试题情境是实现考查目标的载体,其合理创设能有效激发考生思考作答。结合生物学的学科特点,生物学试题的任务情境包括3类:生活、学习和实践情境,科学实验和科学探究情境,生命科学史情境。
生活、学习和实践情境是指学生日常生活中或社会实践中常见的生物学相关现象或问题。
例如,太阳光能通过绿色植物转化为支撑生命活动所需的化学能;设施农业、施肥、浇水等栽培措施与植物生长发育、产量的关系;细胞、染色体、DNA模型构建;物理、生物或化学因素导致的突变;生物个体的来源和延续;不同疾病(含遗传病)的表现和可能的病因;劳动或运动时机体对水分、盐分的调节;动物机体遇到刺激后发生的反射;营养物质、激素、抗生素等物质与人体健康的关系;动植物的结构与功能的关系;生态系统中的动植物种类、分布和调查方法等。
利用这些熟悉的生物学现象或事实作为试题的情境,提出问题,引发学生思考,有利于帮助学生增强热爱生活、珍爱生命、热爱自然、崇尚科学的意识。
例1 [2023·新课标卷·第32题]人在运动时会发生一系列生理变化,机体可通过神经调节和体液调节维持内环境的稳态。回答下列问题。
(1)运动时,某种自主神经的活动占优势使心跳加快,这种自主神经是 。
(2)剧烈运动时,机体耗氧量增加、葡萄糖氧化分解产生大量CO2,CO2进入血液使呼吸运动加快。CO2使呼吸运动加快的原因是 。
(3)运动时葡萄糖消耗加快,胰高血糖素等激素分泌增加,以维持血糖相对稳定。胰高血糖素在升高血糖浓度方面所起的作用是 。
(4)运动中出汗失水导致细胞外液渗透压升高,垂体释放的某种激素增加,促进肾小管、集合管对水的重吸收,该激素是 。若大量失水使细胞外液量减少以及血钠含量降低时,可使醛固酮分泌增加。醛固酮的主要生理功能是 。
【答案】
(1)交感神经
(2)体液中CO2增加刺激相关感受器,通过神经系统引起呼吸运动加快
(3)促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖
(4)抗利尿激素 促进肾小管、集合管对钠离子的重吸收
【解析】
(1)自主神经包括交感神经和副交感神经,运动时,交感神经的活动占优势,表现为心跳加快,支气管扩张,但胃肠的蠕动和消化腺的分泌活动减弱。
(2)人体的呼吸中枢位于脑干,剧烈运动时,人体的呼吸频率会加快,呼吸作用增强,血液中CO2增多,刺激感受器产生兴奋,并传至呼吸中枢,导致呼吸加深、加快,肺的通气量增加,排出体内过多的CO2。
(3)胰高血糖素是机体中能够升高血糖的激素之一,该激素主要作用于肝脏,促进肝糖原分解成葡萄糖进入血液,促进非糖物质转变成葡萄糖,使血糖回升到正常水平。
(4)细胞外液渗透压升高时,抗利尿激素分泌增多,可以促进肾小管、集合管对水的重吸收,使渗透压恢复正常。醛固酮是由肾上腺皮质分泌的一种激素,其主要生理功能是促进肾小管和集合管对Na+的重吸收,维持血钠含量的平衡。
生物学实验在生物学的发展中具有重要的作用,培养学生实验能力和科学探究精神是生物学科考试的重要内容。科学实验和科学探究的情境主要来自真实的生物学研究的内容以及由这些内容进行知识迁移设定的情境或提出的问题。
例如,根据植物细胞质壁分离的探究实验,提出实验材料的替代、实验结果的分析等新情境;对影响酶活性的因素进行探究,并应用于指导生产实践;根据细菌转化证明DNA是遗传物质的实验,建立其与现代基因工程概念的关联;根据遗传学普适性规律,对生产实践中的特定品种需求提出研究方案;对动植物的性状作出预测;对某些人类遗传病的发病作出预判,并对其预防提出合理的建议;根据群落演替的一般规律,对生态修复提出合理建议。
利用这些学习过的现象或问题作为试题情境,在考查学生科学探究能力的同时,又能激发学生科学探究的热情,有助于培养学生严谨的科学态度和勇于探索的科学精神。
例2[2023·全国甲卷·第29题]某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中,给该叶绿体悬浮液照光后有糖产生。回答下列问题。
(1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料,若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离,可以采用的方法是 (答出1种即可)。叶绿体中光合色素分布在 上,其中类胡萝卜素主要吸收 (填“蓝紫光”“红光”或“绿光”)。
(2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后,加入缓冲液形成悬浮液,发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖,原因是 。
(3)叶片进行光合作用时,叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在,简要写出实验思路和预期结果。
【答案】
(1)差速离心法 类囊体薄膜 蓝紫光
(2)黑暗条件下不能进行光反应,不能产生暗反应所需要的NADPH和ATP
(3)实验思路:分离叶绿体,用碘液进行显色反应。预期结果:反应结果显蓝色。
【解析】
(1)植物细胞器的分离常用差速离心法,叶绿体中的光合色素分布在类囊体薄膜上,光合色素中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
(2)光合作用的光反应和暗反应同时进行,黑暗条件下光反应不能进行,无法为暗反应提供原料,暗反应无法进行,糖类不能生成。
(3)本小问主要考查光合作用产物有淀粉,并在叶绿体中,需要将叶绿体提取出来并用碘液检测其中是否存在淀粉。
生命科学史述说生物学科发展的脉络轨迹,是生物学知识体系的重要组成成分,含有丰富的生物学知识、生物学研究思路方法以及独特的社会价值。生命科学史也是一部人类适应自然、认识自然、利用自然和改造自然的历史。
例如,DNA双螺旋结构的发现使生物学研究进入分子生物学时代,在认识自然的历程中迈出重要的一步;基因工程的建立实现定向改造生物学特性的目标,可通过DNA重组和定向编辑技术使生物体获得新的遗传特性,提高生物技术在农业生产、生物医药中的工作效率。
用生命科学史中的重要事件作为试题情境,使学生能够在科学研究精神和科学研究方法方面得到启迪,学会继承、借鉴和创新。
例3[2023·广东卷·第5题]科学理论随人类认知的深入会不断被修正和补充,下列叙述错误的是( )
A.新细胞产生方式的发现是对细胞学说的修正
B.自然选择学说的提出是对共同由来学说的修正
C. RNA逆转录现象的发现是对中心法则的补充
D.具催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充
【答案】B
【解析】细胞学说主要由施莱登和施旺建立,魏尔肖总结出“细胞通过分裂产生新细胞”是对细胞学说的修正和补充,A项正确。达尔文的生物进化论主要由两大学说组成:共同由来学说和自然选择学说。共同由来学说指出,地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的;自然选择学说揭示了生物进化的机制,解释了适应的形成和物种形成的原因。二者之间没有修正和补充的关系,B项错误。中心法则最初的内容是遗传信息可以从DNA流向DNA(DNA复制),也可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质(转录和翻译)。随着研究的不断深入,科学家发现少数生物(如一些RNA病毒)的遗传信息可以从RNA流向RNA(RNA的复制)以及从RNA流向DNA(逆转录),对中心法则进行了补充,C项正确。美国科学家萨姆纳最先证明了酶是蛋白质,在20世纪80年代,美国科学家切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有催化功能,这一发现对酶化学本质的认识进行了补充,D项正确。
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