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核心素养视域下高考生物学柱形图试题分析及教学启示
□广东省吴川市教师发展中心 梁健红 广东省深圳市聚龙科学中学 徐炳威

 

表1:2022年高考柱形图信息类情境试题分析



表2:2023年高考柱形图信息类情境试题分析



表3:2024年高考柱形图信息类情境试题分析



表4:2022—2024年高考柱形图信息类试题统计


图1



图2



图3-1


图3-2



图4

  摘要:本研究对2022—2024年北京卷、江苏卷、湖南卷和广东卷中柱形图信息类高考真题进行横向比较,从考查内容、考查要求及核心素养等维度展开分析。同时,以2024年高考生物学广东卷为例,深入探讨柱形图信息类试题的解题策略与方法。通过系统分析此类试题的命题特点和备考策略,解析生物学高考试题如何以柱形图信息类试题为载体发展学生的核心素养,旨在为生物学高考备考提供参考。
   关键词:高考生物学;柱形图信息类试题;核心素养;解题策略
   一、引言
  随着《中国高考评价体系》的深入推进,教育部考试中心严格遵循《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》要求,强调通过真实、科学的问题情境考查学生的学科核心素养。在此背景下,高考生物学试题命制更加注重以情境为载体,综合评估考生获取信息、处理信息的能力,以及分析问题、解决问题的实践能力。
  情境信息类试题作为重要的考查形式,涵盖文字信息类、图表信息类(包括曲线图、柱形图、表格等)和过程模式图信息类等多种类型。这类试题通常具有“新情境、旧知识”的典型特征,即通过创设新颖的问题情境,考查学生对学科主干知识的迁移应用能力。其中,柱形图信息类试题在近年高考试题中尤为常见。
   二、试题考查的内容及核心素养维度
  以下是对2022—2024年北京、湖南、江苏和广东四个地区高考试题从试题来源、考查内容、考查要求以及核心素养方面的分析与分类(见表1至表4):
  在近三年的生物学高考试卷中,柱形图信息类试题的考查呈现以下趋势:
  (一)北京卷:年均考查3道题,但2024年全部以非选择题形式出现。
  (二)湖南卷、江苏卷:试题总数逐年增加,且非选择题占比上升。
  (三)广东卷:2022年考查2道非选择题,2023年仅考查1道选择题,而2024年增至4道,数量为历年最高,其中1道选择题和3道非选择题,明显以非选择题为主。
  总体来看,四地高考生物学柱形图试题的总量逐年增加,且主要考查非选择题,表明该题型的重要性不断提升,应加强针对性训练。
  三、柱形图信息类高考试题的特点
  (一)数据呈现形式
  柱形图是这类试题的主要呈现形式,通常用于比较不同组别或条件下的数据差异。柱形图信息类试题往往包含多个变量,一个柱形图中可能涉及多个因变量。这要求学生准确区分和比较这些变量,分析多个自变量与因变量之间的关系,并结合题干信息,进一步分析多个因变量之间的关系。
  (二)题型分布
  柱形图信息类试题不仅出现在选择题中,还常常出现在非选择题中,通常用于考查学生对实验数据的分析与处理能力,以及归纳概括、语言组织和表达能力。
  (三)柱形图信息类试题的考查内容与能力要求分析
  从考查内容来看,柱形图信息类试题紧密围绕生物学学科的核心知识,符合高考评价体系“基础性、综合性、应用性、创新性”的考查要求。与常规试题相比,此类题目的考查更突出综合性和应用性,着重检测学生的实验探究能力和科学思维素养。
  具体而言,柱形图信息类试题的考查要求可归纳为两个方面:
  1.综合性强,注重知识整合。试题通常整合多个模块的知识点,要求学生建立知识间的联系,并进行综合运用。例如,2024年广东卷第17题将免疫调节、动物细胞培养和数据分析结合,考查学生从柱形图中提取关键变量并解释生物学现象的能力。这种跨模块的命题方式,体现了高考对学科核心素养的考查。
