活用知识整合图式 提升调用模型技能

龙兴雨

【摘 要】本文以“细胞呼吸和光合作用”的复习为例，阐述在复习阶段有效整合知识、活用概念图式、运用数学模型、有效利用例题的教学策略，帮助学生更好地备考复习，提升学习效率。

【关键词】光合作用 呼吸作用 整合知识 概念图式 数学模型

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2020）26-0161-02

“细胞呼吸和光合作用”是高中生物的重点内容，呼吸作用和光合作用更是高考的核心考点，涉及一系列较为复杂的物质和能量代谢过程，对学生有着较高的要求。学生不仅要掌握相应的知识点、整体把控内容，而且要具备一定的逻辑分析思维能力。由于该部分内容知识错综交汇，在备考复习时需要采用一定的策略。现提出几点建议，以帮助学生提升学习效率。

一、有效整合知识，完善知识网络

“细胞呼吸和光合作用”的核心内容是植物的呼吸作用和光合作用，其代谢过程涉及物质变化和能量变化。而要开展知识探究还需要关注细胞的结构，掌握物质计算的方法，这就要求学生在复习时主动构建知识框架，明确主干知识，适度延伸拓展。

〖例 1〗科研报告显示，若大气圈臭氧层受损，则紫外线会增强。由于紫外线为高能量的光线，容易激发生物体内超氧物的形成，从而造成脂质氧化来破坏本身的功能。以此为前提，若植物在高紫外光下，其对应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坏

B.植物的囊状结构薄膜受到了破坏

C.暗反应受到了抑制

D.DNA 受到破坏

〖解析〗根据题干信息可知，高能的紫外线会使脂质氧化从而丧失了功能，即植物磷脂双分子层作为支架的生物膜受到了破坏。进一步分析则是，植物暴露在高紫外线下，光合作用的光反应场所—— 类囊体，它的膜层受到了破坏，造成植物光合作用受到抑制，这是紫外线抑制植物光合作用的根本原因，显然答案是 B。

〖评析与建议〗从上可知题目对应的考纲是“光合作用的场所”，该部分的主干知识有：植物光合作用的原理、光合作用的反应阶段及反应式、光合作用的主要影响因素。在学习该部分知识时需要适度拓展，比如，有机物的贮存、元素缺失对细胞的结构的影响。同时还要联系环境变化来分析光合作用，懂得反应式的配平等。尤其要深入解析细胞的结构和功能，这有助于学生理解光合作用的反应阶段。例如，选项 D 中的 DNA 是细胞的遗传物质，显然只有在生殖过程中才会起作用。因此复习光合作用时要侧重主干知识，重点归纳，确保知识结构清晰完整，然后在此基础上进行拓展延伸，扩展学生的知识面。

二、活用概念图式，直观呈现过程

概念图是梳理知识内容较为重要的方法，概念图不仅可以总体呈现章节核心的知识内容，而且可以兼顾知识联系，尤其是在学习有关生理部分的知识时，可以直观地呈现生理阶段、物质变化和反应场所。因此在教学“细胞呼吸和光合反应”时，可以借助概念图来梳理核心知识。

〖例 2〗下图是植物进行细胞代谢的部分过程简图，其中①～②代表相关的生理过程，下列选项的叙述错误的是（  ）。

A.如果植物缺失元素 Mg，则首先受到影响的过程是③

B.过程②的进行与⑤和⑥密切相关

C.蓝藻细胞中④过程发生在叶绿体的基质中

D.若叶肉细胞的③中 O2 的产生量小于⑥中 O2 的呼吸量，则该细胞内有机物总量将会减少

〖解析〗根据上图结构可知，图式给出的是细胞的呼吸作用和光合作用的部分过程。Mg 是叶绿素合成的主要成分，在光反应阶段需要叶绿素来吸收光能，因此植物缺失 Mg 会影响植物叶绿素的合成，在光合作用中首先影响的是植物的光反应过程③，A 选项正确;植物细胞②吸收无机盐是主动运输的过程，需要消耗能量，而⑤和⑥是植物的有氧呼吸过程，该过程中有能量的产生，因此有着密切的关联，B 选项正确;蓝藻细胞属于原核细胞，细胞内没有叶绿体，其光合作用发生在光合片层上，故选项 C 错误;图中③表示的是细胞的光反应过程，会产生 O2，⑥表示呼吸作用消耗氧的过程，两者的 O2 差值就是植物内有机物量的变化，分析可知 D 选项正确。答案为 C。

〖评析与建议〗上述题目是结合图像的细胞生理作用分析题，主要考查生理过程的阶段、场所、物质变化等知识。综合性强，需要整体分析，关联把控。针对该类考题最为有效的学习方式就是结合概念图来串联知识，明晰生理过程。概念图需要包含与生理过程相关的所有内容，可针对核心点进行模块整理。以细胞的光合作用为例，除了构建光合作用的总体概念图外，还可以基于概念图分解反应阶段（光反应和暗反应阶段），梳理反应场所，拆解不同阶段的反应式，罗列反应阶段的物质能量变化，实现知识的整体关联和部分凸显。

