“三步法”培养学生“获取信息的能力”

河北 苏洪波 张红楠

“获取信息的能力”是高考生物学科《普通高等学校招生全国统一考试大纲》“考核目标与要求”部分中四大能力要求之一。此项能力要求考生：（1）能从提供的材料中获取相关的生物学信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题。（2）关注对科学、技术和社会发展有重大影响的、与生命科学相关的突出成就及热点问题。该能力要求的本质是考查考生借助学科概念和辅助信息解决问题。然而考生往往由于在解题过程中的不同阶段有不同的不足而导致失分。本文尝试从信息的概念和“三步法”两个角度介绍解答考查获取信息能力试题的方法。

一、信息的概念

（一）信息的定义

《现代汉语词典》对“信息”一词的解释是通信系统传输和处理的对象，一般指事件或资料数据。信息的量值取决于事件的不确定性，若接收端无法预估事件所包含的内容和意义，信息量就很大。通过该定义可以得出：（1）命题人员通过试卷这一通信系统将命题情境、学科概念和跨学科概念传输给考生；（2）试题难度的变量之一是考生对信息内容和意义的获取、预估程度。

（二）信息的种类

目前高考试题呈现出的信息种类主要包括文字叙述和图表展示。

文字叙述类信息主要是引导考生在学好教材中的知识的基础上，适当关注、了解学科的突出成就和与生命科学相关的热点问题（作为命题素材），培养考生独立思考和自主学习的能力。这类信息主要考查考生对学科基础知识的理解和运用，在试卷中的占比不会很大（如2019年全国卷Ⅰ生物部分共2 490字、2幅图，而2018年全国卷Ⅰ生物部分则共2 861字、2幅图、1个表格），否则将会增加试卷阅读量，减少考生思考时间。

图表展示类信息的主要形式有概念-过程模型（模式图、示意图）、数学模型（曲线图、数据表格）等。这类试题需要考生理解本学科概念，甚至还要理解其他学科概念。如2017—2018年全国卷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的生物部分每年、每套均有2～3个图表展示类信息。

二、“三步法”介绍

（一）“三步法”要点分析

1.输入信息

本步骤的核心是考生从命题情境中抽提信息。考生通过阅读试题的文字叙述和图表展示，寻找到所学学科专业术语（概念的指代）和与概念相关的事实性信息。

2.加工信息

本步骤的核心是考生将不同的信息与所学的生物学概念建立联系。该步骤一般分为两个环节：（1）将事实性信息转换或概括为概念或结论；（2）通过演绎推理、归纳推理将各个概念、结论组成一个有机整体，该环节往往是以构建图解的形式展示各个概念间的逻辑关系，是思维外显化的过程。

3.输出信息

本步骤的核心是考生结合问题，筛选相关信息，组织答案。

（二）例题分析

【例1】（2019年，全国卷Ⅱ，第3题）某种H+-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中（假设细胞内的pH高于细胞外），置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组先在溶液中加入H+-ATPase的抑制剂（抑制ATP水解），再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是（ ）

A.H+-ATPase位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的H+转运到细胞外

B.蓝光通过保卫细胞质膜上的H+-ATPase发挥作用导致H+逆浓度梯度跨膜运输

C.H+-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H+所需的能量可由蓝光直接提供

D.溶液中的H+不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞

【答案】C

【分析】本题呈现的信息属于文字叙述类信息，要求考生不但要掌握物质跨膜运输的分类，还要特别注意亚类之间的区分。获取文字叙述类信息是高考生物解题最基本的方式，考生是否具备快速、准确获取生物文字信息的能力，是高考生物能否获得高分的基础。下面笔者借助“三步法”对本题进行解析。

1.输入信息

（1）已学概念的理解（代码为Y）

Y①自由扩散：物质（如疏水性小分子以及小的、不带电荷的极性分子）通过简单的扩散作用进出细胞。

Y②主动运输：物质（如带电荷的离子，小的、不带电荷的极性分子）从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。

Y③细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。

Y④细胞膜控制物质进出细胞。

Y⑤pH表示氢离子浓度指数，pH＝-lg[H＋]，即在一定浓度范围内，pH越大，[H＋]越低。

Y⑥H+是带电荷的离子。

（2）新事实性信息（代码为X）

X①H+-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+。

X②……（假设细胞内的pH高于细胞外）……

X③……保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中，置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。

