一题一议：高考试题中的情境与逻辑断层问题

 

来源公众号：林祖荣的杂货铺　作者：林祖荣

本文以安徽 2025 年高考生物试题为例展开探讨。选择该卷并非有意指摘 —— 毕竟命题工作实属复杂，但在研究中发现的逻辑问题确有探讨价值。说人家的不好，哪怕只是举例，听了也会让人不高兴的。如果是玻璃心的话，那就会暴跳如雷了。安徽与江苏地缘相近，江苏近期的苏超联赛引发广泛关注。苏超火的原因除了足球，还有就是互相怼，玩梗。你看常州缝赛必输，从常州→吊州→巾州→O州→川，估计后面会川也会失去；无锡怼常州时的“阿吊”“自由的鸟”，这在吴语方言中“吊”“鸟”都可理解成是骂人的。可凭你怎么说，怎么怼，常州人一点不生气，反而与大家一起自嘲、自黑，结果是名次垫底，名声登顶，成为最大的赢家。我相信安徽相关部门也有这样的胸怀（其实是我自作多情，他们看到我文章的可能性不大），当然我更希望全国各考试部门都有这样的胸怀——第一时间亮出自己的试题与答案，任人评说。要知道一个帅哥是从不怕人说丑的，一个富人是不怕人家说他穷的，一个聪明人是不怕别人说他蠢的，同样一份有自信的卷子是不怕人说试题出的不好的。

好了，言归正传。先看题目：

【安徽2025年高考】为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型（WT）及NtPIP基因过量表达株（OE）在正常供氧（AT）和低氧（HT，模拟涝渍）条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度，结果见图1。

回答下列问题。

（1）据图1分析，低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸________，原因是________。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为________中储存的能量。

（2）科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积（图2a）；当加入F、G或H时，E也同样累积（图2b）。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设：________。

（3）科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是________。

（4）光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质（最终电子受体）是________，而最终提供电子的物质（最终电子供体）是________。

【网传答案】

（1） ①.增强    ②.在低氧胁迫下，NtPIP基因的过量表达株（OE）的根细胞呼吸速率和氧气浓度均明显高于WT组    ③NADH     

（2）假设物质H能转化为A    

（3）低氧条件下，NtPIP基因过量表达株，根有氧呼吸增强，消耗了更多的有机物，需要更多的光合产物输出，且对于植株来说，进行光合作用的细胞主要是叶肉细胞，而进行呼吸作用的细胞是整个植株所有的细胞     

（4）①NADP+        ② H2O

这是一道有关代谢的综合题。题目的情境非常好，“探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响”，这种耐涝可以是影响水分的吸收，可以是影响细胞呼吸，也可以是影响光合作用，因此结合这个情境从知识的视角来说是可以串联起水通道蛋白与细胞代谢的关系。在探究问题的研究中，用野生型（WT）与水通道蛋白过表达组（OE）进行对照研究，也合理（但为什么不用基因敲除的方法？因为过表达会导致细胞吸水过多膨肿或破裂，而研究者所以这样选择必有他的考量）。很好的情境，但试题的情境逻辑处理尚有优化空间。

首先是试题情境的处理。试题从“研究水通道蛋白对耐涝性的影响”突然跳到“测定呼吸速率和氧浓度”，在逻辑上这两者是断裂的——在高中生物学范围内，水通道蛋白主要功能是水分运输，而呼吸速率和氧浓度属于能量代谢范畴，两者之间缺乏直接的理论桥梁。

题目预设的研究逻辑是：耐涝性→低氧胁迫→呼吸作用变化，但水通道蛋白在这个链条中的作用机制完全没有交代。这种研究逻辑的跳跃，类似“研究轮胎对汽车速度的影响时直接测量发动机转速”，缺乏核心变量与测量指标的理论衔接。科学实验设计需要明确因果链条：假设（水通道蛋白可能通过X机制影响耐涝性）→验证指标（测量X相关参数）。但这里直接跳到呼吸指标，却没有解释为什么选择这些指标。或许题目编写者隐含了一个未被言明的假设：水通道蛋白可能通过调节细胞水分平衡来影响氧气扩散效率？但这需要明确说明。

