巧用“箭頭”模型解題的復(fù)習(xí)課教學(xué)

安徽 劉 琛

師生平時(shí)在講評(píng)、習(xí)作綜合情境類型題目的試題過程中，經(jīng)常遇到兩個(gè)至多個(gè)對(duì)象相互作用關(guān)系的判斷，常見的有通過運(yùn)輸(流動(dòng)、傳遞)方向、調(diào)控方向判斷對(duì)象名稱濃度大小，有的還要在此基礎(chǔ)上分析生理作用的強(qiáng)弱。很多學(xué)生不得其法，根本不知道從什么地方下手，常常一籌莫展。教師可根據(jù)這類習(xí)題的共同特點(diǎn)組織一節(jié)巧用“箭頭”模型解題的復(fù)習(xí)課教學(xué)，既總結(jié)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)體系，又貼近真實(shí)的解題情境，形成具有操作性的方法步驟，學(xué)生易上手，具有極強(qiáng)的實(shí)踐價(jià)值。這里所說的“箭頭”模型中的“箭頭”就是用來梳理題干中多個(gè)對(duì)象之間的關(guān)系，而其方向則會(huì)透露出生物學(xué)意義的細(xì)節(jié)，將題干信息和背景知識(shí)模型化，則能快速形成解題的突破口，高效解決對(duì)應(yīng)問題。

通過這樣的一節(jié)復(fù)習(xí)課教學(xué)，目的是使學(xué)生能夠通過分析題干、提煉關(guān)鍵詞，結(jié)合自身基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備構(gòu)建“箭頭”模型，進(jìn)而通過構(gòu)建的“箭頭”模型分析命題邏輯，找到解題關(guān)鍵詞，形成解題思路方法、思維模式。下文介紹幾種常見的“箭頭”模型，以供師生參考。

1.生理活動(dòng)強(qiáng)弱變化與物質(zhì)運(yùn)輸方向關(guān)系判斷的“箭頭”模型

【例1】在不同溫度下某植物葉肉細(xì)胞間的CO2濃度相對(duì)值如圖1所示，圖中b、d兩點(diǎn)的光合作用速率和呼吸作用速率大小關(guān)系如何？

【解題思路】本題是典型的通過CO2運(yùn)輸方向判斷光合作用和呼吸作用強(qiáng)弱關(guān)系的題目，但學(xué)生在分析光合作用速率和呼吸作用速率大小關(guān)系時(shí)，容易與圖2混淆，造成理解錯(cuò)誤。

之所以提到圖2，是因?yàn)槠渌鶆?chuàng)設(shè)的密閉條件下CO2濃度的變化情境是大多數(shù)教師復(fù)習(xí)課內(nèi)容的“?？汀?，學(xué)生很容易錯(cuò)誤地認(rèn)為圖1中b、d兩點(diǎn)就是圖2中H、D兩點(diǎn)，此時(shí)光合作用速率等于呼吸作用速率。但殊不知，圖2是通過密閉裝置中CO2濃度上升、下降或處于二者拐點(diǎn)來判斷光合作用速率和呼吸作用速率大小關(guān)系，即通過同一對(duì)象的CO2濃度大小變化來判斷光合作用速率和呼吸作用速率大小關(guān)系。而圖1是通過不同對(duì)象的CO2濃度大小關(guān)系，即外界CO2濃度、胞間CO2濃度和細(xì)胞內(nèi)CO2濃度三者關(guān)系，依據(jù)CO2自由擴(kuò)散的運(yùn)輸特點(diǎn)，判斷CO2運(yùn)輸方向，進(jìn)而推斷光合作用速率和呼吸作用速率的大小關(guān)系。那如何簡單、清晰地展現(xiàn)濃度關(guān)系導(dǎo)致運(yùn)輸方向變化呢？“箭頭”模型當(dāng)之無愧。

具體“箭頭”模型如下：

當(dāng)外界CO2濃度>胞間CO2濃度>細(xì)胞內(nèi)CO2濃度，則CO2運(yùn)輸方向?yàn)橥饨纭g→細(xì)胞內(nèi)，總體效應(yīng)表現(xiàn)為吸收CO2，則光合作用速率大于呼吸作用速率；當(dāng)外界CO2濃度<胞間CO2濃度<細(xì)胞內(nèi)CO2濃度，則CO2運(yùn)輸方向?yàn)榧?xì)胞內(nèi)→胞間→外界，總體效應(yīng)表現(xiàn)為釋放CO2，則呼吸作用速率大于光合作用速率。當(dāng)外界CO2濃度=胞間CO2濃度=細(xì)胞內(nèi)CO2濃度，則總體效應(yīng)表現(xiàn)為既不釋放CO2，也不吸收CO2，則呼吸作用速率等于光合作用速率。

