构建逻辑链解决高考生物试题中的关联结构题

根据《深化新时代教育评价改革总体方案》的要求，高考生物试题发生了较大的变化。按SOLO分类理论，将学生的思维与表现分为前结构、单点结构、多点结构、关联结构和抽象扩展结构五个层次。关联结构类试题，题目有两个及以上知识点，通常是在复杂的综合情境中展现信息间的相互关联，要求学生能通过归纳、综合、推理来建立知识网络，分析考点解答问题。但目前，学生对于此类试题的解答存在以下问题：不理解题意、概念运用联系错误、思路混乱、缺乏思路分析。本文旨在通过对2023年河北省、北京市部分高考生物试题的分析，探索以构建逻辑链的方法，帮助学生解答关联结构类试题。一、利用题干文字信息，构建逻辑链仔细阅读题干文字信息，找出有关联的词用箭头连接，并在箭头上标注条件和相关性（文中构建的逻辑链中，“+”表示前后之间的关系为正相关；“－”表示前后之间的关系为负相关）。以2023年河北高考生物试题第6题为例：（2023年河北卷第6题，多选）哺乳动物的巨噬细胞吞噬、降解衰老的红细胞，获得的Fe2+通过膜上的铁输出蛋白（FPN）入血液，用于骨髓生成新的红细胞。肝脏分泌的铁调素可靶向降解FPN。炎症可以促进铁调素的合成。下列叙述不正确的是（）A.由Fe参与构成的血红蛋白具有运输功能B.衰老的红细胞被吞噬需要膜蛋白的参与C.去除铁调素编码基因，巨噬细胞会出现铁积累D.长期炎症可能会减少红细胞生成，进而导致贫血（一）根据主要信息，构建逻辑主链从题干的第一句话中找出有关联的词“巨噬细胞吞噬”“降解衰老红细胞”“Fe2+”“FPN”“血液”“新的红细胞”构建出主链（如图1）。（二）分析相关信息，补充支链题干第二句中，与主链相关的词语有“FPN”，通过“FPN”将主链的逻辑关系与支链中的“肝脏”“铁调素”连接起来；再由“铁调素”作为中间物质连接“炎症”与主链的关系，在图1的基础上构建出完整的逻辑链，如图2。本题考查的内容包括细胞的物质运输方式、细胞的衰老、血红蛋白的组成、功能以及Fe2+、FPN、铁调素与免疫、贫血之间的关系。对于A选项，只要知道血红蛋白的组成元素有Fe，血红蛋白能运输O2就可以判断A选项正确；衰老的细胞被吞噬涉及胞吞，在进行胞吞时，首先被吞的物质或结构要与膜上的蛋白质结合，然后引起这部分的膜内陷形成囊泡，因此B选项正确；这个逻辑链构建好后，就可以利用“巨噬细胞”“Fe2+”“铁调素”这条逻辑链解答C选项，在去除铁调素编码基因后，铁调素含量降低，对FPN的降解减少，Fe2+通过FPN进入血液，因此吞噬细胞中不会出现铁的积累，C选项错误；利用有“炎症”、“新的红细胞”的这条逻辑链解答D选项，长期炎症导致铁调素的合成增多，进而对FPN的降解增多，使FPN减少，不利于Fe2+进入血液，因此新的红细胞合成减少出现贫血，所以D选项正确。二、提取题中图表信息，构建逻辑链有的试题已经提供了关联图，但图中的信息太多，可通过提取问题中的相关信息，构建指向问题的逻辑链。以2023年北京卷第20题为例：（2023年北京卷第20题节选）学习以下材料，回答下面问题。调控植物细胞活性氧产生机制的新發现，能量代谢本质上是一系列氧化还原反应。在植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量代谢的重要场所。叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要。在细胞的氧化还原反应过程中会有活性氧产生，活性氧可以调控细胞代谢，并与细胞凋亡有关。我国科学家发现一个拟南芥突变体m（M基因突变为m基因），在受到长时间连续光照时，植株会出现因细胞凋亡而引起的叶片黄斑等表型。M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。与野生型相比，突变体m中M酶活性下降，脂肪酸含量显著降低。为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员以诱变剂处理突变体m，筛选不表现细胞凋亡，但仍保留m基因的突变株。通过对所获一系列突变体的详细解析，发现叶绿体中pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物I（催化有氧呼吸第三阶段的酶）等均参与细胞凋亡过程。由此揭示出一条活性氧产生的新途径（如图3）：A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入线粒体，在mMDH酶的作用下产生NADH（［H］）和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。在上述研究中，科学家从拟南芥突变体m入手，揭示出在叶绿体和线粒体之间存在着一条A酸-B酸循环途径。