2020 年全国卷Ⅱ理综第5 题的分析与备考建议

广东

2020 年全国卷Ⅱ理综第5 题的命制以教材中“植物细胞的吸水与失水”探究实验为基础，渗透“物质跨膜运输的实例”一节中“问题探讨”和“资料分析”的有关知识，综合考查学生对植物细胞质壁分离现象及原理的理解，通过比较实验前后两种糖溶液和细胞液的浓度变化情况来判断细胞的吸水或失水，意在考查学生的分析、逻辑推理及对知识的迁移应用能力，很好地体现高考真题“源于教材而高于教材”的命题思想。因此，笔者建议教师应转变“传统题海战术”策略和“教辅复习资料至上”思想，增强“回归教材复习”意识，引导学生实现课堂上的高效复习。

1.试题分析

1.1 真题再现

【例1】（2020 年，全国卷Ⅱ，第5 题）取某植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度（单位为g/mL） 相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组（甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍）。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是 （ ）

A.甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高

B.若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零

C.若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离

D.若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组

【答案】D

1.2 试题分析

【审题】阅读题干文字获取实验变量的关键信息：（1）实验材料相同，植物种类相同，叶龄相同，叶圆片大小相同，这些属于无关变量。（2）圆叶片分别放入甲糖溶液和乙糖溶液中，两种溶液的质量浓度相同，属于自变量。（3）因变量是实验后甲、乙两组的溶液浓度。

【疑惑】结合选项，疑惑点有3 个：

①发生渗透作用的两个条件之一是半透膜两侧的溶液具有浓度差，这里所说的溶液浓度是指物质的量浓度还是质量浓度？

②为什么选项中出现的是“净吸水量”而不是“吸水量”？两者等同吗？

③实验期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换，但水分交换达到平衡时检测甲乙两组的溶液浓度，甲组中甲糖溶液浓度升高的原因是什么？乙组中乙糖溶液浓度降低、不变或升高的原因又是什么？

【命题本源】本试题源于教材，考查内容、思考方向和答题角度都围绕教材。因此可利用教材解答前文疑惑。

①发生渗透作用的条件中溶液浓度指物质的量浓度还是质量浓度？这一问题的答案无法在人教版必修1 教材中找到，但在人教版必修1 教师教学用书第80 页“参考资料”中有“水势与植物细胞吸水”相关描述“水溶液的化学势与同温同压同一系统中的纯水的化学势之差除以水的偏摩尔体积所得的商，称为水势……溶液越浓，水势越低……水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象，称为渗透作用。”由此可见，溶液浓度指的是物质的量浓度而非质量浓度。那么若两糖溶液质量浓度相同，其物质的量浓度一样吗？如0.3 g/mL 的葡萄糖溶液和0.3 g/mL的蔗糖溶液的质量浓度相同，但与蔗糖相比，葡萄糖的相对分子质量较小，故葡萄糖溶液的物质的量浓度较大。

②植物细胞吸水过程中水分子是单向运动还是双向运动？这一问题的答案可以从人教版必修1 教材第60 页的“问题探讨”中找到，漏斗管内液面升高的原因是单位时间内从烧杯中进入漏斗内的水分子数量要多于从漏斗内进入烧杯中的水分子数量，而不仅仅是水分子透过半透膜进入漏斗内。因此选项中出现的是“净吸水量”而不是“吸水量”，从溶液中透过原生质层进入细胞液中的水量减去从细胞液中扩散到溶液中的水量才是”净吸水量“。从命题角度上讲，引入“净吸水量”会使描述更加严谨，但对学生审题与作答干扰性不大。

③人教版必修1 教材第64 页的“资料分析”的讨论中有一问题：水稻培养液里的Ca2+和Mg2+浓度为什么会增高？教师教学用书的答案为在培养过程中，水稻吸收水分子及其他离子较多，吸收Ca2+和Mg2+较少，结果导致水稻培养液里的Ca2+和Mg2+浓度增高。而真题题干说明实验期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换，由此推知甲糖溶液和乙糖溶液中的溶质均不变，但检测发现甲组中甲糖溶液浓度升高，并要求考生对原因作出判断。此题素材与教材设问情境如出一辙，由此可得导致甲糖溶液或乙糖溶液浓度升高的原因是植物细胞渗透吸水，而导致乙糖溶液浓度降低的原因是植物细胞渗透失水。

