利用思維導(dǎo)圖突破能量流動(dòng)的重難點(diǎn)

蘇小慧

摘 要：能量如何在生物界與非生物界之間、各種生物之間、生物的各種物質(zhì)中進(jìn)行流動(dòng)對(duì)于學(xué)生而言是一個(gè)難點(diǎn)。此外，在高中階段，除了生物學(xué)科以外，物理、化學(xué)兩門(mén)學(xué)科也有各自關(guān)于能量的定義和知識(shí)系統(tǒng)，學(xué)生容易發(fā)生混淆。通過(guò)系統(tǒng)化、條理化整理能量的各個(gè)知識(shí)的內(nèi)涵與外延，以思維導(dǎo)圖的形式進(jìn)行可視化的呈現(xiàn)，較好地幫助學(xué)生建構(gòu)能量流動(dòng)的知識(shí)框架，突破難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：能量；能量流動(dòng)；ATP；思維導(dǎo)圖

高中階段生物、物理、化學(xué)三門(mén)學(xué)科都有關(guān)于能量的知識(shí)，能量在生物圈中以多種不同的形式存在；按照物質(zhì)的不同運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)，能量可分為機(jī)械能、化學(xué)能、熱能、電能、輻射能、核能、光能、潮汐能等。這些不同形式的能量之間可以通過(guò)物理效應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)而相互轉(zhuǎn)化。

由于能量在高中階段的內(nèi)容相對(duì)繁雜，又涉及多個(gè)科目，加上在課堂教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的學(xué)習(xí)以識(shí)記、理解、應(yīng)用為主，缺少對(duì)知識(shí)的綜合與分析，難以建立起相關(guān)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，因此高中生物中涉及能量的題目往往是學(xué)生的失分點(diǎn)，是教學(xué)上需要突破的難點(diǎn)。因此，教師要通過(guò)思維導(dǎo)圖的使用讓學(xué)生構(gòu)建起相關(guān)知識(shí)的框架，幫助學(xué)生理解。

一、思維導(dǎo)圖作用

思維導(dǎo)圖是一種用圖解的形式和網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，加上關(guān)鍵詞和關(guān)鍵圖，以圖形的方式儲(chǔ)存、組織和優(yōu)化信息。使用思維導(dǎo)圖能形象地呈現(xiàn)出各知識(shí)之間的邏輯關(guān)系以及內(nèi)在聯(lián)系，幫助學(xué)生理清知識(shí)的學(xué)習(xí)思路，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)地對(duì)課本知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深入理解，建立概念與概念之間的聯(lián)系。

高中生物的內(nèi)容繁多，除了能量流動(dòng)外，許多核心概念之間有著一定的聯(lián)系與區(qū)別，需要學(xué)生進(jìn)行記背、辨析，利用思維導(dǎo)圖可以完成知識(shí)的串聯(lián)，從而幫助學(xué)生在新課學(xué)習(xí)階段完成核心概念的突破，在復(fù)習(xí)階段把雜亂繁多的知識(shí)進(jìn)行合乎自身發(fā)展水平的整理，以理順學(xué)習(xí)的思路，提高自身的成績(jī)。

二、高中生物能量的知識(shí)點(diǎn)

生物體絕大多數(shù)的生命活動(dòng)都需要能量的參與，宏觀的如個(gè)體肌肉運(yùn)動(dòng)、思考、動(dòng)物發(fā)光等，微觀的如細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)的合成、某些物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸、細(xì)胞分裂等等，生物必須源源不斷地從外界獲得能量，才能維持其生命活動(dòng)的需要。

能量并不是憑空產(chǎn)生的，極少數(shù)特殊的生態(tài)系統(tǒng)可以通過(guò)化能自養(yǎng)型微生物的化能合成作用，利用無(wú)機(jī)物氧化過(guò)程中放出的化學(xué)能，除此以外，幾乎所有生物的能量都是來(lái)源于太陽(yáng)能。

當(dāng)自養(yǎng)生物的光合色素捕獲太陽(yáng)能時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)便開(kāi)始了。光能自養(yǎng)生物通過(guò)光合作用把光能轉(zhuǎn)換為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能，具體分為兩個(gè)階段：光反應(yīng)階段先把光能轉(zhuǎn)移至ATP的高能磷酸鍵中，再通過(guò)暗反應(yīng)階段，ATP的高能磷酸鍵斷裂，能量釋放用于C3的還原，從而使能量鏈轉(zhuǎn)移至有機(jī)物中，由此，能量便從非生物界進(jìn)入了生物界之中。

