用的原理、光合作用的反應階段及反應式、光合作用的主要影響因素。在學習該部分知識時需要適度拓展，比如，有機物的貯存、元素缺失對細胞的結構的影響。同時還要聯系環境變化來分析光合作用，懂得反應式的配平等。尤其要深入解析細胞的結構和功能，這有助于學生理解光合作用的反應階段。例如，選項 D 中的 DNA 是細胞的遺傳物質，顯然只有在生殖過程中才會起作用。因此復習光合作用時要側重主干知識，重點歸納，確保知識結構清晰完整，然后在此基礎上進行拓展延伸，擴展學生的知識面。

二、活用概念圖式，直觀呈現過程

概念圖是梳理知識內容較為重要的方法，概念圖不僅可以總體呈現章節核心的知識內容，而且可以兼顧知識聯系，尤其是在學習有關生理部分的知識時，可以直觀地呈現生理階段、物質變化和反應場所。因此在教學“細胞呼吸和光合反應”時，可以借助概念圖來梳理核心知識。

〖例 2〗下圖是植物進行細胞代謝的部分過程簡圖，其中①～②代表相關的生理過程，下列選項的敘述錯誤的是（? ）。

A.如果植物缺失元素 Mg，則首先受到影響的過程是③

B.過程②的進行與⑤和⑥密切相關

C.藍藻細胞中④過程發生在葉綠體的基質中

D.若葉肉細胞的③中 O2 的產生量小于⑥中 O2 的呼吸量，則該細胞內有機物總量將會減少

〖解析〗根據上圖結構可知，圖式給出的是細胞的呼吸作用和光合作用的部分過程。Mg 是葉綠素合成的主要成分，在光反應階段需要葉綠素來吸收光能，因此植物缺失 Mg 會影響植物葉綠素的合成，在光合作用中首先影響的是植物的光反應過程③，A 選項正確;植物細胞②吸收無機鹽是主動運輸的過程，需要消耗能量，而⑤和⑥是植物的有氧呼吸過程，該過程中有能量的產生，因此有著密切的關聯，B 選項正確;藍藻細胞屬于原核細胞，細胞內沒有葉綠體，其光合作用發生在光合片層上，故選項 C 錯誤;圖中③表示的是細胞的光反應過程，會產生 O2，⑥表示呼吸作用消耗氧的過程，兩者的 O2 差值就是植物內有機物量的變化，分析可知 D 選項正確。答案為 C。

〖評析與建議〗上述題目是結合圖像的細胞生理作用分析題，主要考查生理過程的階段、場所、物質變化等知識。綜合性強，需要整體分析，關聯把控。針對該類考題最為有效的學習方式就是結合概念圖來串聯知識，明晰生理過程。概念圖需要包含與生理過程相關的所有內容，可針對核心點進行模塊整理。以細胞的光合作用為例，除了構建光合作用的總體概念圖外，還可以基于概念圖分解反應階段（光反應和暗反應階段），梳理反應場所，拆解不同階段的反應式，羅列反應階段的物質能量變化，實現知識的整體關聯和部分凸顯。

三、運用數學模型，深入研究變化

數學模型對生物學習有一定的輔助作用，不僅可以直觀呈現知識聯系，而且可以深入研究物質變化，在光合作用和呼吸作用內容中的作用尤為明顯。構建數學模型圖可將細胞的生理速率、影響因素、物質變化有機地結合起來，幫助學生理解植物體內有機物量的變化。

〖例 3〗下圖是植物進行光合作用強度隨光照強度變化的坐標圖，選項敘述錯誤的是（? ）。

A.a 點葉肉細胞只有線粒體產生 ATP

B.b 點植物光合作用和呼吸作用的強度相等

C.已知植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為 25℃和 30℃，該圖表示植物處于 25℃ 環境中，若溫度提升，則 a 點上移，b 點左移，d 點下移

D.如果植物缺少 Mg 元素，則圖中的 b 點將會右移

〖解析〗本題目利用數學模型來分析植物光合作用，a 點時光照為 0，則表示只有呼吸作用，b 點表示光的補償點，c 點表示的就是光的飽和點。a 點時植物只進行呼吸作用，故只有線粒體產生 ATP，選項 A 正確;b 點時氧氣的吸收和釋放量均為 0，此時植物的呼吸作用強度與光合作用強度相等，故選項 B 正確;溫度提升，該植物的光合速率將減慢，呼吸速率將加快，因此 a 點將上移，b 點右移，d 點表示最大光合作用速率，故 d 點上移，選項 C 錯誤;Mg 是植物合成葉綠素的關鍵元素，缺少 Mg 會降低植物的光合作用速率，故 b 點將右移，選項 D 正確。答案為 C。

〖評析與建議〗上述數學模型呈現了植物光合作用氧氣的變化，曲線中的關鍵點（補償點、飽和點）更是描述生理變化和強度的參照，理解該模型對光合作用的學習有一定的幫助。數學模型與細胞生理作用之間有緊密的聯系，在學習時需要把握兩者之間的內在聯系、本質內容和實際意義。利用數學模型學習生理反應時需要關注幾點：（1）模型的坐標信息;（2）模型中關鍵點的含義;（3）模型的曲線變化;（4）外界變化對曲線的影響。上述的關注點同樣也是模型題的突破口，解析時首先需明晰問題考查點，然后提取數學模型中的關鍵信息，結合相關的生物知識來解析曲線變化。

四、高效利用考題，提升解題技能

在高考備考的過程中，幫助學生內化知識，提升解題能力是最為重要的環節，因此課堂教學需要及時鞏固，使學生形成正確的分析。由于時間有限，在課堂教學中可以合理選用考題，利用考題的代表性、針對性來引導學生，使學生掌握相應的解題技巧。

〖例 4〗各取未轉基因水稻（W）和轉 Z 基因的水稻（T）數珠，分組后分別噴施蒸餾水、寡霉素和 NaHSO3，24 h 后進行干旱脅迫處理，測得未脅迫和脅迫 8 h 的光合作用速率如圖所示，已知寡霉素可抑制光合作用和細胞呼吸中 ATP 合成酶的活性，下列分析正確的是（? ）。

A.細胞呼吸過程中，寡霉素可抑制線粒體外膜上[H]的傳遞

B.寡霉素在光合作用過程中的作用部位是葉綠體中的基質

C.轉 Z 基因提高光合作用的效率

D.對水稻噴施 NaHSO3 可促進光合作用

〖解析〗根據題干信息可知，寡霉素可抑制線粒體內膜上[H]的傳遞，故選項 A 正確;寡霉素在光合作用過程中的作用部位是葉綠體中的類囊體薄膜，故選項 B 錯誤;對比分析（W+H2O）與（T+H2O）的實驗結果，可知轉 Z 基因提高光合作用的效率，故選項 C 正確;對比分析（W+寡霉素）與（T+寡霉素）的實驗結果，可知噴施 NaHSO3 可促進光合作用，故選項 D 正確。答案為 CD。

〖評析與建議〗上述結合實驗來分析外界條件對植物光合作用的影響，并結合柱狀圖來呈現實驗結果。實際上對該類實驗問題最為有效的分析方式是控制變量、對比分析，即確保問題分析單一變量，對比得出結論，這也是生物實驗的常用方法。因此在教學中需要引導學生理解控制變量法的內涵，掌握對比分析的解題技巧。

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（責編 盧建龍）