实验中学苏琼- 逻辑推理在代谢信息题中的应用及启示,研究成果,名师工作室,武昌教育研训网

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实验中学苏琼- 逻辑推理在代谢信息题中的应用及启示

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近年高考细胞代谢部分的试题往往以新情境中的实验为背景，试题呈现形式为文本、图像、数据三类信息相结合。入手的困难在于如何短时间准确获取有效信息，答题存在的问题是不能准确建立原因与结果的逻辑关系，对生理过程分析不准确。

而逻辑推理能力的培养是高中生物教学目标之一，考试说明对此作的要求是“能运用所学的知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理、作出合理的判断或得出正确的结论。”

本文将结合实例介绍如何获取信息，进行逻辑推理突破代谢信息题。

一、简单推理

【例一】（2010广东理综）下图是植物根从土壤中吸收某矿质离子示意图。据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为（）

A．自由扩散

B．协助扩散

C．主动运输

D．被动运输

【解析】

这题是由图中有关条件的信息对生理过程进行正向推理。

【答案】C

【例二】（2008宁夏理综）为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是（）

A．光照、有空气、临时装片中无NaHCO₃稀溶液

B．光照、无空气、临时装片中有NaHCO₃稀溶液

C．黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO₃稀溶液

D．黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO₃稀溶液

【解析】

由放氧这一结果入手推出生理过程光合作用及其主要条件CO₂、光，因为观测指标是好氧细菌分布，所以装片必须排除空气干扰，那么 CO₂不能由空气提供只能由NaHCO₃稀溶液提供。这题是由题干中有关结果的信息对生理过程和条件进行的逆向推理。

【答案】B

二、复合推理

【例三】（2008大纲全国改编）缺氧条件下，根对矿质元素的吸收量，原因是。

【解析】

由某些条件，推出相应生理过程和结果，此结果又是另一个生理过程的条件，再推出下一个生理过程和结果，简单推理之间就构建成复合推理。建立条件与结果的直接及间接逻辑关系后再组织语言回答原因分析类设问，就会准确而无疏漏了。

【答案】减少主动运输需要能量，缺氧时根细胞呼吸作用降低，产生能量减少。

三、消除定式，挖掘新情景中的信息推理

【例四】（2011大纲全国缩编）为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。回答问题：

编号	组1	组2	组3	组4	组5	组6	组7	组8
处理	葡萄糖溶液浸泡溶液中通入空气		葡萄糖溶液浸泡溶液中通入CO₂和N₂		蒸馏水浸泡水中通入空气		蒸馏水浸泡水中通入CO₂和N₂
处理	光照	黑暗	光照	黑暗	光照	黑暗	光照	黑暗
检测结果	有淀粉	有淀粉	有淀粉	无淀粉	有淀粉	无淀粉	有淀粉	无淀粉

（1）组2叶片中合成淀粉的原料是，直接能源物质是，后者是通过产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是。

（2）如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中（有、无）淀粉。

【解析】由表格可提取有关条件和结果的信息，但条件信息相对复杂，可选择从相对简单的结果入手推理。

组1、组3、组5、组7的条件与以上推理相符，组2的条件与以上推理不相符，说明题干所给条件不是组2淀粉生成直接条件,还有与此结果直接相关的条件和生理过程。到哪里寻找？那么消除定式，挖掘新情景中的信息尤为重要。此题提示我们设问中也可能有关于条件、生理过程或结果的信息, 由设问进行组2的推理如下;

组4条件与组2相比没有氧气，叶片不能进行有氧呼吸，淀粉的合成缺少ATP。组7的条件改成只通入N2，则既因无CO₂不满足光合作用的条件，也因缺少ATP不满足物质合成的条件，所以无法合成淀粉。

【答案】（1）葡萄糖 ATP 有氧呼吸组4叶片不能进行有氧呼吸，淀粉的合成缺少ATP （2）无

【例五】（2013全国新课标卷缩编）某油料作物种子中脂肪含量为种子干重的70%。某研究小组将种子置于温度、蒸馏水、通气等条件适宜的黑暗环境中培养，定期检查萌发种子（含幼苗）的脂肪含量和干重，结果表明：脂肪含量逐渐减少，到第11d时减少了90%，干重变化如图所示。

(1)实验过程中，导致萌发种子干重增加的主要元素是（填“C”“N”或“O”）。

(2)实验第11 d后，如果要使萌发种子（含幼苗）的干重增加，必须提供的条件是和。

【解析】

由条件和结果入手推理生理过程，黑暗无光合作用排除C，蒸馏水无矿质元素排除N,从而确定干重增加是由于脂肪水解或进一步物质转化，只能是O。此题提示条件不仅指环境条件，还包括常见材料条件，比如题中萌发种子，应对其生理代谢有所了解。