植物能通過(guò)光合作用吸收太陽(yáng)能，那動(dòng)物的能量又是從哪里來(lái)的呢？動(dòng)物無(wú)法自行吸收無(wú)機(jī)環(huán)境中的能量，必須通過(guò)攝食活動(dòng)從植物或其他生物中獲取有機(jī)物。以人為例，一日三餐，人體從食物中獲取一定量的有機(jī)物，通過(guò)消化道中各個(gè)部位如口腔、食道、胃、腸道等的各種消化酶的催化作用，把食物中的大分子有機(jī)物分解成機(jī)體細(xì)胞能吸收的小分子，如將蛋白質(zhì)水解為氨基酸，脂肪水解為脂肪酸和甘油，多糖水解為葡萄糖等。這些物質(zhì)通過(guò)跨膜運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞，其中的能源物質(zhì)進(jìn)一步水解釋放其中的能量，這樣食物中的能量就轉(zhuǎn)移到人的細(xì)胞內(nèi)。這些有機(jī)物中的總能量不能完全被人體所吸收，消化道中還存在一些沒(méi)有完全消化的有機(jī)物，當(dāng)其隨糞便排出體外時(shí)，又可供分解者利用，吸收其中的能量。

葉綠體的光合作用過(guò)程中形成的有機(jī)物或動(dòng)物細(xì)胞吸收的有機(jī)物，都是不能直接用于生命活動(dòng)的，這些物質(zhì)先轉(zhuǎn)移至細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，通過(guò)有氧呼吸或無(wú)氧呼吸，有機(jī)物中的能量轉(zhuǎn)移至ATP中才能被利用，不僅是這些有機(jī)物，光能也必須先轉(zhuǎn)移至ATP中才能進(jìn)行能量的利用與轉(zhuǎn)換，因此有人形象地把ATP稱(chēng)為能量“通貨”。ATP作為一種不穩(wěn)定的高能磷酸化合物，當(dāng)其中的高能磷酸鍵斷裂時(shí)，釋放的能量直接用于生物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)。

總而言之，以上活動(dòng)構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化、散失，高中生物書(shū)中通過(guò)必修一及必修三相對(duì)獨(dú)立地完成了知識(shí)的學(xué)習(xí)，生物課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于能量的要求有以下幾點(diǎn)：（1）解釋ATP在能量代謝中的作用。（2）研究影響光合作用速率的環(huán)境因素。（3）說(shuō)明細(xì)胞呼吸，探討其原理的應(yīng)用。（4）分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的基本規(guī)律及其應(yīng)用?；谝陨险n程標(biāo)準(zhǔn)，筆者通過(guò)Mindmaster編制能量流動(dòng)的多種思維導(dǎo)圖，進(jìn)行知識(shí)的高度組織。

三、關(guān)于能量流動(dòng)的思維導(dǎo)圖

此思維導(dǎo)圖是在學(xué)生已經(jīng)完成高中階段的學(xué)習(xí)后，對(duì)書(shū)本的相關(guān)知識(shí)有了一定認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，以書(shū)本的編排為線(xiàn)索，按照能量的轉(zhuǎn)移為方向進(jìn)行編制的，可以讓新舊知識(shí)間更好地建立起聯(lián)系，建立了各能量流動(dòng)方向的知識(shí)框架，讓學(xué)生從生態(tài)系統(tǒng)這個(gè)宏觀的角度去追蹤能量轉(zhuǎn)移。此外，學(xué)生還可以參與繪制其他關(guān)于能量轉(zhuǎn)換的思維導(dǎo)圖，讓學(xué)生參與到知識(shí)的整理和重構(gòu)之中，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性。

參考文獻(xiàn)：

[1]聶玉昕.物理學(xué)詞條：能量[M].中國(guó)大百科全書(shū)，2009（7）：352-353.

[2]東尼·博贊.博贊學(xué)習(xí)技巧[M].丁大剛，張相芬，譯.中信出版社，2009.