三、运用数学模型，深入研究变化

数学模型对生物学习有一定的辅助作用，不仅可以直观呈现知识联系，而且可以深入研究物质变化，在光合作用和呼吸作用内容中的作用尤为明显。构建数学模型图可将细胞的生理速率、影响因素、物質变化有机地结合起来，帮助学生理解植物体内有机物量的变化。

〖例 3〗下图是植物进行光合作用强度随光照强度变化的坐标图，选项叙述错误的是（  ）。

A.a 点叶肉细胞只有线粒体产生 ATP

B.b 点植物光合作用和呼吸作用的强度相等

C.已知植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为 25℃和 30℃，该图表示植物处于 25℃ 环境中，若温度提升，则 a 点上移，b 点左移，d 点下移

D.如果植物缺少 Mg 元素，则图中的 b 点将会右移

〖解析〗本题目利用数学模型来分析植物光合作用，a 点时光照为 0，则表示只有呼吸作用，b 点表示光的补偿点，c 点表示的就是光的饱和点。a 点时植物只进行呼吸作用，故只有线粒体产生 ATP，选项 A 正确;b 点时氧气的吸收和释放量均为 0，此时植物的呼吸作用强度与光合作用强度相等，故选项 B 正确;温度提升，该植物的光合速率将减慢，呼吸速率将加快，因此 a 点将上移，b 点右移，d 点表示最大光合作用速率，故 d 点上移，选项 C 错误;Mg 是植物合成叶绿素的关键元素，缺少 Mg 会降低植物的光合作用速率，故 b 点将右移，选项 D 正确。答案为 C。

〖评析与建议〗上述数学模型呈现了植物光合作用氧气的变化，曲线中的关键点（补偿点、饱和点）更是描述生理变化和强度的参照，理解该模型对光合作用的学习有一定的帮助。数学模型与细胞生理作用之间有紧密的联系，在学习时需要把握两者之间的内在联系、本质内容和实际意义。利用数学模型学习生理反应时需要关注几点：（1）模型的坐标信息;（2）模型中关键点的含义;（3）模型的曲线变化;（4）外界变化对曲线的影响。上述的关注点同样也是模型题的突破口，解析时首先需明晰问题考查点，然后提取数学模型中的关键信息，结合相关的生物知识来解析曲线变化。

四、高效利用考题，提升解题技能

在高考备考的过程中，帮助学生内化知识，提升解题能力是最为重要的环节，因此课堂教学需要及时巩固，使学生形成正确的分析。由于时间有限，在课堂教学中可以合理选用考题，利用考题的代表性、针对性来引导学生，使学生掌握相应的解题技巧。

〖例 4〗各取未转基因水稻（W）和转 Z 基因的水稻（T）数珠，分组后分别喷施蒸馏水、寡霉素和 NaHSO3，24 h 后进行干旱胁迫处理，测得未胁迫和胁迫 8 h 的光合作用速率如图所示，已知寡霉素可抑制光合作用和细胞呼吸中 ATP 合成酶的活性，下列分析正确的是（  ）。

A.细胞呼吸过程中，寡霉素可抑制线粒体外膜上[H]的传递

B.寡霉素在光合作用过程中的作用部位是叶绿体中的基质

C.转 Z 基因提高光合作用的效率

D.对水稻喷施 NaHSO3 可促进光合作用

〖解析〗根据题干信息可知，寡霉素可抑制线粒体内膜上[H]的传递，故选项 A 正确;寡霉素在光合作用过程中的作用部位是叶绿体中的类囊体薄膜，故选项 B 错误;对比分析（W+H2O）与（T+H2O）的实验结果，可知转 Z 基因提高光合作用的效率，故选项 C 正确;对比分析（W+寡霉素）與（T+寡霉素）的实验结果，可知喷施 NaHSO3 可促进光合作用，故选项 D 正确。答案为 CD。

〖评析与建议〗上述结合实验来分析外界条件对植物光合作用的影响，并结合柱状图来呈现实验结果。实际上对该类实验问题最为有效的分析方式是控制变量、对比分析，即确保问题分析单一变量，对比得出结论，这也是生物实验的常用方法。因此在教学中需要引导学生理解控制变量法的内涵，掌握对比分析的解题技巧。

【参考文献】

[1]赵芳芳，万大伟.典例图解题在光合作用与呼吸作用中的综合应用[J].中学生物教学，2018（20）.

[2]赵盼盼，李久文.细胞能量的转换：光合作用和呼吸作用[J].中学生物教学，2019（13）.

[3]尹虎军.浅谈模型建构在高中生物学教学中的应[J].中学生物学，2017（05）.

[4]陈新婷.运用“五步探引”模式进行高效二轮复习——以“光合作用与呼吸作用相关曲线模型辨析”为例[J].中学生物学，2018（06）.

（责编 卢建龙）