巧用Venn圖進(jìn)行高中生物核心概念教學(xué)的實(shí)例探究

甘肅

生物學(xué)概念是對生物的結(jié)構(gòu)、生理及一切生命現(xiàn)象、原理和規(guī)律的精準(zhǔn)而本質(zhì)的闡述。也是學(xué)生進(jìn)一步探究深層的生物學(xué)現(xiàn)象與規(guī)律的基礎(chǔ)，具有很強(qiáng)的客觀性、概括性和抽象性。在生物學(xué)教學(xué)中如何讓學(xué)生準(zhǔn)確、深刻地理解概念，是學(xué)生學(xué)好生物學(xué)的基礎(chǔ)。所以，如何有效地進(jìn)行概念教學(xué)是高中生物教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。

生物學(xué)核心概念是教師或?qū)W生對生物學(xué)核心問題（生命實(shí)質(zhì)問題）的相對本質(zhì)的認(rèn)識或看法，通常用陳述句來表示。區(qū)別這些核心概念的內(nèi)涵和外延是掌握概念的基礎(chǔ)，而采用Venn圖可以有效地闡釋概念的內(nèi)涵和外延。所以，在生物教學(xué)過程中應(yīng)用Venn圖，既可以幫助教師有效地進(jìn)行核心概念的教學(xué)，又可以幫助學(xué)生記憶和理解這些核心概念，為學(xué)好生物學(xué)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文就應(yīng)用Venn圖進(jìn)行高中生物必修課本中7個(gè)核心概念教學(xué)做了如下的探究。

1.生命系統(tǒng)的組成

生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次依次為細(xì)胞、組織、器官、系統(tǒng)、個(gè)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)、生物圈。其中，細(xì)胞是最基本的生命系統(tǒng)，而生物圈是最大的生命系統(tǒng)；單細(xì)胞生物既屬于細(xì)胞層次，又屬于個(gè)體層次；植物沒有系統(tǒng)層次；種群是指在一定自然區(qū)域內(nèi)，同種生物的全部個(gè)體；群落是同一時(shí)間內(nèi)聚集在一定區(qū)域中各種生物種群的集合（見圖1）。

圖1 生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次

【典例】從生命活動的角度理解，人體的結(jié)構(gòu)層次為( )

A.原子、分子、細(xì)胞器、細(xì)胞

B.細(xì)胞、組織、器官、系統(tǒng)

C.元素、無機(jī)物、有機(jī)物、細(xì)胞

D.個(gè)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)

【解析】本題以人體為例考查生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次，根據(jù)Venn圖可知人體最基本的結(jié)構(gòu)層次是細(xì)胞，然后依次為組織、器官、系統(tǒng)；元素、化合物、分子、細(xì)胞器等不屬于生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次；種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)是個(gè)體水平以上的結(jié)構(gòu)層次，故B項(xiàng)正確。

【答案】B

2.組成細(xì)胞的化合物

組成細(xì)胞的化合物可以分為有機(jī)物和無機(jī)物。有機(jī)物包括蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸、糖類。核酸有脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），DNA和RNA的組成中，磷酸相同，而五碳糖和堿基不同。脂質(zhì)包括磷脂、脂肪和固醇，固醇包括性激素、維生素D和膽固醇。糖類可以分為單糖、二糖和多糖，單糖可以分為六碳糖（葡萄糖、果糖、半乳糖）和五碳糖（核糖、脫氧核糖）；二糖有麥芽糖、蔗糖、乳糖；多糖有淀粉、纖維素和糖原。無機(jī)物包括水和無機(jī)鹽，水按組成形式不同可以分為自由水和結(jié)合水（見圖2）。

圖2 細(xì)胞中的化合物

【典例】下列關(guān)于糖類、脂質(zhì)的分類與比較正確的是( )

