圖示法在高中生物學(xué)專題復(fù)習(xí)中的應(yīng)用
——以“細(xì)胞中的有機(jī)物”為例

王 韜（四川省南充市儀隴中學(xué) 四川南充 637600）

專題復(fù)習(xí)是指基于學(xué)情、教情、考情，以某個“點(diǎn)”為中心，整合生物學(xué)的概念、規(guī)律、原理和思維方式，以實(shí)現(xiàn)構(gòu)建框架、遷移知識和解決問題的復(fù)習(xí)模式［1］。圖示法是圍繞某個主題或知識內(nèi)容進(jìn)行表征的可視化組織形式，包括思維導(dǎo)圖、概念圖、韋恩圖、流程圖等。圖示法將抽象的生物學(xué)概念具體化，繁雜的知識內(nèi)容條理化，直觀形象的圖示便于信息的傳遞和表達(dá)，利于知識的深度挖掘和透徹理解，還可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

人教版高中生物學(xué)必修1 第2 章“組成細(xì)胞的分子”可劃分為“細(xì)胞中的元素和無機(jī)物”，以及“細(xì)胞中的有機(jī)物”2 個專題進(jìn)行復(fù)習(xí)。后者涵蓋第2 節(jié)“生命活動的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì)”、第3 節(jié)“遺傳信息的攜帶者——核酸”、第4 節(jié)“細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)”相關(guān)內(nèi)容，以及“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)（第18～19 頁）”、“觀察DNA 和RNA 在細(xì)胞中的分布（第26～27 頁）”2個考綱要求的實(shí)驗(yàn)。這部分知識是生物的物質(zhì)基礎(chǔ)，與后續(xù)的細(xì)胞代謝、遺傳變異、穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)等內(nèi)容聯(lián)系緊密。本文以 “細(xì)胞中的有機(jī)物” 專題為例，嘗試運(yùn)用思維導(dǎo)圖、概念圖、韋恩圖和流程圖等圖示法，開展四大有機(jī)物的專題復(fù)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識體系，實(shí)現(xiàn)高效有序地復(fù)習(xí)。

1 以思維導(dǎo)圖建立專題知識體系，厘清知識內(nèi)在聯(lián)系

思維導(dǎo)圖（mind map）是一種對知識組織和表征的思維工具。思維導(dǎo)圖巧妙地將各種主題的關(guān)系用相互隸屬與相關(guān)的思維“地圖”表現(xiàn)，形成脈絡(luò)清晰、重點(diǎn)突出的信息網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)建思維導(dǎo)圖突破專題復(fù)習(xí)，可幫助學(xué)生建立專題的知識體系，厘清知識間的內(nèi)在聯(lián)系。

“細(xì)胞中的有機(jī)物”為專題的中心主題，教師啟發(fā)學(xué)生繪制4 條放射狀曲線，在各曲線的末端設(shè)立與主題相關(guān)的關(guān)鍵詞“蛋白質(zhì)”“核酸”“糖類”“脂質(zhì)”，而每個關(guān)鍵詞又可設(shè)立為新的中心，例如“蛋白質(zhì)”向外延伸新的分支“元素組成”“基本單位”“形成過程”“結(jié)構(gòu)多樣性”“功能多樣性”“鑒定”，分支關(guān)鍵詞又可作為新的中心，借助發(fā)散思維，由點(diǎn)到面，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。學(xué)生繪制的思維導(dǎo)圖可能有一些錯誤或遺漏，教師應(yīng)悉心指導(dǎo)，師生共同完善知識結(jié)構(gòu)，繪制的思維導(dǎo)圖（圖1）呈現(xiàn)抽象而復(fù)雜的學(xué)科內(nèi)容。

思維導(dǎo)圖構(gòu)建下的專題復(fù)習(xí)，可將雜亂無章的知識點(diǎn)有序整合，建立穩(wěn)固的知識網(wǎng)絡(luò)。利用圖1 可強(qiáng)化蛋白質(zhì)、核酸、糖類和脂質(zhì)四大有機(jī)物的主干知識，有效防止復(fù)習(xí)的碎片化，增加知識的有序性，為后續(xù)復(fù)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

圖1 細(xì)胞中的有機(jī)物

2 以概念圖深入理解學(xué)科概念，明確概念深層關(guān)聯(lián)

