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高三生物学试题讲解策略探究

2022-01-21北京李建芝卢晓华

教学考试(高考生物) 2021年6期
关键词:拷贝数试题实验组

北京 李建芝 卢晓华

(作者单位:北京师范大学附属中学)

试题讲评课是高中生物学教学的有机组成部分之一。在高三复习迎考阶段,高强度的训练和频繁的综合性考试更加突出了试题讲评课的重要性。如何在有限的课堂时间内发挥试题讲评的最大效益,以帮助学生巩固知识、提升解题能力,是教师需认真思考和研究的问题。

上好试题讲评课,需要教师认真准备,如统计每道题的错误率、得分情况、答错的原因等,同时还要做好学生的心理建设工作。在诸多环节中,教师讲清、讲透重点试题是关键。笔者将结合实例进行说明,同时给出相关的试题讲解策略。

1.从整体把握试题架构

较选择题而言,非选择题更侧重于考查学生的分析、综合、推理、创造和语言组织等高层次的能力。学生觉得答题困难,原因通常是答题时间紧、解题能力有限,即使答完了题,仍不明白整道题的逻辑线索。若教师仍是就个别题空进行讲解,学生还是“只见树木不见森林”,这时教师就需要以一种整体的视角“俯视”试题,帮助学生厘清试题各部分的关系,这对于提高学生的审题能力有事半功倍的效果。

【例1】“光呼吸代谢工程”被认为是“第二次绿色革命”的一个关键突破口。如图1所示,绿色植物中RuBP羧化酶(Rubisco)具有双重活性,光呼吸是在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水的一个生化过程,是一个高耗能的反应。

图1

水稻、小麦等C3植物的光呼吸显著,而高粱、玉米等C4植物的光呼吸消耗有机物很少。与C3植物相比,C4植物叶肉细胞的细胞质基质具有一种特殊的PEP羧化酶,PEP羧化酶与CO2的亲和力是RuBP羧化酶的60倍,能固定低浓度的CO2(图2)。

图2

华南农业大学彭新湘课题组历时十余载,最终利用水稻自身的三个基因,成功构建了一条新的光呼吸支路,简称“GOC支路”。“GOC支路”定位至叶绿体中,由此使光呼吸产生的部分乙醇酸直接在叶绿体内被催化为草酸并最终完全分解为CO2,从而形成一种类似C4植物的光合CO2浓缩机制(图3)。

图3

GOC工程水稻株系的光合效率、生物量、籽粒产量分别提高了15%~22%、14%~35%、7%~27%。

(1)据图1推测,细胞中CO2浓度倍增可以使光合产物的积累增加,原因是________。

(2)据图2请解释C4植物光呼吸比C3植物小很多的原因。

(3)据图1和图3分析GOC工程水稻株系的光合效率、生物量、籽粒产量提高的机制。

此题3个问题考查点相似,教师可以不进行逐一讲解。讲解此题时,重点可放在图1上,因为对此图的理解是解答整道题的关键。为了让学生更好地理解此图,教师可以提出以下问题:①在图1中,左面圆圈所示部位是哪里?②在图1中标出光呼吸的环节。③光呼吸造成的“浪费”现象是由于什么物质离开叶绿体?④过多的O2在细胞内会转化生成氧自由基,据此分析光呼吸的意义是什么?

这几个问题可以帮助学生深入理解图1。在此基础上,补充问题⑤如何减少光呼吸?有学生提出减少O2,理由是CO2和O2竞争酶。全班讨论后认为不可行,因为O2减少意味着光合作用减弱。受此启发,学生继续提出增加CO2、不让乙醇酸离开叶绿体等方法。教师总结:增加CO2即C4途径,是图2和第三段话的内容;不让乙醇酸离开需要转基因,是图3和第四段话的内容。这样处理,让学生明白了整篇文章的架构,自然也就能回答相关问题。