对A酸-B酸循环的进一步研究，将为探索植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。（2）结合文中图示分析，M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：_____，A酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。（4）本文拓展了高中教材中关于细胞器间协调配合的内容，请从细胞器间协作以维持稳态与平衡的角度加以概括说明___________。（一）提取图中主要信息，构建逻辑主链解答（2）主要考虑m基因、“长时间光照”、“细胞凋亡”的关联。根据题干“活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡”，找出图中与活性氧生成相关的物质“复合物I”“NADH”“B酸”“A酸”“mMDH”“pMDH”“M酶”，构建出逻辑主链。（二）联系问题，完善逻辑链第（4）中要求“从细胞器间协作维持稳定与平衡的角度”答题，联系题干中“A酸作为叶绿体氧化还原平衡的调节物质”完善A酸与B酸的逻辑关系，构建出完整的逻辑链，如图4。本题文字量大、图中信息多，考查的知识包括线粒体、叶绿体的功能以及两者之间的关系，活性氧与细胞代谢、细胞凋亡之间的联系，另外还从细胞这个最基本的生命系统层次考查了结构功能观和稳态平衡观。涉及的酶和其他物质的种类较多、关系复杂，如果直接从文字中提取信息，很难理清这些物质的关系，而图中又存在一些与答题无关的信息。因此把文字、图和问题结合后，构建一个答题的逻辑链在一定程度上可以将试题分解，降低试题的难度。利用逻辑链中发生在叶绿体中的物质的关系即可回答（2），当M基因突变为m基因后，M酶活性降低，参与转化为脂肪酸的NADH减少，同时长时间光照促进叶绿体产生了NADH，所以更多的NADH在pMDH的作用下将B酸转化为A酸，A酸转运到线粒体，最终诱发细胞凋亡；结合叶绿体、细胞质基质、线粒体中A酸和B酸之间的相互转化即可回答（4），根据题中要求从细胞器协作的角度回答，找到联系叶绿体和线粒体的物质A酸，利用逻辑链描述A酸的转移途径，即为在叶绿体中产生的A酸通过载体蛋白运输到线粒体，在线粒体中转化为B酸，又通过载体蛋白运输回叶绿体，从而维持A酸-B酸稳定与平衡。三、结合题目图文信息，构建逻辑链对于含有实验的试题来说，信息会出现在题干的文字和实验的结果中。先找出题干文字中的信息构建逻辑主链，再分析实验结果统计图补充逻辑链。以2023年河北卷第9题为例：（2023年河北卷第9题节选）采食减少是动物被感染后的适应性行为，可促进脂肪分解，产生β-羟基丁酸（BHB）为机体供能。研究者用流感病毒（IAV）感染小鼠，之后统计其采食量并测定血中葡萄糖和BHB水平，结果见图5。测定BHB对体外培养的CD4+T细胞（一种辅助性T细胞）增殖及分泌干扰素-γ水平的影响，结果见图6。已知干扰素-γ具有促免疫作用。回答下列问题：（4）小鼠感染期采食量下降有利于提高其免疫力。据图分析，其机理为___。（一）根据题干文字信息，构建逻辑主链由题干可知与“采食减少”有关联的信息包括“感染”“脂肪减少”“BHB”“供能”，根据这些信息构建逻辑主链，如图7。（二）结合实验结果，补充完善逻辑链分析实验结果，在培养液中添加BHB后与未添加的相比，CD4+T细胞数、干扰素-γ分泌量增加。另外，由所学知识已知CD4+T细胞数量增加也可以促进免疫，补充逻辑链，如图8。本题为实验探究题，考查的知识包括免疫调节、感染与脂肪分解、采食量之间的关系。同时考查学生的科学思维、实验探究能力和生命观念（适应观）。题目的文字部分涉及答题的信息主要是感染引起采食量下降，為解答（4）题还需要将采食减少与免疫力之间的逻辑关系理清楚，因此需要结合实验结果找到与免疫力有关的细胞CD4+T和物质干扰素-γ的变化，从而将小鼠感染与免疫力提高联系起来。第（4）中条件为“小鼠感染采食减少”，结果是免疫力提高。利用构建好的逻辑链就能比较清晰地理清其中的机理为，小鼠感染后采食减少，产生的BHB含量增加，一方面促进了CD4+T细胞增多，另一方面干扰素-γ分泌量增加，在这两个方面的共同作用下，机体的免疫力提高。综上所述，逻辑链的构建主要包括两个步骤：构建主链、补充支链，在构建主链时关键要找出与问题相关的关键信息，理清信息的因果关系并明确前后信息的相关性；支链主要通过对实验结果或问题中给出的条件进行分析，为答题对主链进行进一步的补充。通过构建逻辑链的方法可在一定程度上帮助学生解决答题思路混乱、概念运用联系错误的问题。但逻辑链的构建需要长时间的训练，这样的训练可能要分步进行。先指导学生补充教材中的概念图，在高一的新课教学时利用人