【选项分析】由题干信息可知，甲组实验与乙组实验所用材料相同（某植物的成熟叶片），即两组植物细胞的细胞液浓度相同。甲糖溶液和乙糖溶液的质量浓度相同，又因为甲糖的相对分子质量约为乙糖的2 倍，因此乙糖溶液的物质的量浓度约为甲糖溶液的2 倍。叶细胞和溶液之间没有溶质交换，即甲糖溶液中的甲糖没变，但测得甲组的甲糖溶液浓度升高，原因是甲糖溶液中的溶剂（水）减少了，则可能是由于甲糖溶液的物质的量浓度小于叶细胞的细胞液浓度，从而引起植物细胞发生渗透作用而吸水，A 项正确。甲糖溶液的物质的量浓度小于叶细胞的细胞液浓度，也小于乙糖溶液浓度，那么乙糖溶液浓度与叶细胞的细胞液浓度相比较存在三种可能：①若前者>后者，则植物细胞失水，所测得的乙糖溶液浓度会降低，乙组叶肉细胞可能发生质壁分离，C 项正确；②若前者=后者，水分子进出细胞处于动态平衡状态，则所测得的乙糖溶液浓度不会改变，乙组叶细胞的净吸水量为零，B 项正确；③若前者<后者，则植物细胞吸水，所测得的乙糖溶液浓度会升高。由于甲糖溶液的物质的量浓度小于乙糖溶液的物质的量浓度，即甲糖溶液与叶细胞液的浓度差更大，故甲组叶细胞的净吸水量大于乙组，D 项错误。分析过程如表1。

表1

2.备考建议

全国卷生物试题考查的知识基本来源于教材内容，试题偏重以教材知识为核心进行延伸，考点通常在生物教材中有所体现。因此，笔者建议教师应转变“传统题海战术”策略和自身教学理念，认识到教材复习的不可或缺性，从而提升教师回归教材的意识，进而采用强有力的措施引导学生实现回归教材的有效复习。

2.1 细品教材，注重核心概念的理解与内化

普通高中生物学教材中核心考点的概念性与理论性较强，部分学生简单地认为回归教材就是朗读课文，识记概念，其实不然。对核心概念的理解与内化才是生物解题的基础与依据，考生只有对基础知识深入理解才能将所学的知识融会贯通。在应用教材的一轮复习过程中教师应“导演”全程，一方面教师要求学生细品教材，点明概念关键词并准确掌握其内涵；另一方面教师要在研究教材与教师教学用书的基础上对重要概念的提出、建立及修正等方面进行全面分析与归纳，确定概念成立的条件和适用范围，清楚地认识概念的各种表达形式，掌握概念外延，并内化其本质，从而实现对教材基础知识的迁移与运用，提升一轮复习的有效性。

例如，在复习“渗透作用”概念时，教师可首先利用教材的“问题探讨”引导学生讨论分析，归纳出发生渗透作用的两个条件，接着展示“渗透作用”概念：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象称为渗透作用。随后教师可提出下列几个问题：

（1）葡萄糖分子通过细胞膜属于渗透作用吗？

（2）①水分总是由相对含量多的地方通过半透膜流向相对含量少的地方，②水由低浓度溶液流向高浓度溶液，③水分子顺相对含量的梯度跨膜运输。三种说法表达的意思一样吗？

（3）水通过细胞膜进入细胞是自由扩散，属于渗透作用吗？

（4）结合渗透作用概念分析，浓度指的是物质的量浓度还是质量浓度？

（5）结合教材中“渗透现象示意图”观察两溶液间的水分子是双向运动还是单向运动？渗透平衡时水分子有没有移动？渗透平衡时渗透装置半透膜两侧溶液浓度是否绝对相等？

（6）动物细胞能够吸水和失水，说明具备渗透作用的条件是什么？细胞的什么结构相当于一层半透膜？人教版必修1 教材第40 页“体验制备细胞膜的方法”实验的实验原理是什么？

（7）为什么成熟的植物细胞不是其细胞膜相当于半透膜而是原生质层？成熟植物细胞内的液体环境主要指的是细胞质还是液泡里面的细胞液？

（8）人教版必修3 教材第5 页“溶液渗透压”是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。那么溶液浓度越高，溶液渗透压越高，水势是否也越高？

