基于學(xué)科核心素養(yǎng)的生物識圖能力的培養(yǎng)

何若

識圖能力是指學(xué)生通過觀察、閱讀插圖，對圖中所蘊(yùn)含的知識進(jìn)行理解、分析和解釋的能力。高中生物教材中的圖型主要包括結(jié)構(gòu)模式圖、生命活動過程示意圖、生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程圖解、數(shù)學(xué)模型圖四種。高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括生命觀念、理性思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任四個方面。在生物教學(xué)中充分利用各種插圖，可有效培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、通過結(jié)構(gòu)模式圖幫助學(xué)生形成生命觀念

生命觀念是指理解生物學(xué)的結(jié)構(gòu)與功能、穩(wěn)態(tài)與平衡、進(jìn)化與適應(yīng)等觀念。教材中的結(jié)構(gòu)模式圖，是培養(yǎng)學(xué)生樹立生命觀念的良好素材。結(jié)構(gòu)模式圖的識圖，應(yīng)重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生如何識別各生物結(jié)構(gòu)的形態(tài)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并引導(dǎo)學(xué)生形成生物結(jié)構(gòu)與生物功能相統(tǒng)一的觀點(diǎn)。對生物的重點(diǎn)結(jié)構(gòu)，可指導(dǎo)學(xué)生用比較法進(jìn)行區(qū)別，必要時可通過畫圖來加深理解與記憶。

例如，對動、植物細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖的識圖，可從識別各種細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)入手，分清楚它們的分布、有無膜結(jié)構(gòu)、單層膜或雙層膜以及所含的化學(xué)成分，并注意結(jié)構(gòu)與對應(yīng)功能的關(guān)系。對重要細(xì)胞器葉綠體和線粒體，可指導(dǎo)學(xué)生通過畫圖、列表等方式比較它們的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、增大膜面積，以及所含物質(zhì)與生理功能的關(guān)系，從而加深理解和記憶。

二、通過生命活動過程示意圖和數(shù)學(xué)模型圖培養(yǎng)學(xué)生的理性思維

理性思維是基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)，運(yùn)用歸納與概括、比較與分析、演繹與推理等思維方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律的能力。而生命活動過程示意圖和數(shù)學(xué)模型圖，就是培養(yǎng)學(xué)生理性思維能力的良好素材。

1.生命活動過程示意圖

生命活動過程示意圖要比結(jié)構(gòu)圖的識圖難度大。這類圖是用靜態(tài)的圖形來反映動態(tài)的生理變化或連續(xù)的生命活動，對它們的識別可分段、分塊進(jìn)行，并抓住其特點(diǎn)進(jìn)行歸納、比較，各個突破。

例如，在教學(xué)《分子與細(xì)胞》（人教版必修一）中第五章第四節(jié)的“光合作用過程的圖解”時，可先讓學(xué)生區(qū)分光反應(yīng)和暗反應(yīng)進(jìn)行的場所、條件、物質(zhì)變化和能量變化，再提出以下問題：光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP用于暗反應(yīng)的哪一個階段？光合作用中釋放氧氣的氧原子來源于哪種反應(yīng)物？可用什么實(shí)驗(yàn)方法來研究？光照強(qiáng)度（或CO2濃度）突然從較強(qiáng)變?yōu)檩^弱（或較低）時，短時間內(nèi)葉綠體內(nèi)C3與C5 的生成速率會發(fā)生怎樣的變化？……引導(dǎo)學(xué)生帶著不同的問題對光合作用的過程圖解進(jìn)行深度研讀，進(jìn)一步深化和拓展光合作用過程的內(nèi)涵和外延，從而培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。

2.數(shù)學(xué)模型圖

數(shù)學(xué)模型圖常以坐標(biāo)曲線圖、柱形圖等形式呈現(xiàn)。坐標(biāo)曲線圖分為單曲線、雙曲線和多曲線等幾種類型。在分析該類曲線圖時，要指導(dǎo)學(xué)生“三看”，即一看縱、橫坐標(biāo)所表示的生物學(xué)含義，找準(zhǔn)自變量（x軸）和因變量（y軸）;二看曲線的特殊點(diǎn)（起點(diǎn)、交點(diǎn)、拐點(diǎn)、頂點(diǎn)、終點(diǎn)）;三看曲線走勢的變化規(guī)律（上升、下降、波動等）。在描述曲線時，應(yīng)在拐點(diǎn)將其分開，分別進(jìn)行描述。雙曲線和多曲線的分析應(yīng)從一條曲線發(fā)生變化時，另外一條曲線或多條曲線有無變化，變化趨勢如何，這種變化有無因果關(guān)系等方面入手。

