对标课标,参考教材,深入理解光合作用考向——由一道适应性测试题引起的思考

霍 妍

(吉林省吉林市教育学院)

《国务院关于深化考试招生制度改革的实施意见》指出高考要依据课标,科学设计命题内容,增强基础性和综合性。2020年《深化新时代教育评价改革总体方案》进一步要求高考题要改变固化的题型,增加试题开放性,减少死记硬背、“机械刷题”现象,力求突出对学科素养、关键能力的考查,增加应用性、创新性。

针对2023年安徽、云南、黑龙江和吉林等多省高考考生使用新课标参加老高考的情况,为加强教考衔接,实现平稳过渡,教育部教育考试院命制了适应性测试卷,以帮助学生适应新高考改革的要求。这份试卷给一线师生提供了一些备考信息和方向。

光合作用在历年的高考卷中都是必考的考点,常以过程、原理、影响因素为考查方向,基于以上情况,笔者结合测试卷的34题,对吉林市地区学生关于光合作用的复习现状、作答难点、解题策略等方面进行分析,对复习的方向提出建议。

1.试题呈现

34.(12分)绿色植物的光合作用包括光反应和暗反应。回答下列问题。

(1)植物光合作用光反应的产物有ATP和NADPH等,其中NADPH在暗反应中的作用是________。

(2)H2O和CO2是植物进行光合作用的原料。设计实验验证光合作用释放的O2来源于H2O而不是CO2,简要写出实验思路和预期结果。

1.1 试题结构分析

该题以简练的语言考查光合作用的原理,还要求学生写出验证光合作用原料的实验思路,并预测结果。命题者注重生物学的学科本质,凸显实验学科的特点,借此题强化研究方法三个层次的落实。这类短小精悍的完整实验设计型试题,在近三年全国卷(10套)的高考题中占比达22.8%,出现率渐次提升,区分率很好。

从试题结构看,第一小问是考查NADPH的作用,这是该节新教材变化之一,贴近学情,是体现学业水平1的设问方式;第二小问是用教材小字的科学史为知识背景考查实验设计,是学业水平3层次的检测。这样的设计,让学生觉得熟悉,容易入手,既考查学科核心素养,又能以科学思维水平和语言表达能力拉开学生层次,凸显试题的教学导向作用。

1.2 试题信息分析

1.2.1符合课标要求,贴近新教材

2020年修订的课标中“2.2.3说明植物细胞的叶绿体从太阳光中获得能量,这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中,转换并储存为糖分子中的化学能”,这一概念在该题中得到体现充分:重视能量变化,以NADPH的作用强化教材变化;以物质变化的验证实验,引领教学方式转变,利用对经典实验的考查,开展实验分析的持续性评价,符合高考评价体系的要求,体现新课程改革对育人方式的改变。

1.2.2对科学研究方法重视

生物学是门实验科学,学科发展水平与实验技术水平息息相关。在该题设计上,命题者用简短的文字,检测学生的实验设计、材料选择等水平,符合高考试题的设计理念——重表达。

1.3 相似例题展示

与上题的设计理念相似,笔者曾在本地区模拟试题中命制同一考点的试题,借此说明学生对此类知识的掌握情况,以对本次试题答题做一预判。

下题以利用微生物光合作用生产清洁能源的实验研究为背景,重点考查学生运用光合作用图示信息阐述实验结果的能力,体现试题的应用性、创新性和开放性。

31.(12分)在几十亿年的进化过程中,部分植物和微生物形成了光合作用。许多科学家致力于人工重建和控制光合作用过程,生产清洁能源,这一计划被称为“我们这个时代的阿波罗计划”。回答下列问题:

(1)光合作用的化学反应包括①________和②________两个阶段。完成上述计划需要依次模拟这两个阶段。

(2)为了模拟①阶段的反应,科学家分离出了菠菜叶肉细胞的类囊体薄膜,以单层磷脂分子为基础构建成人工合成的微滴-TEM模块。该模块在光照条件下,可释放O2。TEM模块中吸收利用光能的物质是________,除了O2外,TEM模块还产生了________和NADPH。

(3)在光合作用过程中,①阶段产生的NADPH的作用是____________________。

(4)为了模拟②阶段的反应,科学家选择了一些酶和底物加入微滴中,构建如图1中的CETCH模块。在该模块中,CO2与底物结合后,经过一系列的反应生成有机物,该过程中发生的能量变化是________________________。

图1

(5)在适宜条件下用微滴进行实验,定期检测体系中制造的有机物的含量,结果如图2所示,请描述实验结果:_____________________________。

图2

1.3.1答题情况

参考人数是11 289,地区平均分6.49,区分度0.82,满分率3.11%,零分率3.61%。

1.3.2学情反馈

小题号得分错因分析启示11.64(2分)对光合作用的两个阶段和每个阶段的主要反应相混淆,如将光反应阶段答成水的光解,将暗反应答成C3的还原22.68(4分)光合色素错误高,一半是只写叶绿素,还有一部分是不能准确说明四种色素的分类层级关系。ATP基本正确语言不规范,或逻辑关系不清30.82(2分)其中一半的同学仅答出还原剂,得1分,此外10%丢分在表达不准确,有些同学答暗反应过程不熟悉教材41.03(2分)能量转化,学生丢分原因是审题不细,答出整个光合作用的能量转化,多写光能和热能阅读能力差,获取信息能力不足50.32(2分)缺少答题技巧,只答合成有机物,语言不够精练,语言组织词不达意,错别字明显,也有学生对实验结果和实验结论混淆实验分析能力弱,语言表述的训练不够