概念圖（concept map）也是一種組織和表征知識的工具。它將某一命題網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)概念及相互關(guān)系用圖示化的形式呈現(xiàn)。概念圖以層級排列概念，高度濃縮知識，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。在復(fù)習(xí)課引入概念圖，學(xué)生可深入理解學(xué)科概念，明確概念間的深層關(guān)聯(lián)［2］?，F(xiàn)以“核酸”和“蛋白質(zhì)”為例，分別構(gòu)建概念圖以鞏固基礎(chǔ)及延伸拓展。

2.1 構(gòu)建“核酸和核苷酸”的概念圖，加深理解核心概念 核酸是遺傳信息的攜帶者，其與核苷酸之間的關(guān)系可簡單描述為：核酸的基本單位是核苷酸。筆者向?qū)W生提出教學(xué)任務(wù)“構(gòu)建核酸和核苷酸的關(guān)系概念圖”，先讓學(xué)生找出“核酸”“核苷酸”這2 個關(guān)鍵詞，然后要求學(xué)生展開聯(lián)想并羅列相關(guān)的概念，例如 “DNA”“RNA”“脫氧核糖核苷酸”“核糖核苷酸”等。用連接線連接相關(guān)概念，必要時在連接線上注明二者之間的關(guān)系。大多數(shù)學(xué)生通過積極思考可繪制簡單的概念圖（圖2A）。

圖2 核酸和核苷酸的關(guān)系

圖3 蛋白質(zhì)和氨基酸的關(guān)系

教師應(yīng)首先肯定學(xué)生的構(gòu)圖成果，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的信心。然后以學(xué)生所繪制的圖示為基礎(chǔ)，通過深加工和再創(chuàng)造完善概念圖（圖2B）。

圖2A 和2B 都闡明核酸及核苷酸的分類，核酸（DNA 和RNA）的基本單位，以及核苷酸的化學(xué)成分。圖2B 還呈現(xiàn)DNA 和RNA 所含的五碳糖及含氮堿基有所差異，這些差異可作為DNA 或RNA 的判斷依據(jù)。此外，DNA 由2 條脫氧核苷酸鏈形成，RNA 由1 條核糖核苷酸鏈形成。通過圖2概念圖的構(gòu)建，學(xué)生明晰了核酸和核苷酸之間的關(guān)系，加深對這2 個核心概念的理解，從而鞏固核酸的基礎(chǔ)知識。

2.2 構(gòu)建“蛋白質(zhì)和氨基酸”的概念圖，整合復(fù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容 蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者，其與氨基酸之間的關(guān)系可簡單描述為：蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸。可用與2.1 同樣的方法，先讓學(xué)生繪制簡略的概念圖（圖3A），教師再引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建復(fù)雜的概念圖（圖3B）。

圖3A 和3B 都闡明蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，以及氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程。圖3B 還涉及人體內(nèi)蛋白質(zhì)消化吸收的過程，細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成加工的過程，蛋白質(zhì)和氨基酸組成元素存在差異，以及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的多樣性與氨基酸密切相關(guān)。這些內(nèi)容體現(xiàn)了專題復(fù)習(xí)不同于新授課，前者不拘泥于章節(jié)的限制，可將其他模塊或章節(jié)的相關(guān)內(nèi)容相整合。專題復(fù)習(xí)在鞏固基礎(chǔ)的同時延伸拓展，提升學(xué)生的理性思維能力和知識遷移能力。

3 以韋恩圖展示概念集合關(guān)系，構(gòu)建完整的知識結(jié)構(gòu)

韋恩圖（Venn diagram）是用封閉曲線顯示元素間重疊關(guān)系的圖示，是一種選擇、分類和比較信息的有效工具。韋恩圖可將概念關(guān)系的認(rèn)知方式顯性化，揭示認(rèn)知結(jié)構(gòu)重疊或沖突的部分。復(fù)習(xí)時將概念融入到韋恩圖中，利于展示概念之間的集合關(guān)系，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識結(jié)構(gòu)。現(xiàn)以“糖類”和“脂質(zhì)”為例，分別制作表示交叉或包含關(guān)系的韋恩圖。

3.1 制作“糖類”的韋恩圖，呈現(xiàn)糖類分布的交叉關(guān)系 糖類是主要的能源物質(zhì)，廣泛分布于動、植物細(xì)胞中。哪些糖類分布于植物細(xì)胞中？哪些糖類分布于動物細(xì)胞中？哪些糖類在動、植物細(xì)胞都有分布？教師創(chuàng)設(shè)3 個問題情境，啟發(fā)學(xué)生用韋恩圖進(jìn)行歸納、比較。學(xué)生在白紙上繪制2 個橢圓分隔成3 個區(qū)域，只屬于動物細(xì)胞、只屬于植物細(xì)胞，以及動、植物細(xì)胞共有（2 個橢圓的交叉部分）；羅列熟知的糖類，例如葡萄糖、果糖、乳糖、糖原、淀粉、纖維素等，再將這些糖分別填入3 個區(qū)域，并補(bǔ)充完善；然后小組間相互檢查，最后教師歸納總結(jié)并呈現(xiàn)糖類分布的韋恩圖（圖4）。