X④……一组照射蓝光后溶液的pH明显降低。

X⑤另一组先在溶液中加入H+-ATPase的抑制剂（抑制ATP水解），再用蓝光照射，溶液的pH不变。

2.加工信息

注：“推导结论”代码为T

（1）由Y①和Y⑥可以得出：H+不能通过自由扩散的方式进出细胞，D选项叙述合理。

（2）由X②和X③（自身前后对照）可以得出：黑暗中（只进行细胞呼吸）H+不能进出细胞。

（3）由Y⑤和X②可以得出T1：细胞内的H+浓度低于细胞外。

（4）由X③和X④（自身前后对照）可以得出T2：蓝光促使H+由保卫细胞内向外运输，A选项后半分句叙述合理、D选项叙述合理。

（5）由T1和T2可以得出：蓝光……促使H+逆浓度梯度跨膜运输，B选项叙述合理。

（6）由Y③、X④和X⑤可以得出T3：H+由保卫细胞内向细胞外运输直接需要ATP提供能量，而不是蓝光，C选项叙述不合理。

（7）由T1、T2、T3和Y②可以得出T4：H+由保卫细胞内向细胞外运输的方式是主动运输，B选项叙述合理。

（8）由Y④、T2和T4可以得出T5：运输H+的载体蛋白在保卫细胞的质膜上，A选项前半句叙述合理。

（9）由X①和T5可以得出：运输H+的载体蛋白是保卫细胞质膜上的H+-ATPase，B选项叙述合理。

上述展示的过程是对单一信息或几个有限的孤立信息进行“概括”，并没有系统展示出这些要点之间的相互关系。下面笔者通过逻辑推理方法将上述信息进一步加工整合，展示思维外显化的过程（如图1）。

图1

3.输出信息

由上述加工信息可以得出的结论是（1）蓝光通过某种生理过程将光能转化为ATP中的化学能；（2）H+-ATPase是一种位于保卫细胞质膜上的载体蛋白，利用水解ATP释放的能量将细胞质中的H+（低浓度）向细胞外（高浓度）运输。

【例2】（2018年，全国卷Ⅰ，第30题节选）甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图2所示。

图2

回答下列问题：

（2）甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是_____，判断的依据是___________。

【答案】甲 光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大

【分析】本题呈现的信息属于图表展示类信息中数学模型-曲线图，要求考生通过描述曲线图，整合光合作用原理，理解影响光合作用速率的因素。笔者重点阐述输入信息中的“曲线图”信息分析和加工信息两个步骤。

1.输入信息

获取数学模型-曲线图中所呈现的信息主要有两个环节：

（1）明确自变量和因变量的含义

曲线图是本题的命题情境之一，其目的是通过呈现生物学概念间的关系考查对生物学概念的理解和应用，因此首先要分析清楚自变量和因变量的具体生物学含义。本题曲线中自变量的含义是光照强度，因变量的含义是净光合作用速率。

（2）描述自变量和因变量的关系

如果是单一变量类，一般根据变量间的相关性进行描述，如本曲线图的描述是“随着光照强度降低，植物甲（或植物乙）净光合作用速率下降”；如果是复合变量类，除了描述变量间的相关性，还要对不同曲线进行比较，如本曲线图的描述是“随着光照强度降低，植物甲比植物乙净光合作用速率下降幅度大”。

2.加工信息

通过演绎推理展示出要点之间的相互关系，如下：

大前提：种植密度过大（由文字描述获取），植株接受的光照强度减弱（事实性信息）。

小前提：光照强度减弱导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大（由曲线图获取）。

结论：甲植物净光合速率降低的幅度比乙大。

3.输出信息

见答案。

基于上述分析，高考生物试题通过文字、图表等形式呈现情境信息。虽然信息呈现的形式有些差异，但考生均可以从题干中输入信息，然后通过推理将不同的信息建立联系，加工信息，最后结合问题情境输出信息。

教师利用“三步法”培养学生获取信息的能力时，要结合复习进度（既可以在一轮复习中使用，也可以在二轮复习中使用），精选高考试题进行精讲精练，但要注意发挥学生的主体性，由学生展示整个解题过程。教师在分析学生作答的试题时，要有细化“三步法”不同阶段的意识，有针对性地提高学生获取信息的能力。