我觉得试题的情境不如改成：“为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组获得了油菜的NtPIP基因过量表达株（OE），并与油菜的野生型（WT）进行了比较研究。”然后再给出假设，水通道蛋白可能会通过影响细胞内氧的浓度与呼吸作用，进行影响作物的耐涝性，然后再来测定呼吸的相关数据进行设问。至少，这样题目的总情境会更合理，在逻辑上也更自洽。

然后来看各小题的设问与答案。

第（1）小题，第一、二空考得非常好。“据图1分析”，“低氧头胁迫下”，“NtPIP基因过量表达”这些条件肯定都交代得很清楚。据图1（左），OE-AT与WT-AT，呼吸速率无显著差异，但在OE—HT呼吸速率显著大于WT-HT，这说明在低氧胁迫下，NtPIP过表达会显著增强呼吸速率；同时，低氧条件下OE组氧浓度显著高于WT组，所以NtPIP基因过量会使根细胞的有氧呼吸速率增强。网传答案的意思也就是这样的。但上述分析属于“判断依据”范畴，而非“原因解释”。科学的原因阐释应该揭示水通道蛋白有氧呼吸间的可能生理机制，比如水通道蛋白可能不仅影响水分的出入，也会影响到氧气的吸收或运输，其证据是氧气浓度与呼吸速率的增加呈正相关。如果这是官方答案，那么要么答案修改，要么题目将“原因是”修改成“判断依据是”。

第（1）小题的第3空的设问就莫名其妙了，它突然问呼吸作用第二阶段能量形式，从而打断了正在进行的耐涝机制分析。

同样，第（2）小题原本应该顺着水通道蛋白与呼吸的关系进行进一步的研究，比如第（1）小题已作出了关于水通道蛋白与呼吸关联性的推测，这里就应该进一步通过实验寻找证据来支持这一推测。而现在这一小题虽在形式上是延续对呼吸的探究，但其内容完全脱离了“NtPIP如何影响呼吸/耐涝”这一核心研究目标，试题跳跃到了科学史中细胞呼吸的经典实验考查上来了，这个经典实验虽然精彩，但放在这里就像是硬塞进来的知识点考查。

而且这一小题设问也是不理想的。“在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积（图2a）；当加入F、G或H时，E也同样累积（图2b）。”根据这一结果能作出什么假设？科学假设中有个 “奥卡姆剃刀” 原则，依据这个原则，科学假设应优先选择 “最简单且能解释所有现象” 的模型。那么本小题的假设应该是：有氧呼吸第二阶段的代谢路径中，分子 A、B、C 和 F、G、H 分别属于两条不同的反应分支，且两条分支均可生成 E；丙二酸通过抑制 E 后续的代谢步骤，导致 E 累积。网传答案提出“H 能转化为 A”的假设，从现有实验证据看尚欠充分。题干仅显示加入 A、B、C 或 F、G、H 均能使 E 累积，但未提及这些分子之间的转化关系（如 H→A）。若假设代谢路径为循环，需额外证据（如 A 的生成依赖 H），但题干未提供此类信息。“循环过程” 属于过度推断：实验现象仅能说明 A、B、C 和 F、G、H 分别属于 E 的上游路径，无需假设两条路径存在交叉或循环。更简单的逻辑是：两条路径独立指向 E，丙二酸阻断 E 的后续反应，导致其累积。

同样的情境的试题出现在北京2018年合格性考试中（说明：我上一篇文章说是适应性考试，是我记错了）。它的试题设计就合理得多。

（2）20世纪30年代，科学家分别发现线粒体内存在两个反应过程，表示如下（字母代表不同中间产物）：

过程1：A→B→C→D→E

过程2：E→F→G→H

两个反应过程存在什么关系呢？科学家利用丙二酸（抑制E→F过程）和中间产物F进行实验，结果如下图所示。

根据实验结果分析，过程1与过程2最可能连成_________（线形、环形）代谢途径，理由是________________。

在这里，它的实验结果检测了ACE，而不只是E，且它已给出了可能是线性与环形的两种可能推测：阻断了E，而给予F，ACE都显著高于未给予F的组别（第3组与第1组比），这说明F会转化为ACE，从而证明这是一个循环的过程。