  2.强调逻辑推理与信息提取。柱形图试题不仅考查学生对数据的直观读取能力,更要求其进行逻辑推理和科学论证。例如,2024年广东卷第19题要求学生根据不同柱形图实验数据之间的联系,推测可能的生物学机制,并设计验证实验。此类题目符合《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》中“科学思维”和“科学探究”的要求,强调基于证据的理性分析。
  综上所述,高考生物学中柱形图信息类试题的考查趋势表明,其不仅测试学生对基础知识的掌握,更注重高阶思维能力的培养,符合新时代高考改革对学科核心素养的考查要求。
  四、柱形图信息类试题的解题策略
  柱形图是生物试题中常见的图表类型之一,它以直观的柱状形式呈现相关实验数据,通常用于展示实验数据或统计信息。这类题型能够考查学生对数据的分析能力、信息提取能力以及综合应用能力。完成两个信息转化是解题的关键:
  1.图形→文字。即将图形用生物学语言进行描述。
  2.柱状图→坐标图。若将柱状图中的“柱状”理解为“直线”,可降低问题难度,有利于分析自变量对因变量的影响。
  解题模板如图1所示。
  例1(2024年高考广东卷第13题):为探究人类活动对鸟类食性及物种多样性的影响,研究者调查了某地的自然保护区、农田和城区3种生境中雀形目鸟类的物种数量(取样的方法和条件一致),结果见图2。下列分析错误的是( )
  A.自然保护区的植被群落类型多样,鸟类物种丰富度高
  B.农田的鸟类比自然保护区鸟类的种间竞争更小
  C.自然保护区的鸟类比其他生境的鸟类有更宽的空间生态位
  D.人类活动产生的空白生态位有利于杂食性鸟类迁入
  解题策略:本题以调查为情境,考查人类活动对鸟类食性及物种多样性的影响,旨在考查学生结合所学知识与题干信息解决问题的能力。
  “一看”识图
  结合题干信息分析,本题研究的是“调查了某地的自然保护区、农田和城区3种生境中雀形目鸟类的物种数量”。自变量是3种不同生境,因变量是物种数量(三种雀形目鸟类的数量)。
   “二找”架桥
  由图可知:物种数量方面,自然保护区最大,其次是城区和农田;杂食性鸟类数量方面,农田和城区最大,其次是自然保护区;食虫性鸟类数量方面,自然保护区最大,其次是农田和城区;植食性鸟类数量方面,城区最大,其次是自然保护区和农田。
  “三联”过桥
  A选项:由图可知,自然保护区的物种数量最大,其次是城区和农田,这说明自然保护区的植被群落类型多样,鸟类物种丰富度高,A正确。
  B选项:由于农田中鸟类的物种数量少于自然保护区,所以农田的鸟类比自然保护区鸟类的种间竞争更小,B正确。
  C选项:生态位是指一个物种在群落中的地位或作用,包括所处的空间位置、占用资源的情况以及与其他物种的关系等。自然保护区食虫性鸟类占绝大多数,而杂食性鸟类物种数量最少,植食性鸟类物种数量第二少,说明自然保护区的杂食性鸟类比其他生境的杂食性鸟类有更小的空间生态位,C错误。
  D选项:农田和城市人类活动频繁,杂食性鸟类占比明显大于自然保护区,说明人类活动产生的空白生态位有利于杂食性鸟类迁入,D正确。
  例2(2024年高考广东卷第17题):某些肿瘤细胞表面的PD-L1与细胞毒性T细胞(CTL)表面的PD-1结合能抑制CTL的免疫活性,导致肿瘤免疫逃逸。免疫检查点疗法使用单克隆抗体阻断PD-Ll和PD-1的结合,可恢复CTL的活性,用于肿瘤治疗。为进一步提高疗效,研究者以黑色素瘤模型小鼠为材料,开展该疗法与化疗的联合治疗研究。部分结果见图3-1、图3-2。
  回答下列问题:
  (1)据图分析,___疗法的治疗效果最佳,推测其原因是___。
  (2)黑色素瘤细胞能分泌吸引某类细胞靠近的细胞因子CXCL1。为使CTL响应此信号,可在CTL中导入___基因后再将其回输到小鼠体内,从而进一步提高治疗效果。该基因的表达产物应定位于CTL的___(答位置)且基因导入后不影响CTL___的能力。
  (3)某兴趣小组基于现有抗体—药物偶联物的思路提出了两种药物设计方案。方案一:将化疗药物与PD-L1单克隆抗体结合在一起。方案二:将化疗药物与PD-1单克隆抗体结合在一起。你认为方案___(填“一”或“二”)可行,理由是___。
