生物图表类试题破解策略

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  田奇林,生物特级教师,全国中小学名师,国家实验教学名师工作室核心组成员,教育部基础教育教研优秀论文终评专家,奥林匹克竞赛命题专家,“百家讲堂”主讲专家。
  近年来“能用文字、图表以及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容”和“能从课外材料中获取相关的生物学信息,并能运用这些信息,结合所学知识解决相关的生物学问题”的能力要求类试题在生物高考试题中已经占据半壁江山,成为高考的重中之重。现就高考复习时破解表格、概念图与坐标曲线类试题的策略作一探讨。
  一、破解表格类试题的策略
  表格类试题在高考中常以数据表格、过程表格、结果表格、材料表格及实验设计表格等形式出现,重点考查学生的识表、知识迁移、收集和整理数据资料等能力。
  1.数据表格题
  【例1】(2013浙江卷·30)为研究某植物对盐的耐受性,进行了不同盐浓度对其最大光合速率、呼吸速率及根相对电导率影响的实验,结果见下表。请据表分析回答:
  盐浓度
  (mmol·L-1) 最大光合速率
  (μmol CO2·m-2·s-1) 呼吸速率
  (μmol CO2·m-2·s-1) 根相对电导率(% )
  0(对照) 31.65 1.44 27.2
  100 36.59 1.37 26.9
  500 31.75 1.59 33.1
  900 14.45 2.63 71.3
  (注:相对电导率表示处理细胞与正常细胞渗出液体中的电解质含量之比,可反映细胞膜受损程度)
  (1)表中最大光合速率所对应的最小光强度称为
  。与低盐和对照相比,高盐浓度条件下,该植物积累有机物的量 ,原因是CO2被还原成 的量减少,最大光合速率下降;而且有机物分解增加, 上升。
  (2)与低盐和对照相比,高盐浓度条件下,根细胞膜受损,电解质外渗,使测定的 升高。同时,根细胞周围盐浓度增高,细胞会因 作用失水,造成植物萎蔫。
  (3)高盐浓度条件下,细胞失水导致叶片中的 增加,使气孔关闭,从而减少水分的散失。
  【答案】(1)光饱和点 减少 三碳糖 呼吸速率 (2)根相对电导率 渗透 (3)脱落酸
  【突破策略】破解数据表格类试题时要做到:
  (1)审准题意。一要准确确定表格设置的目的,行标题、列标题和数据标题的含义、单位以及围绕表格所作的各种文字说明及表后的备注性说明;二要弄清需要解决的问题。
  (2)信息整合转换。围绕问题重新审阅表格信息(弄清数据变化规律,如上升或下降;关注特殊数据,如最多、最少、平均、转折和“0”值;比较总结不同表格之间的异同),分析各行、各列、行内、行间、列内、列间的数据变化特点及原因,尽可能结合具体问题列出变量的关系式,将表格信息转换成文字信息并联系相关知识点,最终回扣设问。
  (3)组织答案。依据以上分析使用规范语言准确表达,学会借用教材中的经典语句,使用相关的生物学专业术语,切忌出现口语化语言和错别字。
  2.实验表格设计题
  【例2】(2013广东卷·29)某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。查阅资料后,安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图所示。
  (1)向发酵瓶中加入5 g酵母菌开始实验。发酵初期,通气阀①需要偶尔短时间打开,并在A通气口处打气,以利于 ;实验过程中,通气阀②需要偶尔短时间打开,目的是 。
  (2)第3天,取出少量发酵液,滴加含有 的浓硫酸溶液来检测酒精。
  (3)检测后发现,尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和pH适宜,但酒精含量(+)比预期低,他们展开了讨论,认为还有其他影响因素,如 ,请设计实验对此因素进行探究并预测实验结果(用表格形式呈现;用“+”表示酒精量,最高含量为“+++++”)。
  (4)请对预测的结果进行分析,并得出结论。
  【答案】(1)酵母菌生长和繁殖 释放CO2 (2)重铬酸钾 (3)发酵时间(酵母菌的量、通气时间/量/次数或含O2量或O2浓度)
  实验组 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
  发酵天数 3 4 5 6 7 8 9
  预测结果 + ++ +++ ++++ +++++ +++++ +++++