2.从学生的角度分析错误的原因

对于学生出现的错误,部分教师认为不用额外讲解,学生只要知道了正确答案,自然就能知道自己的答案错在了哪里。大部分教师在讲题时,习惯从自己的角度出发,让学生顺着自己的思路一步步得出正确的答案。实际上很多时候,学生即使承认教师讲的是对的,但是仍然不知道自己的想法错在哪里,还有部分学生课堂的关注点全部都在自己的“错误”答案上,根本没有听进去教师的话。这就提示教师们不仅要讲清正确的答案,还要从学生的角度分析学生得出的答案为什么是错误的。

【例2】近年研究认为,Aβ沉积会诱发细胞凋亡、胞内钙稳态失衡、炎症反应等,对神经元造成损伤。图4为Aβ沉积诱发神经小胶质细胞(MC细胞)引起炎症反应的可能机制。

图4

为证实Aβ沉积引起的K酶磷酸化会引发IK磷酸化,研究者将一段短肽导入MC细胞,以干扰K酶的磷酸化过程。实验组和对照组中,需要用Aβ处理的组是________,实验组所用短肽应与K酶的特定氨基酸序列________(填“A”或“B”或“C”)。

A.数目不同、序列不同

B.数目相同、序列相反

C.数目相同、序列相同

【参考答案】实验组和对照组 C

学生的错误集中在第1个空。相当多的学生写的是“实验组”。教师讲解时首先提到:Aβ沉积是条件,没有Aβ沉积,就没有后续的磷酸化等过程,用一般性通式表示为“A条件下,B促进C”,此时实验组和对照组都有A,对照组有B,而实验组没有B,两组检测C。到此,仍是老师的思路。学生的思路是:实验组是需要特殊处理的组,所以看到“需要用Aβ处理的组是”,就认为应填“实验组”。学生的思路错在哪里呢?教师提示:按照同学们的想法,实验组用Aβ处理,对照组不处理,这里已经有一个自变量不同了,别的因素都需要相同。对于第2个空,绝大多数学生知道选C,目的是与K酶竞争磷酸化位点。那么,按照单因子变量原则,两组使用的短肽应相同,都将形成干扰,两组的结果就一样了。至此,学生发现了矛盾所在,彻底明白了此题。

3.以概念图的形式归纳总结解题方法

概念图可以系统地表示概念之间的深层联系,形成知识体系,在复习课上使用意义重大。概念图不仅在复习基础知识时很方便,在总结一些解题方法时同样适用。

【例3】研究者用化学诱变剂处理野生型拟南芥,处理后的拟南芥自交得到的子代中抗盐∶不抗盐=1∶3,据此判断抗盐为________性性状。为进一步得到除抗盐突变外,其他基因均与野生型相同的抗盐突变体,可采用下面的杂交育种方案。

步骤一:抗盐突变体与野生型杂交;

步骤二:________

步骤三:________

步骤四:多次重复步骤一至步骤三。

【参考答案】隐 F1自交 筛选抗盐突变体

学生常出现的错误是步骤二和步骤三的答案填反了,即先筛选后自交。造成错误的原因是忽略了抗盐是隐性性状,F1得不到抗盐个体。

“回交”是近几年遗传育种的热点。在讲解完此题后,教师可出示概念图(图5)进行总结。

图5

通过概念图,学生明确了“回交”的意义和相关的操作流程,这对于学生解决相关试题是大有裨益的。

4.变式训练以达到触类旁通的目的

教师在试卷讲评过程中,对于重点和难点的知识,要注重进行变式训练,以拓展学生思考问题的广度和深度,提高学生触类旁通的能力。

【例4】DNA分子中特定片段的“拷贝数变异”是指与本物种正常的基因组相比,染色体上发生的一种结构变异。图6为R基因在13号染色体上的位置及拷贝数示意图。

图6

用PCR技术检测体细胞中R基因的拷贝数时,需确保R基因和内参序列(每个细胞中均有2个拷贝,且稳定存在)的扩增效率________(填“一致”或“不一致”)。R基因拷贝数越多,则在扩增过程中作为复制的________的量也越多,相同条件下扩增产物也越多。将R基因与内参序列的PCR扩增结果进行对比,可推算出R基因的拷贝数。