不清楚安徽的命题者有没有见过北京的这道题目。同样的情境，命制出来的试题给人的感觉是截然不同的。按理，有了北京的试题作基础，安徽的这道题理应命制得更高级些，但实际的结果恰恰相反。

第（3）小题做得很好，它把水通道蛋白与根系呼吸以及叶片光合联系起来，揭示了生命的复杂性、整体性。但本题中，网传答案如果是官方的，我觉得仍然值得推敲。根据题目给予信息：低氧——Nt PIP过表达——根细胞内氧气浓度高——根细胞呼吸速率旺盛——叶片的净光合速率高（与野生型相比），这里主要需要解读的是根细胞呼吸与叶片净光合速率的关联性。网传答案是从根细胞呼吸消耗更多有机物，从而需要叶片细胞更多的光合来解释的。这在逻辑性似乎也合理。但如果换个角度进行解释呢？比如：根细胞呼吸速率增强可提供更多 ATP，促进根系通过主动运输吸收矿质离子（如 N、P、Mg 等，参与光合色素和酶的合成）。矿质元素的吸收和运输效率提升，可间接促进叶片叶绿体的结构与功能，增强光反应和暗反应效率。同时，低氧下 OE 株根系氧浓度更高，无氧呼吸减弱，减少有害物质积累，维持根系正常生理功能，进而支持叶片光合速率。我觉得它也是合理的。生命是一个复杂的整体，两个事物间的因果关系往往不是单一的合乎逻辑，事实是什么？这是需要提供实验证据的。在本题中，呼吸与光合间的联系需要有更多的实验数据来支持，这本应该是本题可以深入挖掘的地方，可惜题目就止于此，因此也就只能作个原因的猜测。如果保留原题的情境与设问，至少答案需要作修改。

最突兀的是第(4)题，明明在研究涝渍胁迫，却突然考查光合作用基础概念。如果它作为研究的知识铺垫，那应该移前，同时要揭示关联性。而像现在这样的设计，典型的就是为考而考了。

综上，这一试题存在的问题主要表现在：

1.“知识拼盘”式设计的试题设计。（1）（2）（4）问的部分内容脱离了“水通道蛋白→耐涝性”的核心逻辑，沦为孤立知识点考查；仅（3）问真正体现了“根系功能→叶片光合”的系统思维。试题的设问应服务于“解释NtPIP如何通过调控生理过程增强耐涝性”这一科研目标，而非机械堆砌呼吸/光合考点。从教育测量角度看，暴露了命题时“考点先行”的问题——“为考知识点而编情境”：强行将“呼吸作用”“光合作用”等考点塞入一个研究主题，忽视内在逻辑。

2.逻辑断裂

（1）水通道蛋白的核心功能与测量指标脱节。NtPIP作为水通道蛋白，其主要作用是高效转运水分（可能附带少量气体如CO₂/NH₃），但不直接参与氧气运输或呼吸代谢。测量指标的跳跃性：研究耐涝性时，更合理的直接指标应是根系活力、细胞存活率、生物量积累等表型；“呼吸速率和氧浓度”与NtPIP的功能缺乏直接关联，且未在题干中解释为何选择这些指标。

（2）缺失关键科学假设的铺垫。合理的实验设计需基于明确的科学假设，例如：“由于涝渍胁迫导致土壤缺氧，而NtPIP可能通过调节细胞膜透性促进氧气扩散，从而维持根系有氧呼吸。”题干完全跳过这一逻辑，直接呈现测量结果，导致考生困惑：“为什么测呼吸就能反映水通道蛋白的作用？”试题未体现“提出问题→建立假设→设计实验→验证”的完整探究流程；水通道蛋白在耐涝中的作用是研究热点，但题干未建立其与基础代谢（呼吸/光合）的合理联系。

当然，高考试题的命制需要基于多方面的考虑与制约，有些试题不能尽善尽美也可以理解。从旁观的角度来批评是容易的，但要命制好试题的非常困难的。本文的出发点不是批评，而是与同行及感兴趣的朋友探讨试题的命制如何做到更优化。

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