例如，在教學(xué)《分子與細(xì)胞》（人教版必修一）中第五章第一節(jié)“酶的活性受溫度影響的示意圖”時，可這樣描述：在最適溫度（拐點(diǎn)）以前，酶的活性隨溫度的升高而增強(qiáng)，這說明最適溫度時酶的活性最大;當(dāng)超過最適溫度時，酶的活性會隨溫度的升高而下降，這說明溫度過高會使酶失去活性。而“酶的活性受pH影響的示意圖”，則可這樣描述：酶活性最高時對應(yīng)一個最適pH值（拐點(diǎn)），若偏離最適pH值，就會隨pH值的升高或降低發(fā)生變化，過酸或過堿都會使酶的活性降低甚至失去活性。強(qiáng)調(diào)過酸會使酶失去活性，目的是為了說明其原理和作用與低溫下酶活性受到抑制時是不同的。

相對于坐標(biāo)曲線圖，柱形圖對于單個項(xiàng)目來說，其變化不是連續(xù)的，但柱形圖的優(yōu)點(diǎn)是能夠同時對各個項(xiàng)目進(jìn)行直觀的對比。由于柱形圖的最大特點(diǎn)是反映某個“點(diǎn)”上量變的多少，故在分析柱形圖時，要先抓住“點(diǎn)”，使“點(diǎn)”定位準(zhǔn)確，然后對幾個項(xiàng)目進(jìn)行比較找出差異，并對差異進(jìn)行分析。

例如，在教學(xué)《分子與細(xì)胞》（人教版必修一）中第四章第一節(jié)“資料分析”欄目的“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)”，植物對離子吸收的柱形圖時，可提出這樣的問題：圖中的自變量和因變量是什么？培養(yǎng)水稻的培養(yǎng)液中為什么鈣離子和鎂離子濃度會增加，而硅酸根離子濃度會下降？……通過設(shè)置多個小問題，引導(dǎo)學(xué)生對圖中呈現(xiàn)的復(fù)雜信息進(jìn)行層層分解，既降低了讀圖的難度，又培養(yǎng)了其比較與歸納、分析與概括的能力。

三、利用生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程圖解

培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力

生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程圖解呈現(xiàn)了科學(xué)史上具有重大發(fā)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的良好素材。因這類實(shí)驗(yàn)往往涉及較多的生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)，而學(xué)生儲備的知識又有限，故圖解識圖對他們來說有一定的困難。對這類圖解重點(diǎn)是讓學(xué)生了解科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路，即了解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)材料的選擇，以及實(shí)驗(yàn)方法等。

例如，在教學(xué)《遺傳與進(jìn)化》（人教版必修二）第三章第二節(jié)“T2噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)”時，可向?qū)W生提出以下問題：為什么選擇噬菌體作為實(shí)驗(yàn)材料？區(qū)別蛋白質(zhì)和核酸應(yīng)標(biāo)記什么元素？如何標(biāo)記噬菌體？35S標(biāo)記組和32P標(biāo)記組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別說明了什么？……這些問題在引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的同時，也有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

四、利用各種插圖滲透社會責(zé)任教育

核心素養(yǎng)之一的社會責(zé)任要求學(xué)生基于生物學(xué)認(rèn)識，參與個人與社會事務(wù)的討論，并做出理性解釋和判斷，辨別迷信和偽科學(xué)，嘗試用現(xiàn)有知識解決現(xiàn)實(shí)問題。教材中能滲透社會責(zé)任的插圖有“艾滋病的死因和免疫系統(tǒng)受損的關(guān)系”“碳循環(huán)模式圖”“溫室效應(yīng)示意圖”“骨髓中造血干細(xì)胞分化出各種血細(xì)胞示意圖”和“伴性遺傳的圖解（組圖）”等。

例如，在《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》（人教版必修三）第36頁“資料分析”教學(xué)中，在分析曲線中T細(xì)胞數(shù)量與艾滋病病毒濃度之間的變化關(guān)系后，可向?qū)W生提出以下問題：艾滋病患者死亡的原因是什么？艾滋病屬于何種傳染??？傳播途徑有哪些，如何預(yù)防？最早可在什么時間檢查高危人群是否攜帶艾滋病病毒？其生物學(xué)依據(jù)是什么？社會和個人怎樣關(guān)注艾滋病患者？通過對這些問題的探究，讓學(xué)生學(xué)會關(guān)注社會熱點(diǎn)和關(guān)愛患病群體;同時，將知識應(yīng)用于自身疾病的預(yù)防，這是更重要的學(xué)習(xí)目的。

（責(zé)任編輯? ?郭向和）