1.3.3难点归纳

前三问是基础题,立足于教材水平。尤其第三问,与本次测试题完全一致,正确率仅41%,体现学生对新教材增加的内容落实不够。

最后一问是实验结果分析题,模拟2021年海南高考题而创设,丢分严重与学生表达不规范有关。对曲线走势的描述,可按照因变量随自变量如何变化的模型进行阐述。一部分学生忽略了自变量(见图3),也有学生没有将两曲线进行比较,更有学生归纳了虚线的含义,并说出实验结论(见图4),这体现了学生对实验结果、实验结论等名词辨析不清。

图3

图4

2.教学误区

2.1 忽略教材变化

结合听课走访情况看,教师的思维转变呈现出不均衡的态势。部分老师沿袭旧教材内容讲解,如继续使用“[H]”或“还原氢”表示NADPH,不利于理解光暗反应之间的关系;部分教师仅停留在照本宣科的阶段,不能借助教材相关信息从能量转化角度引导学生理解NADPH为什么能储存能量;部分教师忽视科学史在构建概念中的实证作用,跳过或简化希尔反应和阿尔农实验,或教师代替学生直接说结论,忽视基于证据和逻辑的科学思维训练。以上教学思维停滞使教师难以把握教材改编的意图,致使教材的变化处没有很好落地,更重要的是难以实现学生科学思维的最优发展。

再如测试卷3题,也是注重教材变化,B、D选项融合了植物生命活动调节部分新增内容,对学生的要求较高。

3.光是绿色植物正常生命活动的必需条件,植物吸收不同颜色(波长)的光可产生不同的效果。下列相关说法错误的是

( )

A.分布在叶肉细胞叶绿体和液泡中的色素可影响叶片颜色

B.暗中萌发生长的玉米幼苗不含有叶绿素,不能吸收红光

C.离体叶绿体悬浮液在适当条件下照红光会发生放氧反应

D.蓝光能参与光合作用,也可作为信号调节植物生长发育

2.2 知识体系建构虚无化

本轮课改的一个重要学法指导是构建概念图。在阅卷过程中,学生在表达时出现名词的层级混乱问题,是对知识体系掌握不牢的表现。跨模块的知识整合命题时,对学生构建概念图能力的要求很高,建议在接下来的复习中尝试从不同层次上进行体系建构(概念图)等练习。

2.3 缺乏解题模型归纳

高三教学常常停留在试卷讲评上,学生一直处于被动接受状态,不能积极思维,更不会整理解题模型。实验类试题的考查常有结果分析、评价纠错和完整设计三类,都有特有的解题思维模式。实验设计类试题,又分为实验思路和实验步骤两种题型,前者解答时仅从实验自变量和因变量的设计进行阐述即可,重点考查思维品质;后者解答时需要详细将自变量及分组方法、无关变量处理,以及因变量的记录分析方法等阐述清楚,这类试题往往与教材关联度较大,呈现操作层面的考向。所以课堂教学模式的探寻很重要,教师要力争给学生思维启迪,引导学生归纳解题方法和模型,达到以一题解百题的效果。

3.复习策略

3.1 研究课标和教材变化

人教版教材《光合作用的原理和应用》一节有三个变化:“问题探讨”是源自真实植物工厂,引导知识应用性,并在课后“拓展应用”中要求学生分析优劣性。做到了前后呼应,引发学生思考,并使用文字表达观点,这在2021年海南卷21题已有体现;“本节聚焦”体现出知识的主干性,简化探究史,但突出研究实验的方法和结论,淡化化能合成,仅用小字举例说明该方式的存在;突出还原型辅酶Ⅱ在光反应和暗反应过程中的化学作用(含图示的变化)。

3.2 研究复习课型

高三复习的课型主要有专题复习课和试卷讲评课。

3.2.1专题复习课

专题复习是巩固必备知识、提升关键能力的关键环节,而核心概念是思维和探究的基础,概念之间联系只有在真实的情境中应用、自主探究中理解、合作学习中丰富才能真正建立起来。因此专题选择要围绕核心概念,专题设计要体现情境多元化、概念链条化、应用价值化。帮助学生找出解题的“瓶颈”,调动学生参与解题和总结解题模型;教学内容要做到知识有体系、思维有发展空间。

3.2.2试卷讲评课

一般流程是四步:课前统计分类→剖立意,找错因→修思维,成素养→拓展跟踪训练。成功的关键是要选题少而精,最多三个题,解题思维点拨到位,课后落实要追踪,确保落实。

由于现在全国各省的高考模式存在差异,试题的难易度、命制方向有显著差异,质量良莠不齐,急需老师择优使用,甚至自编试题。例下题:

据报道,美国华盛顿大学圣路易斯分校的研究人员找到了一种叫作集胞藻6803(一种蓝细菌)的微生物,其通过光合作用可生产出乙醇、氢、正丁醇、异丁醇和潜在的生物柴油。下列有关描述正确的是

( )

A.集胞藻6803光合作用的光反应阶段在叶绿体的类囊体薄膜上进行

B.集胞藻6803在生态系统的成分上说,属于分解者

C.和传统化工技术相比,该技术无论昼夜都能进行

D.通过培养集胞藻6803既能净化空气,又可提供能源物质

本题正确率58.97%。干扰项A误选率26.51%,原因是学生获取信息不足,对新的微生物没有分析就直接作答。针对以上问题可进行滚动训练,进一步提升主干知识的得分率。通过改变试题情境和设问,增加思维训练,打破思维定式,提升学生创新能力和表达能力。

新课程、新教材、新高考,一路走来,需要教师不停探索,相信这一轮课改中,教师理念和复习方式的更新,会助力人才培养。