圖4 糖類在動植物細(xì)胞中的分布

由圖4 可知，乳糖、半乳糖和糖原是動物細(xì)胞特有的糖類，植物細(xì)胞特有果糖、蔗糖、麥芽糖、淀粉和纖維素，而葡萄糖、核糖和脫氧核糖是動、植物細(xì)胞共有的。用韋恩圖表示糖類在動、植物細(xì)胞中的分布，更加直觀形象，便于學(xué)生理解糖類分布的差異。

3.2 制作“脂質(zhì)”的韋恩圖，表明各類脂質(zhì)的包含關(guān)系 脂質(zhì)種類繁多，功能各異。有些基礎(chǔ)薄弱學(xué)生對相似的概念難以區(qū)分，例如脂質(zhì)和脂肪，固醇和膽固醇。脂質(zhì)主要包括脂肪、磷脂和固醇，固醇又可分為膽固醇和膽固醇衍生物。學(xué)生在這些知識基礎(chǔ)上進(jìn)行意義構(gòu)建，繪制脂質(zhì)分類的韋恩圖（圖5）。該圖由外及里，層層深入，表明各類脂質(zhì)的包含關(guān)系，可加深學(xué)生對概念的認(rèn)識和理解，顯著提升復(fù)習(xí)效果。

圖5 脂質(zhì)的分類

3.3 合并“糖類”的韋恩圖，化繁為簡，高度概括

糖類的分類也可繪制韋恩圖（圖6），表明各種糖類的從屬關(guān)系。由圖6 可知，糖類主要包括單糖、二糖和多糖。葡萄糖、果糖、核糖、脫氧核糖和半乳糖屬于單糖，乳糖、蔗糖和麥芽糖屬于二糖，多糖包括淀粉、糖原和纖維素等。

圖6 糖類的分類

關(guān)于“糖類”知識可繪制2 個韋恩圖。這2 個圖都包含各種糖類，具有相互重疊部分。教師提出問題：能否將圖4 和圖6 合并成一個圖？學(xué)生積極思考、討論，并嘗試合二為一（圖7）。該圖化繁為簡，高度概括，一目了然。這樣的訓(xùn)練，可提高學(xué)生分析問題和歸納概括的能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識，發(fā)展其理性思維。

圖7 糖類的分類和分布

4 以流程圖強(qiáng)化理解專題實(shí)驗(yàn)，掌握基本實(shí)驗(yàn)技能

生物學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，本專題涉及的2 個實(shí)驗(yàn)教材主要以文字的形式表述，復(fù)習(xí)時可采用流程圖的形式呈現(xiàn)。流程圖（flow chart）是由特定的圖形和流程線組成的表征活動過程和思路的框圖，其將冗長的文字圖示化，抽象的實(shí)驗(yàn)形象化。例如，還原糖的鑒定可概括為如下流程圖（圖8）。

圖8 還原糖的鑒定

流程圖的繪制培養(yǎng)學(xué)生用圖代文、以圖釋文的能力。圖8 簡明扼要、脈絡(luò)清晰，學(xué)生可參照圖示重做實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化對實(shí)驗(yàn)原理、步驟、條件及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解。學(xué)生還可主動構(gòu)建脂肪、蛋白質(zhì)、淀粉的鑒定，以及觀察DNA 和RNA 在細(xì)胞中分布的流程圖，掌握各種物質(zhì)的鑒定方法等基本的實(shí)驗(yàn)技能。

除上述所舉的圖示法以外，還有結(jié)構(gòu)圖、坐標(biāo)圖、階梯圖、餅狀圖等。在高中生物學(xué)復(fù)習(xí)階段，教師可根據(jù)教材內(nèi)容的編排和學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，采用不同的圖示進(jìn)行表征。圖示對生物學(xué)知識高度概括凝練，使枯燥乏味的復(fù)習(xí)生動化，抽象繁雜的知識系統(tǒng)化。教師還應(yīng)鼓勵學(xué)生自主構(gòu)建各種圖示，培養(yǎng)其綜合素質(zhì)和學(xué)科素養(yǎng)，以期取得良好的復(fù)習(xí)效果。