教师通过对上述8 个问题进行分析，使学生掌握了渗透作用概念的内涵与外延，明确了发生渗透作用的对象、移动方向和条件，理解了动植物细胞渗透吸水与失水的原理，厘清了自由扩散与渗透作用、渗透压与水势的区别与联系，有助于学生在复习过程中实现对各生物概念的融会贯通，在作答过程中实现对基础知识的快速迁移与运用。

2.2 深挖教材，创设问题情境引导学生高效复习

有关“细胞渗透吸水与失水”的高考试题的命制往往立足于教材，以教材拓展实验为载体，要求学生运用所学知识对实验结果进行分析，作出正确判断，给予合理解释或得出相应结论，突出思维方法与实践能力的双重考查，如2017 年全国卷Ⅱ第4 题。课堂复习中，教师可以在学生熟悉教材实验流程的基础上，以学生为本，从实验方法、实验原理、实验操作过程以及实验现象的观察分析等多个角度对现有教材内容进行深度挖掘，创设有针对性的问题情境供学生思考讨论，突破本节课重难点，从而实现课堂上的高效复习。例如在复习“植物细胞的吸水和失水” 实验时，为引导学生回归教材，教师可提出以下问题：

（1）本实验理想实验材料为洋葱鳞片叶外表皮细胞，理由是什么？改用洋葱鳞片叶内表皮细胞能否观察到质壁分离现象？某细胞如果类似于必修1 第61 页图4-2 所示细胞，能否作为观察质壁分离及其复原的材料？

（2）细胞失水过程中，蔗糖分子能通过细胞壁吗？为什么？

（3）本实验只在低倍镜下能观察到质壁分离现象吗？质壁分离时，蔗糖溶液和细胞液哪种溶液浓度会升高？

（4）本实验观察指标有三个：中央液泡大小、原生质层的位置和细胞大小。为什么细胞大小基本不变？

（5）本实验如果改用0.5 g/mL 的蔗糖溶液，但滴清水后不能观察到质壁分离复原现象，原因是什么？

（6）本实验如果将0.3 g/mL 的蔗糖溶液换成同质量浓度的KNO3溶液，实验结果一样吗？如不一样，请作出详细解释。

（7）本实验如何设置对照组？教材中还有哪个实验也用到此种对照方法？

（8）本实验运用了引流法，教材中还有哪个实验也用到此种方法？

为引导学生深入理解细胞渗透吸水与失水原理，对质壁分离及其复原实验进行拓展探究，帮助学生提升自身科学思维和科学探究能力，教师可进一步提出以下问题：

（1）可通过比较蔗糖溶液和细胞液的浓度大小来判断细胞的吸水或失水，当植物细胞发生渗透失水时，蔗糖溶液与细胞液的浓度大小关系是？将几组相同的萝卜条放在不同浓度的蔗糖溶液中，也可根据萝卜条重量或长度变化来判定细胞的吸水或失水，若重量增加或长度变长，是细胞失水还是吸水所致？若重量变化大于0，是细胞失水还是吸水所致？若实验前重量与实验后重量的比值大于1，又是细胞失水还是吸水所致？

（2）利用教材实验提供的实验材料用具（0.3 g/mL 的蔗糖溶液改为一系列浓度梯度的蔗糖溶液，并增加KNO3溶液浓度梯度），①如何设计实验判断洋葱鳞片叶外表皮细胞的死活？②如何设计实验测定洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度？③如何借助洋葱鳞片叶外表皮细胞设计实验分辨蔗糖溶液和KNO3溶液？

因此复习过程中教师应重视“用教材教”，通过挖掘教材有用信息，创设多元化问题情境，引导学生进行深层思考和分析，引领学生积极合作探究，既可激活生物课堂教学又可提升教学的有效性。

2.3 联系生活，注重学生社会责任意识的培养

教材中有很多与细胞吸水和失水原理的应用有关的生活实例，教师可搜索罗列出来（如表2），通过讨论与分析，让学生学会明辨真伪，崇尚健康文明的生活方式。

表2

鉴于教材篇幅的有限性和内容的滞后性，笔者建议教师还应该搜索教材以外的有关细胞吸水和失水原理的实例，例如，成熟的甜瓜遇到连续下雨的天气时为什么常会崩裂？市场上卖菜阿姨常给蔬菜喷水的目的是什么？鲜鱼、肉盐渍过后为什么不易变质？另外，教师还需引导学生关注生物学热点问题，如袁隆平团队的海水稻选育培植、死亡沙漠变绿洲等，让学生学会应用生物学知识解释相关生命现象。