【参考答案】一致 模板

这一题的难度不大,学生联系“PCR需要模板”后,基本都能答对。在讲完原题后,教师补充问题:不同的R基因的碱基对数不一定相同。若欲利用PCR推算出R基因的拷贝数,具体操作时一般用荧光分子(或放射性同位素)标记________片段,这样在检测PCR结果时就可以排除________对定量检测的影响。

【参考答案】引物 目的基因碱基对长短

增加的问题与原题紧密相关,但难度却提升了一个层次,学生需要将题干信息“不同的R基因碱基对数不一定相同”与头脑中的知识“每新形成一个DNA分子需要消耗2个引物”综合起来,才能正确作答。通过此题,学生对“利用定量PCR检测基因表达量或模板量”有了更深入的了解。

5.利用生动形象的语言“化难为易”

教师语言表达艺术运用的好坏,直接影响着教学效果的高低。生动、形象的语言,会激发学生学习的热情,降低其理解问题的难度,从而提高教学的效率。

例如“标志重捕法”误差分析是教学中的难点,相关试题在高考中较为常见。

【例5】用标志重捕法调查该区的种群数量时,若部分标记个体迁出,则会导致调查结果________(填“偏高”或“偏低”);用标志重捕法调查大黄鱼的种群密度时,若标记个体更易于被捕食,则种群密度的估计值________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

【参考答案】偏高 偏高

如果从标志重捕法的计算公式讲起,学生可能会感觉相关知识点既抽象又不容易把握。教师可用浅显的语言说明:如果标记个体全部迁出或被捕食,再捕到的将是未标记的个体,会让实验者认为这个种群无限大,这样相当于把标记个体“稀释”了,所以结果偏大;另一种情况,若标记个体再捕时更易被捉到,则结果将偏小。例如,人们曾利用标志重捕法调查秦岭野外大熊猫的数量。由于大熊猫是“国宝”,只能用安全、合理的方式进行实验,工作人员将大熊猫爱吃的食物集中放在一个挖好的坑中,结果发现有一只大熊猫会反复掉进坑里。“如果你是研究人员,你会认为这座山上就这一只大熊猫,不然为什么总是它掉进去呢?”实际上不止这一只大熊猫,即所得结果偏小了,造成此结果的原因是大熊猫“自投罗网”。教师的三言两语让学生们在欢声笑语中牢牢掌握了知识要点。

6.运用学科思想解题

在习题课教学过程中,教师应对例题讲解过程中的生物学思想方法的提炼和强调给予足够的重视。学生切实地领悟了重要的学科思想,解题能力自然“水涨船高”,提升思维品质也将是“水到渠成”之事。

【例6】牵牛花为虫媒、两性花,花色多样,有白色、红色、蓝紫色等。图7为其色素代谢途径示意图。为探究牵牛花色的遗传与进化,研究者进行了调查和实验。

图7

注:A、B基因位于细胞核内,其等位基因a、b无相应功能。前体物质使花呈白色。

进一步研究发现,另一对等位基因D/d也影响牵牛花的花色,基因型dd表现为白色。调查发现,某种群中a的基因频率为0.05,d的基因频率为0.4。试解释a基因和d基因频率出现差异的可能原因。

【参考答案】虽然基因型aa和基因型dd均表现为白花,但基因具有多效性,a基因控制的其他性状可能不利于个体的生存和繁殖,使得基因型为aa植株被淘汰的概率远高于基因型为dd植株。

学生对这个问题感到很困惑:aa、dd表现型一样,都表现为白花,为什么基因频率有差异?教师可说明两点:一是基因具有多效性(虽然此题题干没有明确说明);二是联系进化的实质是基因频率的定向改变。推理可知若某基因频率高,一定是因为该基因会给生物带来某些方面的“益处”,从而使之适应环境。所以答题时围绕a基因有其他不利功能或d基因有其他有利功能均可。

教师还可以用很多措施优化课堂教学,如组织“生生互评”,指导学生学会抓住题干中的关键字词,利用示意图剖析题干信息,规范答题语言等。总之,教师在习题讲评课中,要以习题为载体,讲出知识间的联系,讲出解题的方法,这样才能完善学生的认知结构,提高解题技巧。

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