综合素养视角下的一轮复习实例——2023年全国甲卷第4题分析及启示

李慧蓉

(四川省宜宾市第一中学校)

1.试题及分析

【试题】(2023年全国甲卷,第4题)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验,探究蔗糖溶液,清水处理外表皮后,外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是

(C)

A

B

C

D

【分析】本题以植物细胞的吸水和失水这一常规实验及其拓展实验为试题情境,考查学生的结构与功能观、科学思维、科学探究能力。重点考查对照实验的思想和构建相应的数学模型的能力。

必备知识：(1)原生质层的伸缩性比较大,细胞壁的伸缩性比较小;(2)原生质体体积小于细胞体积;(3)当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,植物细胞会通过渗透作用失水,细胞液浓度升高,细胞体积、原生质体体积相对于正常状态时(对照组)减小;当外界溶液浓度小于细胞液浓度时,植物细胞会通过渗透作用吸水,但由于细胞壁伸缩性较小,对细胞有保护作用,细胞液浓度降低,细胞体积、原生质体体积相对于正常状态时(对照组)略微增大;当外界溶液浓度等于细胞液浓度时,植物细胞与外界溶液处于渗透平衡,细胞液浓度不变,细胞体积、原生质体体积相对于正常状态时(对照组)不变。

关键能力：(1)信息获取能力:关注横纵坐标的生物学含义,选项A和B、选项C和D的自变量相同,选项A和C、选项B和D的因变量相同;由题干获取原生质体的概念。(2)科学探究能力:明确对照组的作用和对照类型,准确判断对照组和实验组,根据基础知识,运用演绎推理,预期实验结果。A、B选项的对照类型为自身对照,对照组均为相应溶液处理前,以此作为判断因变量走势的依据;C、D选项的对照类型为相互对照,均以与细胞液等渗溶液的蔗糖浓度时的数值(假设为X0)所对应的体积(假设为V0)或细胞液浓度(c0,c表示物质的量浓度)为参照,将横坐标分为向左和向右两个方向来分析。

各个选项的数学建模分析如图1和图2(图中的箭头表示分析实验结果时曲线走势与横坐标的方向的关系)。

图1 选项A和B的分析模型

图2 选项C和D的分析模型

2.对一轮复习的备考启示

2.1 构建知识网络,促进综合素养的达成

一轮复习时,可将植物细胞和动物细胞的吸水和失水整合在一起,要求学生运用比较与分类、分析与综合的科学思维融通相关知识,进一步形成结构与功能观、系统观等生命观念;通过实验设计等活动,发展学生的科学探究能力和语言表达能力;通过分析该部分内容在生产生活中的应用,并在课堂上展示我国科学家在改造盐碱地、增大可耕作面积所做的工作和成果的视频,培养学生的国家安全观意识,提升社会责任感,同时也看到我国治理盐碱地的思路由改造盐碱地适应植物,调整为选育耐盐碱地植物以适应盐碱地,要求学生结合已学的遗传育种知识,提出培育耐盐碱地植物的育种方法,培养学生的批判性思维(图3)。

图3

2.2 同类高考试题汇编用于变式练习,强化科学思维和科学探究

练习1.(2022年全国甲卷,第2题)植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞,分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中,当水分交换达到平衡时观察到:①细胞a未发生变化;②细胞b体积增大;③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换,下列关于这一实验的叙述,不合理的是

( )

A.水分交换前,细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度

B.水分交换前,细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c

C.水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度

D.水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度

练习2.(2022年湖南卷,第10题)原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌,其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是

( )

甲组:0.3 mol/L NaCl

乙组:1.0 mol/L NaCl

丙组:1.5 mol/L NaCl

A.甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离,表明细胞中NaCl浓度≥0.3 mol/L

B.乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离,处理解除后细胞即可发生质壁分离复原

C.该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加

D.若将该菌先65℃水浴灭活后,再用NaCl溶液处理,原生质体表面积无变化

练习3.(2021年广东卷,第13题)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片,观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,如图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是

( )

A.比较保卫细胞细胞液浓度,③处理后>①处理后

B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中

C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞

D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③

练习4.(2020年新课标Ⅱ卷,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】1.C 2.B 3.A 4.D

2017年新课标Ⅱ卷第4题、2014年新课标Ⅱ卷第4题、2014年大纲卷第32题、2011年新课标卷第4题等可做备用练习。

2.3 关注历年高考试题未考查的命题角度,命制或改编试题,考查学生综合素养

(原创)盐地碱蓬是一种高度耐盐碱、耐寒、耐旱、耐涝、耐高温,高度吸纳集聚盐碱于体,富蛋白,种子富含油脂,单品种可以达上百万亩面积,且富有生态、环境和景观效益的奇葩植物。如图是在夏季晴朗的白天,该植物光合作用强度的曲线图。回答下列问题:

(1)从植物细胞吸水和失水的角度,推测盐地碱蓬耐盐碱的可能原因是______________________。

(2)BC段光合作用强度明显下降的现象称为光合午休,其原因是高温、低湿引起保卫细胞失水,气孔开度减小,________供应不足,暗反应速率下降,进而引起光合速率下降。若以气孔开度为检测指标,请设计实验来验证光合午休现象的存在。(简要写出实验思路并预期结果)

(3)盐地碱蓬根、茎、叶均可用于做家禽家畜的饲料,当年种植后即可将盐碱地变为生态景观,这体现生物多样性的________价值。

(4)我国科学家使用秋水仙素获得染色体增加1倍的盐地碱蓬新品种,这一育种方法的原理是____________________。该新品种植株的特点是_______________________。

【试题评析】本题命题思路来自2021年全国乙卷第29题;命题素材来自人教版2019版必修1《分子与细胞》106页、2021年4月22日科技日报文章《世界地球日:奇葩植物碱蓬使盐碱地变景观》、一种盐生蔬菜碱蓬的育种方法(https:∥www.zhuanlichaxun.net/p-7010217.html)、中央广播电视总台央视新闻2023年5月13日《如何搞好特色农业,总书记划重点》。命题背景源自2023年5月9日国家盐碱地综合利用技术创新中心在东营揭牌成立。

本题以盐地碱蓬这种耐盐碱植物的耐盐碱原理、培育耐盐碱作物的育种方法、光合作用特点、在生产中的应用为情境,联系生产实际,培养学生劳动意识,关注社会热点,明确自己的责任与担当。

试题体现基础性、综合性、应用性和创新性,落实结构与功能观等生命观念、科学思维、科学探究、社会责任综合素养的考查。