【解析】本題以Venn圖的形式考查學(xué)生對組成生物細(xì)胞的化合物的理解程度，分析題目可知A項(xiàng)中乳糖和糖原都是動物細(xì)胞中的糖類，淀粉、麥芽糖和纖維素都是植物細(xì)胞中的糖類，核糖、脫氧核糖和葡萄糖是動植物細(xì)胞共有的糖類；B項(xiàng)中葡萄糖和果糖都是單糖，蔗糖是非還原糖；C項(xiàng)中固醇和脂肪都屬于脂質(zhì)，而不是包含和被包含的關(guān)系；D項(xiàng)中固醇相對分子質(zhì)量較小，不是生物大分子，因此答案選A。

【答案】A

3.細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)

根據(jù)有無以核膜為界限的細(xì)胞核可以將細(xì)胞生物分為真核生物和原核生物，其中真核生物具有以核膜為界限的細(xì)胞核，包括動物、植物和真菌。原核生物沒有以核膜為界限的細(xì)胞核，包括藍(lán)藻、細(xì)菌、放線菌、支原體、衣原體和立克次氏體等（見圖3）。

圖3 細(xì)胞生物分類

動物細(xì)胞和植物細(xì)胞的細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，共有的結(jié)構(gòu)是細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、高爾基體、核糖體、溶酶體，可以用圖4中間相交的部分說明。高等植物細(xì)胞特有的細(xì)胞結(jié)構(gòu)是細(xì)胞壁、液泡和葉綠體。低等植物細(xì)胞和動物細(xì)胞特有的細(xì)胞結(jié)構(gòu)是中心體（見圖4）。

圖 4 細(xì)胞結(jié)構(gòu)

【典例】（多選）下表為四種不同細(xì)胞的比較結(jié)果，正確的是 ( )

選項(xiàng) 細(xì)胞 細(xì)胞壁 光合作用 染色質(zhì) 細(xì)胞全能性A 藍(lán)藻細(xì)胞 有 有 有 無B 洋蔥根尖細(xì)胞 有 無 有 有C 兔成熟紅細(xì)胞 無 無 有 有D 蛙受精卵 無 無 有 有

【解析】本題考查細(xì)胞結(jié)構(gòu)及功能的相關(guān)知識。應(yīng)用Venn圖分析題目可知藍(lán)藻屬于原核生物，其外層有細(xì)胞壁，細(xì)胞內(nèi)含有藻藍(lán)素和葉綠素，是能進(jìn)行光合作用的自養(yǎng)型生物，原核細(xì)胞沒有由核膜包被的細(xì)胞核，也沒有染色質(zhì)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；洋蔥屬于真核生物，由真核細(xì)胞構(gòu)成，洋蔥根尖細(xì)胞的細(xì)胞膜外有細(xì)胞壁，細(xì)胞質(zhì)中無葉綠體，不能進(jìn)行光合作用，細(xì)胞核中有染色質(zhì)，在離體情況下，洋蔥根尖細(xì)胞具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能，即具有細(xì)胞全能性，B項(xiàng)正確；兔是哺乳動物，動物細(xì)胞無細(xì)胞壁，兔成熟的紅細(xì)胞無細(xì)胞器和細(xì)胞核，不能進(jìn)行光合作用，無染色質(zhì)，不能表現(xiàn)細(xì)胞全能性，C項(xiàng)錯(cuò)誤；蛙的受精卵無細(xì)胞壁，細(xì)胞質(zhì)中無葉綠體，所以，不能進(jìn)行光合作用，受精卵能發(fā)育成完整個(gè)體，具有很高的全能性，D項(xiàng)正確。

【答案】BD

4.細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸?shù)姆绞?/h2>

細(xì)胞運(yùn)輸物質(zhì)的方式有被動運(yùn)輸、主動運(yùn)輸、胞吞和胞吐。其中，被動運(yùn)輸包括自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散，兩種運(yùn)輸方式都是順濃度梯度運(yùn)輸，不需要消耗能量，這種聯(lián)系可以用圖5中自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散相交的部分解釋，而協(xié)助擴(kuò)散需要載體蛋白的協(xié)助。主動運(yùn)輸、胞吞和胞吐都需要消耗能量（見圖5）。