  解题策略:本题以实验为命题情境考查肿瘤的治疗方法,旨在考查学生对柱形图信息类试题中关键信息的提取、处理、概括、综合运用及语言表达能力。
  “一看”识图
  结合题干信息分析,本题研究的是“为进一步提高疗效,研究者以黑色素瘤模型小鼠为材料,开展该疗法与化疗的联合治疗研究”。自变量是横坐标代表的含义,即化疗、免疫检查点疗法和联合疗法;图3-1因变量是纵坐标代表的含义,即肿瘤体积;图3-2的因变量是CTL数量和活化的CTL数量。
  “二找”架桥
  图3-1肿瘤体积分析:联合疗法组的肿瘤体积最小,其次是化疗组,免疫检查点疗法组的肿瘤体积最大。这表明联合疗法的疗效最佳,化疗次之,免疫检查点疗法相对较弱。
  图3-2免疫细胞分析:CTL数量上,免疫检查点疗法组和联合疗法组的CTL数量显著高于化疗组和对照组(化疗组与对照组水平相当)。活化的CTL数量上,联合疗法组最高,免疫检查点疗法组次之,化疗组最低。
  “三联”过桥
  分析图3-1与图3-2的关系:图3-1显示,联合疗法对抑制肿瘤生长的效果最显著,但仅凭肿瘤体积的变化无法完全解释其机制,需结合图3-2的免疫细胞数据进一步分析。图3-2表明,联合疗法组的活化的CTL数量显著高于其他组,而总CTL数量与免疫检查点疗法组相当。这说明免疫检查点疗法的作用是解除对CTL的抑制,增加CTL数量,但活化效率有限。化疗则可能通过杀伤肿瘤细胞释放抗原,进一步促进CTL的活化。综合结论:联合疗法通过免疫检查点抑制剂增加CTL数量,同时通过化疗增强CTL的活化,从而更有效地抑制肿瘤生长。
  获取试题题干文字的关键信息“黑色素瘤细胞能分泌吸引某类细胞靠近的细胞因子CXCL1”,细胞因子CXCL1是由瘤细胞分泌的,充当信息分子的作用,考查必修1细胞膜的功能“细胞间的信息交流”,需要靶细胞膜上的受体与之识别才能发挥作用;还考查选择性必修3的基因工程。将题干信息与教材知识联系起来作答,进一步提高治疗效果,可以在CTL中导入细胞因子CXCL1受体基因,使CTL表达出细胞因子CXCL1受体,达到治疗的效果。由于细胞因子是一类肽类化合物,故该基因的表达产物应定位于CTL的细胞膜上。
  获取试题题干文字的关键信息“某肿瘤细胞表面的PD-L1与细胞毒性T细胞(CTL)表面的PD-1结合能抑制CTL的免疫活性”,药物是针对肿瘤细胞作为靶向目标起作用的,考查选择性必修3的单克隆抗体相关知识,结合教材知识作答,故应将化疗药物与PD-L1单克隆抗体结合在一起。
例3(2024年高考广东卷第19题):乙烯参与水稻幼苗根生长发育过程的调控。为研究其机理,我国科学家用乙烯处理萌发的水稻种子3天,观察到野生型(WT)幼苗根的伸长受到抑制,同时发现突变体m2,其根伸长不受乙烯影响;推测植物激素X参与乙烯抑制水稻幼苗根伸长的调控,设计并开展相关实验,其中K试剂抑制激素X的合成,A试剂抑制激素X受体的功能,部分结果见图4。
  回答下列问题:
  (1)为验证该推测进行了实验一,结果表明,乙烯抑制WT根伸长需要植物激素X,推测X可能是___。
  (2)为进一步探究X如何参与乙烯对根伸长的调控,设计并开展了实验二、三和四。
  ①实验二的目的是检测m2的突变基因是否与___有关。
  ②实验三中使用了可自由扩散进入细胞的NAA,目的是利用NAA的生理效应,初步判断乙烯抑制根伸长是否与___有关。若要进一步验证该结论并检验m2的突变基因是否与此有关,可检测___的表达情况。
  ③实验四中有3组空气处理组,其中设置★所示组的目的是___。
  (3)分析上述结果,推测乙烯对水稻幼苗根伸长的抑制可能是通过影响___实现的。
  解题策略:本题以实验为命题情境考查乙烯参生理调控作用,本题共四个柱形图,信息量很大,旨在考查学生对相关信息的分析、处理、概括、综合运用能力及科学探究能力。
  “一看”识图
  结合题干信息分析,本题研究的是“乙烯参与水稻幼苗根生长发育过程的调控”的机理。
  图a实验一:自变量是横坐标代表的含义,即是否添加K试剂和NAA。因变量为WT根长。
