于美佳
(2023年6月浙江卷,22題)植物工廠是一種新興的農業生產模式,可人工控制光照、溫度、CO2濃度等因素。不同光質配比對生菜幼苗體內的葉綠素含量和氮含量的影響如圖甲所示,不同光質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______,又能調控生菜的形態建成。生菜吸收營養液中含氮的離子滿足其對氮元素需求,若營養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,判斷依據是______。植物工廠利用秸稈發酵生產沼氣,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,從農業生態工程角度分析,優點還有______。
【分析】這一問題對應的知識點在教材105頁:“根據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
減少環境污染,實現能量多級利用和物質循環再生
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、生態工程等其他章節的知識點。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。
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,又能作為信號調控生菜的形態建成;生菜吸收營養液中含氮的離子滿足其對氮元素的需求,若營養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。考查以物質與能量觀解決光合作用中物質與能量的關系;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,養成科學的思維習慣、科學精神和科學品質。如小題(2)通過柱狀圖呈現的實驗數據,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,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,培養實驗和探究能力是提高科學探究素養的重要途徑。該試題雖未直接考查實驗設計和方案實施,但對實驗數據處理、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,充分體現了科學探究素養。
社會責任:該題緊密聯系“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酵生產沼氣,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。從農業生態工程角度分析,優點還有減少環境污染,實現能量多級利用和物質循環再生等。試題理論聯系實際,幫助學生形成生態意識,倡導文明生活方式,激發學生的責任意識。
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為糖與氧氣的過程中,轉換并儲存為糖分子中的化學能。
從物質與能量視角,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境因素。
首先對標兩版課程標準不難發現,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的具體要求。2017版課程標準提出,高中生物學課程的本質是展示生物學的基本內容,從而凸顯自然科學的本質,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展能力,養成科學思維的習慣。其次,光合作用在2017版課標下學業質量等級要求中說明“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為糖與氧氣的過程中,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。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。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《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。
另外,要深研高考題,領悟每個空所體現的知識點及要考查的核心素養,并且要聯系教材內容,找出和教材內容對應的契合點,總結規律,把握方向。如本文第一部分對試題的分析。
高考命題呈現出“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,試題呈現出多角度、多方面綜合考查,從簡單設問到素養能力考查,生物學備考策略也應有相應的調整。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,科學備考。