圖5 物質(zhì)運(yùn)輸?shù)姆绞?/p>

【典例】如圖是物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞方式的概念圖，對圖示分析正確的是 （ ）

A.據(jù)圖可確定①為既耗能又需載體蛋白的主動運(yùn)輸

B.⑤⑥兩種方式的共同特點(diǎn)是逆濃度梯度運(yùn)輸

C.母乳中的免疫球蛋白可通過①③兩種方式被吸收

D.果脯腌制時(shí)蔗糖進(jìn)入細(xì)胞與③胞吞作用有關(guān)

【解析】本題以概念圖的形式對物質(zhì)運(yùn)輸方式特點(diǎn)進(jìn)行考查，據(jù)Venn圖5分析可知物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式分為主動運(yùn)輸和被動運(yùn)輸，而K+通過膜的方式為主動運(yùn)輸，既耗能又需載體蛋白，因而可確定①為主動運(yùn)輸、②為被動運(yùn)輸，物質(zhì)非跨膜運(yùn)輸包括胞吞、胞吐兩種方式；被動運(yùn)輸順濃度梯度運(yùn)輸物質(zhì)；母乳中的免疫球蛋白通過胞吞方式被吸收；細(xì)胞膜具有選擇透過性，蔗糖不能進(jìn)入細(xì)胞，果脯腌制過程中，細(xì)胞已死亡，細(xì)胞膜失去選擇透過性，蔗糖才能進(jìn)入細(xì)胞，因此選A。

【答案】A

5.可遺傳的變異

可遺傳的變異包括基因突變、基因重組和染色體變異，基因突變是指DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變；基因重組是指生物體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合；染色體變異是可以直接用顯微鏡觀察到的，包括染色體結(jié)構(gòu)變異和染色體數(shù)目變異，其中染色體結(jié)構(gòu)變異包括缺失、重復(fù)、倒位和易位，而數(shù)目變異包括個(gè)別染色體數(shù)目增加或減少和染色體組成倍地增加或減少（見圖6）。三種變異中基因突變和染色體變異在現(xiàn)代生物進(jìn)化理論中又被稱為突變，二者既可以發(fā)生在有絲分裂過程中，又可以發(fā)生在減數(shù)分裂過程中（見圖7），而基因重組只能發(fā)生在減數(shù)分裂過程中。

圖6 染色體變異

圖7 可遺傳的變異

【典例】基因型為AaBb(兩對基因自由組合)的某種動物，可以產(chǎn)生如圖中各種基因型的子細(xì)胞，下列說法錯(cuò)誤的是 （ ）

A.在動物的卵巢和睪丸中能同時(shí)找到AaBb、AB、Ab、aB和ab五種基因型的細(xì)胞

B.經(jīng)過程④產(chǎn)生的性狀一定能傳遞給子代

C.導(dǎo)致過程③的根本原因是堿基對的替換、增添和缺失

D.與過程①②④相比，過程③特有的現(xiàn)象是可以產(chǎn)生新基因

【解析】本題以基因型的形式考查學(xué)生對生物可遺傳變異的理解，結(jié)合Venn圖中核心概念的相關(guān)知識，再分析題目可知動物的睪丸和卵巢中既能通過有絲分裂產(chǎn)生精原細(xì)胞和卵原細(xì)胞，也能通過減數(shù)分裂產(chǎn)生精細(xì)胞和卵細(xì)胞，故可同時(shí)找到AaBb、AB、Ab、aB和ab五種基因型的細(xì)胞，所以A正確；過程④屬于染色體缺失，若該過程發(fā)生在體細(xì)胞中則不會傳遞給子代，所以B錯(cuò)誤；分析圖示，過程③屬于基因突變，其實(shí)質(zhì)是堿基對的替換、增添和缺失，各種變異類型中只有基因突變可以產(chǎn)生新基因，所以C和D正確。