由结果11天后干重增加可推理生理过程必须有光合作用，光合作用直接条件是CO₂、光、水、色素、酶，间接条件是矿质元素离子，这里包含复合推理。

【答案】（1）O（2）所需的矿质元素离子

四、复习策略和启示

1、信息获取策略

解答考题最关键的是获取信息。这就要解决两个问题：一是什么样的信息是与解题相关的，是有效信息？从上例习题教学不难看出：与条件、结果以及生理过程相关的信息才是顺利进行逻辑推理进而解题的有效信息。二是从哪里获取信息？信息除了在熟悉的题干中，还可以在表格、坐标曲线或示意图中，这一类往往需要图文转换，更不要忽视的是当题干和图表信息都不足以解答试题时，还要学会尝试从设问中提取隐藏信息，上一题的设问极有可能就是下一题答题的“钥匙”。如在上例中分析得出淀粉的合成除了熟悉的光合作用还有其他的生理过程，这就需要通过设问中的信息获知。

2、难点突破策略

高考题中常见的一种设问方式也是最没把握答好的就是原因分析。要想回答得准确到位，抓住关键词是困难的。如何才能有效突破这个难点？

2．1牢固掌握细胞代谢的生理过程和相关规律是突破难点的基础

关于细胞代谢的生理过程，应该牢固掌握它们进行的充分必要条件及产生的结果。从而准确分析当条件改变时，生理过程的变化，结果的变化。以下将重点的生理过程和相应主要条件、结果归纳如下作为参考。

主要环境条件	生理过程	结果
顺相对含量梯度、不耗能、不需载体	自由扩散	水、CO2、O2、甘油、苯、乙醇等物质跨膜运输
顺相对含量梯度、不耗能、需载体	协助扩散	葡萄糖等物质顺浓度的跨膜运输
逆相对含量梯度、耗能、需载体	主动运输	离子、氨基酸、核苷酸的物质的跨膜运输
半透膜、半透膜两侧浓度差	渗透作用	溶剂分子透过半透膜
细胞液浓度小于外界溶液浓度、伸缩性原生质层大于细胞壁	渗透作用	质壁分离
高温、干旱	保卫细胞渗透作用失水气孔关闭	CO₂进入细胞减少
CO₂、H₂O、光、色素、酶	光合作用	O₂、（C H₂O）
H₂O、光、色素、酶	光反应	O₂、﹝H﹞、ATP
Pi、ADP、能量、酶	ATP的合成	ATP
﹝H﹞、ATP、CO₂、酶	暗反应	（C H₂O）
CO₂、C₅、酶	二氧化碳的固定	C₃
C₃、﹝H﹞、ATP、酶	C₃的还原	（C H₂O）
矿质元素等	物质合成	色素、酶、ATP、NADPH等
化学能、CO₂、H₂O、酶（硝化细菌等）	化能合成	（C H₂O）
（C H₂O）、O₂、酶	有氧呼吸	CO₂、H₂O、能量
（C H₂O）、无O₂、酶	无氧呼吸	乳酸∕（酒精、CO₂）、能量
（C H₂O）、酶	有氧∕无氧呼吸第一阶段	丙酮酸、﹝H﹞
丙酮酸、H₂O、酶	有氧呼吸第二阶段	CO₂、﹝H﹞、能量
﹝H﹞、O₂、酶	有氧呼吸第三阶段	H₂O、能量
丙酮酸、﹝H﹞	无氧呼吸第二阶段	乳酸∕（酒精、CO₂）、
小分子物质、ATP、酶	物质合成	大分子物质
活细胞	病毒增值	大量病毒

条件不仅包括环境条件，还包括材料条件，归纳如下作为参考。

材料条件	生理过程
气体、脂溶性物质	自由扩散
分泌蛋白、神经递质	胞吐
大分子	胞吞
生长素	主动运输
萌发的种子	先吸胀作用吸水后渗透作用吸水、大分子水解、物质转化（从胚乳或子叶到胚）、细胞呼吸，长出叶后开始光合作用
结果期的植物	光合作用、呼吸作用、光合产物从叶中输出到果实、某些大分子物质合成

2．2培养良好的逻辑推理能力是突破难点的关键

学生们在数学中系统学过逻辑推理，它是由一个或几个已知的判断，推导出一个未知的结论的思维过程。可以用公式表述为：如果P，那么Q。细胞代谢中P和Q就是在条件、生理过程、结果三者之间相互推导。解题步骤可归纳为提取信息（有关条件、过程或结果的信息）→进行推理→寻找隐藏信息→完善推理。还可以尝试归纳其他专题高考试题（比如遗传专题、调节专题，生态专题，甚至实验专题）中常见的条件、过程和结果，运用逻辑推理模型去突破难点问题。