  (注:酵母菌加量为5 g,其他条件与图中所给条件相同)
  (4)预测结果中,发酵7天(或一定的时间)的产量已达到最高,大于7天(或一定的时间)酒精含量不再增加,可能原因是高浓度酒精抑制酵母菌活性或淀粉酶解物已被完全利用,因此在此装置和酵母菌加量为5 g时,最好的发酵时间是7天(或一定的时间)。
  【突破策略】生物学实验表格给学生呈现情境变化的问题材料,让学生把预设在新情境中的相关知识准确地表述出来,是一种适合对较高能力目标层次进行测试评价的题型。解题时要明确高中生物学实验表格的基本形式,表格通常包括:标题(表格名称)、表头、列标、行标、数据格。①②③合称为表头,⑤⑥分别为列标和行标、④为数据格。其中①是⑤区域的内容,通常表示实验组别或实验自变量的具体内容,②是④区域的内容,通常表示因变量测量指标的名称。③是⑥区域的内容,通常表示每个实验组内测量的次数或为同一实验组内不同个体或不同测量时间。④是②的具体化,为实验测量的具体数据。⑤是①的具体化,如A组、B组等。⑥是③的具体化,如第一次测量、第二次测量等。
  (1)确定表格标题。表格标题通常包含三个要素:自变量、实验对象、因变量,其表示方式为自变量对实验对象因变量的影响记录表。而变量可以从实验目的中提取,确定的方法是:实验要验证什么、要证明什么、要探究什么,什么就是自变量,什么后面所描述的就是因变量。   (2)确定表格表头、填写行标和列标。确定了相关变量后,把自变量具体体现或组别填写在图中的①处;根据试题确定表格列标。特别注意考虑对照实验的形式,是自身对照、条件对照、相互对照还是空白对照。若为自身对照,通常分为两组,即为变量控制前(对照组)和变量控制后(实验组);若为空白对照,其中一组为空白对照组;另一组为实验组。
  (3)弄清测量指标,完善表格表头。因变量的测量指标往往在实验步骤的最后一步有所提示,有的试题则需要从题干中加以提炼。
  (4)确定实验类型,填写预期结果。若为验证性实验,那么预期结果是唯一的且与实验目的是一致的,只需在图中④对应的单元格填入一种情况即可;若为探究性实验,那么预期结果不是唯一的,需要在图中④对应的单元格填入多种情况。预期结果并不是所有实验表格的设计都要求填写的。
  (5)如果同时研究两个自变量必须将两个自变量综合交叉在一个表中,切忌绘制成两个单表。如绘制探究酶保护剂浓度(0.02—0.06 mol/L)和提取液的pH(6.0—8.0)对木瓜蛋白酶提取效果的影响实验结果的记录表如下:
  酶活力(单位:U) 酶保护剂(mol/L)
  0.02 0.04 0.06
  提取液PH 6.0
  7.0
  8.0
  值得注意的是:无论是一种生命过程,还是一个实验流程,其结果都可以用表格的形式表示。表格信息就是相关试题中最重要的信息,分析结果时,首先要弄清表格的由来,然后根据生命过程的原理或实验的目的和原理,正确分析题中的设问。在解答材料表格题时必须通过阅读表格,理解表格中所表达的生物学内涵,简化转化有效信息为可利用的信息,并将其迁移到新情景中去解答问题。
  二、破解概念图与坐标曲线类试题的策略
  正确理解、分析生物学中以概念图与坐标曲线图等表达的内容和意义,并能用图表等多种表达形式准确地描述生物学现象和实验结果是当今高考生物学科中的一项重要能力要求。概念图与坐标曲线图不仅直观形象,且信息量大,覆盖面广,对学生能力的考查层次高,能很好地体现生物科学的学科特点,能较好反映学生的综合分析水平和灵活应变的能力。近几年生物高考中命题以图表曲线形式出现有逐年增多的趋势,应引起高度重视。
  1.概念图试题
  【例3】小杨同学将部分生物学知识归纳如下,其中正确的是
  物质流动 激素分泌调节
  A B
  血糖调节 能量流动
  C D
  【答案】AB
  【突破策略】(1)常见的概念图类试题有“节点连线型”和“集合层级型”。前者常用节点表示概念,连线表示两概念间存在某种关系;后者往往借助数学集合知识,考查对基本概念间某种关系(如并列或从属)的判定。
  (2)解答此类概念图试题,首先要从基本概念出发,准确把握概念的内涵和外延,并根据试题所反映的内容,提炼出与概念有关的信息,分析找出知识点间的内在联系,最后根据选项作出合理的判断。把握好概念及概念与概念间的关系是解答此类试题的关键。
  2.坐标曲线类试题
  【例4】(2013福建卷·26)为研究淹水时KNO3对甜樱桃根呼吸的影响,设四组盆栽甜樱桃,其中一组淹入清水,其余三组分别淹入不同浓度的KNO3溶液,保持液面高出盆土表面,每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率,结果如图。请回答:
  (1)细胞有氧呼吸生成CO2的场所是 ,分析图中A、B、C三点,可知在 点单位时间内与氧结合的[H]最多。
  (2)图中结果显示,淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有 作用,其中 mmol·L-1 的KNO3溶液作用效果最好。
  (3)淹水缺氧使地上部分和根系的生长均受到阻碍,地上部分叶色变黄,叶绿素含量减少,使光反应为暗反应提供的[H]和 减少;根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强,实验过程中能否改用 CO2作为检测有氧呼吸速率的指标?请分析说明 。
  【答案】(1)线粒体基质 A (2)减慢 30
  (3)ATP 不能,因为无氧呼吸也可产生CO2
  【突破策略】正确破解曲线坐标题的析题原则可分为识标、明点、析线三个步骤。
  (1)识标:弄清纵、横坐标的含义及它们之间的联系,这是解答此类习题的基础。
  (2)明点:坐标图上的曲线有些特殊点,如曲线的起点、转折点、曲线与纵横坐标以及其他曲线的交叉点等,它们隐含着某些限制条件或某些特殊的生物学含义,明确这些特殊点的含义是解答此类习题的关键。若为多重变化曲线坐标图,则应以行或列为单位进行对比、分析,揭示其变化趋势。
  (3)析线:根据纵、横坐标的含义可以得出:在一定范围内,随“横坐标的量”的增加,“纵坐标的量”逐渐增加或减小。超过一定范围后,随“横坐标的量”的增加,“纵坐标的量”减少或增加,或者达到某种平衡状态。从而揭示出各段曲线的变化趋势及其含义。若为多重变化曲线坐标图,则可先分析每一条曲线随横坐标变量的变化规律,再分析不同曲线变化的因果关系、先后关系,分别揭示其变化趋势,然后对比分析,找出符合题意的曲线、结论或者是教材中的结论性语言。
  值得一提的是:生物坐标曲线分析题主要考查学生对生物之间、生物与环境或某一生理活动中某种物质量的变化等有关的数值变量函数关系的理解和掌握情况。生物坐标曲线题可分为定性曲线和定量曲线,这些曲线都可分为单曲线和双曲线、多曲线。单曲线常表示某种生物的数量或某一生理过程与某一相关因素之间的关系,常有升曲线、降曲线、先升后降、先降后升和升降不断变化5大类。双曲线和多曲线指在一个坐标系中,有两条或两条以上的曲线,通常表示不同生物现象与多个因素之间的关系。解答此类试题时,首先要用分析单曲线的方法对每一条曲线进行分析,然后将多个曲线进行比较,找出它们的异同并分析原因。定量曲线在定性曲线的基础上,通过具体的数量更为准确表示生命活动与相关因素之间的关系,常伴随着一些生物量的计算,此类题难度较大。最常见的是光合作用和呼吸作用之间,无氧呼吸与有氧呼吸之间的生物量关系,细胞分裂过程中染色体与DNA的数量关系。
  3.多个变量的柱形图
  【例5】龙虾是极受欢迎的海鲜,在世界各地都有过度捞捕的危险。两位生物学家在加勒比海的安归拉岛调查龙虾种群和捕捞的情形时,量取龙虾的背甲长度(龙虾的大小)作分析,依照所得的资料做出四个图(a1、a2、b1、b2)。请根据调查结果,回答以下问题:
  (1)通过图 可以看出,龙虾的种群密度与栖息地质量 (有关或无关)。
  (2)通过图 可以看出,栖息地质量对龙虾生长的影响 (大或小)。
  (3)图b1和b2是根据甲地和乙地所采得的龙虾的背甲长度所做出的百分比分布图。甲地和乙地最多的“背甲长度值”分别是 。
  (4)根据图b1和b2可以看出, 地点的捕捞情形比较严重。判断的理由是 。
  【答案】(1)a1 有关 (2)a2 小 (3)50 mm、40 mm (4)乙 因为分布的曲线和甲地比较,数量高峰偏向左边,说明乙地点的大龙虾都被捕走了,导致平均背甲长度低于甲地
  【突破策略】柱形图相对复杂,解题的核心是要学会读图,读图时要深刻理解:自变量为横坐标,即随着横坐标的改变,每一种柱形图的走势如何,从而得出相关的结论;自变量为不同的观测指标,即当横坐标为某一定值时,看不同的柱形图之间有无差异,从而得出相关的结论。
  解题的关键:弄清纵横坐标的含义及坐标系中直方图所代表的意义,分析直方图所蕴藏的生物学信息;认真分析各变量之间的变化关系,找出各变量之间的内在联系;结合相关的生物学知识作更进一步的推理分析,善于进行图文转换和直方图与坐标图之间的转换。
  能否破解表格、概念图与坐标曲线类试题事关高考的成败,因此,一方面要通读教材,学会用教材中的语言组织答案;另一方面要学会紧扣背景材料中的信息建构不同的图表模型或数学模型。
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