  图b实验二:自变量为WT和m2,因变量是激素x的含量。
  图c实验三:自变量为WT和m2及不同处理条件(空气、乙烯、NAA、NAA+乙烯),因变量为根长。
  图d实验四:自变量为空气处理组和乙烯处理组,是否添加A试剂和NAA,因变量为WT根长。
  “二找”架桥
  图a实验一可知,第二组实验组与对照组相比,添加K试剂排除了X激素的作用,空气和加乙烯组的根长相当,第三组实验组添加NAA与对照组根长基本相同,而且与对照组一样,说明NAA的生理作用与激素X的相似。
  图b实验二中WT和m2的激素含量基本相同,说明m2基因突变与激素X合
  成无关。
  图c实验三可知,WT和m2的空气组及NAA组根长基本相同,说明NAA在WT和m2的含量相当;而WT和m2的乙烯组比较,WT组根长比m2的短,说明乙烯组的根伸长受到抑制与NAA的运输无关。
  图d实验四可知,第二组添加A试剂与对照组比较,空气组没有受到影响,乙烯组根长与对照组空气组根长基本相同,说明乙烯组的激素X受体功能被抑制后,乙烯不能抑制根伸长。第三组实验组的设置与第二组比较,排除了添加NAA对根长生长的影响。
  “三联”过桥
  实验一添加K试剂排除了X激素的作用,空气和加乙烯组的根长相当,说明乙烯组抑制根伸长与NAA有关,第三组实验组添加NAA与对照组根长基本相同,结合教材知识,NAA是生长素类似物,说明NAA的生理作用与激素X的相似,推测激素X是生长素。
  ①WT和m2组的激素X含量基本相同,说明m2的突变基因与激素X的合成无关。②题干信息“实验三中使用了可自由扩散进入细胞的NAA”,图c中WT和m2的空气组及NAA组根长基本相同,说明NAA在 WT和m2的含量相当,排除了乙烯抑制根伸长与生长素的运输有关。若进一步验证该结论并检验m2的突变基因是否与此有关,结合教材知识及题干信息“检测的表达情况”,生长素运输方式是主动运输,因此可检测“载体蛋白的基因”表达情况。③结合图d实验四信息及设计对照实验的原理可以推理出设置★所示组的目的是“作为实验组检测A试剂和NAA是否影响根伸长;作为乙烯处理的对照组”。
  结合4个图的实验结果分析及题干信息“其中K试剂抑制激素X的合成,A试剂抑制激素X受体的功能”分析,推测乙烯对水稻幼苗根伸长的抑制可能是通过影响“生长素信号转导(或生长素受体功能)”实现的。
   五、柱形图信息类试题备考建议
  柱形图信息类试题作为高考生物学科的重要考查形式,近年来考查频率较高,尤其以非选择题形式集中出现。该类题型包含大量数据信息,对学生信息处理能力要求较高,导致实际得分率长期偏低,已成为考生备考中的突出难点。
  针对这一情况,建议考生在备考过程中重点加强柱形图解读能力的专项训练,着重提升两大核心能力:一是准确提取图表关键信息的能力,二是将图形信息与题干及学科知识有机结合的分析能力。
  在备考策略方面,建议教师将柱形图题型作为第二轮复习的重点突破方向。通过系统化的专题训练,助力学生掌握科学的解题方法:首先,培养学生的审题意识,指导其精准抓住题干关键信息;其次,强化图表解读技巧训练,让学生能够准确获取柱形图呈现的数据规律;最后,训练学生将图表信息与生物学概念建立紧密联系,形成完整的解题思路。通过这样具有针对性的方法指导和足量练习,能够促使学生逐步突破这一难点,在高考中争取更优异的成绩。
  参考文献:
  [1] 教育部考试中心.中国高考评价体系说明[M].北京:人民教育出版社,2019.
  [2] 钱新明.高考生物学情境信息类试题解题策略[J].中学生物教学,2024(4):56-60.
  [3] 中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)[M].北京:人民教育出版社,2020.
  本文系2025年吴川市中小学教育科学规划课题——“高中生物学教材《稳态与调节》课后练习二次开发研究”的研究成果(课题批准号:WJY202423)。

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