對2011年普通高考理科綜合能力測試(全國新課標卷)第29題的部分答案和命題立意存有疑問。
1 試題
29．(9分)在光照等適宜條件下，將培養在CO2濃度為1%環境中的某植物迅速轉移到CO2濃度為0．003%的環境中，其葉片暗反應中C3和C5化合物微摩爾濃度的變化趨勢如圖1。
回答問題：
(1)圖中物質A是C3化合物。
(2)在CO2濃度為1%的環境中,物質B的濃度比物質A的濃度低,原因是＿＿＿＿＿＿＿＿；
將CO2濃度迅速降低到0．003%后,物質B的濃度升高的原因是CO2的濃度突然降低時,C5化合物的合成速率暫時不變,消耗速率卻減慢,導致C5化合物積累。
(3)若使該植物繼續處于CO2濃度為0．003%的環境中,暗反應中C3和C5化合物濃度達到穩定時,物質A的濃度比物質B的濃度＿＿＿(“高”,“低”)。
(4)CO2濃度為0．003%時,該植物光合速率最大時所需的光照強度比CO2濃度為1%時的低，原因是CO2濃度低時,暗反應強度低,所需ATP和[H]少。
2 對試題的疑問
2．1 對第29(2)題第一空的疑問 該空的答案為“暗反應速率在該環境中達到穩定，即C3和C5化合物含量穩定。根據暗反應的特點，此時C3化合物的分子數是C5化合物的2倍”。按照這一答案,該題好像是考察對“暗反應達到平衡穩定時,C3化合物的分子數是C5化合物分子數的2倍”這一知識點的識記。據來自閱卷老師的消息,湖南考生,沒有一人按這一預設答案作答�！鞍捣磻_到平衡穩定時,C3化合物的分子數是C5化合物分子數的2倍”,這是學生應該要知道的且正確的一個知識點嗎?
若該題屬實驗資料分析型,對該空也會生出疑問。
1%CO2濃度的環境是實驗條件,并非植物真實的生活環境。此時的C3化合物和C5化合物含量的大小關系能否反映植物在長期適應的真實生活環境里的葉片暗反應中C3化合物和C5化合物含量?能否作為答第(3)小題的依據?
在CO2濃度為1%的環境中,物質B的濃度比物質A的濃度低,可看作實測數據。從哪里獲知“根據暗反應的特點,此時C3化合物的分子數是C5化合物的2倍”?進而解釋物質A的濃度比物質B的濃度高的原因。
C3和C5化合物含量達到穩定是暗反應達到平衡的標志,從中學教材中的暗反應圖解(圖2)來看,達到平衡的條件應是:C3化合物的生成量與消耗量相等,C5化合物的生成量與消耗量相等，且前者是后者的2倍。此時葉片暗反應中C3化合物的分子數為C5化合物的2倍,并非達到平衡的必要條件。通過媒體發布的試題答案中的觀點“暗反應速率達到穩定,即C3和C5化合物含量穩定時,C3化合物的分子數是C5化合物的2倍”,不一定成立。
CO2濃度為1%的環境中,物質B的濃度為什么比物質A的濃度低？考生是解釋不清的。湖南省評卷細則中的答案要點為“C5化合物(B)與CO2相結合,生成C3(A)或直接寫反應式C5+ CO2→C3”。這是意識到試題存在問題的情況下給出的不是答案的答案。
2．2 對第29(3)小題的疑問 不了解該大題400s之后的實驗數據,憑所謂的知識或生物學觀念,對第29(3)題,可以從不同角度推測出不同答案。
2．2．1 可以填“高”的理由與疑問 植物細胞內的代謝具有反饋調節機制,能夠維持代謝平衡。受到外界環境變化的影響,細胞代謝有所變化,細胞內多種化學物質的含量發生波動,但最終恢復或接近原來的平衡狀態。第(3)小題應填“高”,試題答案如此。
如果第(3)小題填“高”，題圖中400秒后的曲線應發生轉折,A曲線升高或B曲線繼續明顯下降,或兩者都發生。中學師生又根據什么應該知道的知識或應該具備的能力去推測兩曲線在400秒以后的轉折性變化而確信自己的判斷呢?
2．2．2 可以填“低”的理由與疑問 外界環境的變化,破壞細胞內原來的代謝平衡,也可以達到新的平衡。從某一時刻開始,產生多少C3化合物,就消耗多少C3化合物[用于(CH2O)和C5化合物的合成],產生C3化合物需要多少C5化合物就合成多少C5化合物,就達到平衡了。什么時候達到新的平衡?新的平衡狀態下C3化合物和C5化合物的數量關系怎樣？要靠實驗數據來說明。題圖中400秒附近的曲線有趨于穩定之勢(就算曲線末端有點上翹,還可看作穩定中的小范圍波動，即穩定是一種動態平衡),學生答第(3)小題也可以填“低”。
怎樣認定兩種二氧化碳濃度下的平衡狀態相似?如果兩種二氧化碳濃度下的平衡狀態不相同,又怎樣教學生推測新的平衡狀態?
3 對CO2濃度變化影響暗反應中C3化合物和C5化合物相對含量變化的猜測之一
CO2濃度降低時,C3化合物生成量減少,易被消耗掉,濃度偏低；此時對C5化合物的消耗減少,C5化合物濃度升高。一段時間后又達到平衡時,C5化合物濃度受反饋調節的影響有所降低,但如果仍然維持在較高水平,從化學反應平衡移動原理分析,或許有利于利用低濃度的CO2,能增強植物對低濃度CO2環境的適應性。
4 結論
“暗反應達到平衡穩定時有C3化合物的分子數為C5化合物分子數的2倍的特點”是否可信為釋疑的關鍵。筆者使用的中學教材、教參及大學教材都沒有指明暗反應有這一“特點”,不少教師沒有注意到、也不理解這個“特點”。 顯然,此題的命題內在邏輯性不是很清晰,問題的指向性也非十分明確,給學生答題和教師講評帶來了困惑。
鳴謝：湖南省教育科學院董仲文老師審閱本文，基本贊同文中觀點并提出很好的建議！
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