【答案】B

6.免疫系統(tǒng)的組成

免疫系統(tǒng)包括免疫器官、免疫細(xì)胞和免疫活性物質(zhì)，其中免疫細(xì)胞包括吞噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞等，而淋巴細(xì)胞包括B細(xì)胞和T細(xì)胞。非特異性免疫包括第一道防線和第二道防線，第一道防線為皮膚和黏膜，而第二道防線為吞噬細(xì)胞和體內(nèi)的殺菌物質(zhì)。人體的第三道防線主要是由免疫器官和免疫細(xì)胞借助血液循環(huán)和淋巴循環(huán)組成的，可以分為體液免疫和細(xì)胞免疫（見圖8）。

圖8 免疫系統(tǒng)組成

【典例】關(guān)于免疫細(xì)胞的敘述，錯(cuò)誤的是 （ ）

A.淋巴細(xì)胞包括B細(xì)胞、T細(xì)胞和吞噬細(xì)胞

B.血液和淋巴液中都含有T細(xì)胞和B細(xì)胞

C.吞噬細(xì)胞和B細(xì)胞都屬于免疫細(xì)胞

D.漿細(xì)胞通過胞吐作用分泌抗體

【解析】本題主要考查免疫系統(tǒng)中免疫細(xì)胞的組成。結(jié)合Venn圖分析題目可知吞噬細(xì)胞不屬于淋巴細(xì)胞；在骨髓中發(fā)育成熟的B細(xì)胞和在胸腺中發(fā)育成熟的T細(xì)胞普遍分布于血液和淋巴液中；免疫細(xì)胞包括吞噬細(xì)胞、B細(xì)胞、T細(xì)胞、漿細(xì)胞、效應(yīng)T細(xì)胞以及記憶細(xì)胞等；抗體屬于分泌蛋白，漿細(xì)胞通過胞吐作用分泌抗體，所以選A。

【答案】A

7.生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

生態(tài)系統(tǒng)的組分包括非生物部分和生物部分，其中生物部分可以分為生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者。在生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者通過光合作用，把太陽能固定在它們制造的有機(jī)物中，所以生產(chǎn)者是生態(tài)系統(tǒng)的基石。消費(fèi)者通過自身的新陳代謝，能將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物，這些無機(jī)物排出體外后又可以被生產(chǎn)者重新利用，所以消費(fèi)者的存在能夠加快生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。分解者能夠?qū)又参镞z體和動物的排遺物分解成無機(jī)物，因此生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者之間緊密聯(lián)系，缺一不可（見圖9）。

圖9 生態(tài)系統(tǒng)成分

【典例】下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)組成成分的敘述，正確的是 （ ）

A.太陽光來源于地球以外，不屬于生態(tài)系統(tǒng)的成分

B.硝化細(xì)菌是自養(yǎng)生物，在生態(tài)系統(tǒng)中屬于生產(chǎn)者

C.病毒是異養(yǎng)生物，在生態(tài)系統(tǒng)中屬于分解者

D.蚯蚓是需氧生物，在生態(tài)系統(tǒng)中屬于消費(fèi)者

【解析】本題考查生態(tài)系統(tǒng)的組成，根據(jù)Venn圖可知生態(tài)系統(tǒng)的組成成分包括非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者。非生物的物質(zhì)和能量包括陽光、無機(jī)鹽、水等；生產(chǎn)者主要指進(jìn)行光合作用的綠色植物，另外還有能進(jìn)行化能合成作用的硝化細(xì)菌等；病毒營寄生生活，寄生在生物的活細(xì)胞內(nèi)，屬于消費(fèi)者；蚯蚓以腐爛的物質(zhì)為食物，營腐生生活，屬于分解者，所以選B。

【答案】B

本文以必修課本中的7個(gè)核心概念為例，用Venn圖形式展示并應(yīng)用到核心概念的教學(xué)中，不僅使學(xué)生更好地理解每個(gè)概念的內(nèi)涵和外延，也有利于區(qū)分每個(gè)概念的主要內(nèi)容。通過典例發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用Venn圖解答相關(guān)知識點(diǎn)的習(xí)題時(shí)，不僅可以幫助學(xué)生有效避免因相關(guān)概念之間的混淆而答錯(cuò)的情況，還會有效提高學(xué)生的解題速度和得分率。