由此判斷，b點(diǎn)的光合作用速率大于呼吸作用速率，d點(diǎn)的呼吸作用速率大于光合作用速率。

【總結(jié)】由于CO2的運(yùn)輸方式是自由擴(kuò)散，其濃度大小關(guān)系就暴露了其運(yùn)輸方向，進(jìn)而推斷不同生理作用強(qiáng)度關(guān)系。在學(xué)習(xí)過程中，這樣通過物質(zhì)運(yùn)輸方向判斷濃度大小的問題不勝枚舉。

2.體液運(yùn)輸方向與物質(zhì)運(yùn)輸方向關(guān)系判斷的“箭頭”模型

【例2】圖3為人體內(nèi)肝細(xì)胞及其內(nèi)環(huán)境示意圖，箭頭所示方向?yàn)檠鞣较颉?/p>

請(qǐng)用圖3中字母和箭頭表示組成人體內(nèi)環(huán)境各成分之間的物質(zhì)交換關(guān)系。圖中的a、b、c處CO2濃度大小的關(guān)系是___________________。若a為胰島B細(xì)胞，則其分泌的胰島素濃度在箭頭處和c處中較大的是___________________。

【解題思路】要解答本題，需先確定3個(gè)問題，且需要各自構(gòu)建一個(gè)“箭頭”模型。

如圖3所示，a是細(xì)胞內(nèi)液，b是組織液，c是血漿，d是淋巴液，根據(jù)淋巴循環(huán)特點(diǎn)，來源和去路均是單向箭頭，而血漿和組織液雙向交換，二者之間是雙向箭頭，如圖4。

而圖3中的a、b、c處CO2濃度大小關(guān)系的判斷則依賴于CO2的運(yùn)輸方向a→b→c，由于CO2的運(yùn)輸方式是自由擴(kuò)散，則伴隨箭頭方向CO2濃度依次降低，得出圖3中的a、b、c處CO2濃度大小關(guān)系為a>b>c。

血漿流動(dòng)方向是箭頭處→c處，c處處于下游，在這二者之間途經(jīng)a時(shí)，攜帶其分泌的胰島素運(yùn)往全身各處，所以胰島素濃度關(guān)系為箭頭處

【總結(jié)】“箭頭”模型的精髓就是通過不同生物學(xué)情境中多個(gè)研究對(duì)象之間箭頭方向的類型、數(shù)目等判斷各自歸屬關(guān)系。該方法通俗易懂、高效便捷。

3.下丘腦-垂體-靶腺軸調(diào)節(jié)方向判斷的“箭頭”模型

【例3】圖5是甲狀腺激素的調(diào)節(jié)示意圖。其中a、b和c表示人體內(nèi)的三種內(nèi)分泌腺，①②③表示三種不同的激素。各自具體表示什么？

【解題思路】本題可以依靠腺體與激素分級(jí)調(diào)節(jié)與負(fù)反饋調(diào)節(jié)的“箭頭”模型嘗試回答，以箭頭的方向及類型突破，效果立竿見影。下丘腦分泌促甲狀腺激素釋放激素，同時(shí)又受甲狀腺激素負(fù)反饋調(diào)節(jié)抑制，則箭頭是一出一入；垂體受下丘腦分泌促甲狀腺激素釋放激素調(diào)控，分泌促甲狀腺激素，又受甲狀腺激素負(fù)反饋調(diào)節(jié)抑制，則箭頭是一出兩入；甲狀腺受垂體分泌促甲狀腺激素調(diào)控，分泌甲狀腺激素，則箭頭是一出一入。箭頭方向及類型有明顯差異的是垂體，由此判斷a是垂體，而同樣是一出一入的是下丘腦和甲狀腺，可以通過甲狀腺分泌甲狀腺激素負(fù)反饋調(diào)節(jié)抑制下丘腦分泌促甲狀腺激素釋放激素，b分泌③作用c，則可推出b為甲狀腺，c為下丘腦。

【總結(jié)】未知對(duì)象的發(fā)出箭頭和收回箭頭分別表示調(diào)節(jié)和被調(diào)節(jié)的關(guān)系，涉及由上至下的分級(jí)調(diào)節(jié)和由下至上的負(fù)反饋調(diào)節(jié)，在這個(gè)具象的“箭頭”模型中已經(jīng)被形象地標(biāo)記成了發(fā)出和收回的箭頭，簡單直觀，提高了解題效率。

4.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞的“箭頭”模型

【例4】圖6是生態(tài)系統(tǒng)的組成成分的關(guān)系“箭頭”模型。各自具體表示什么？學(xué)生可自由討論，依靠各組成成分，通過箭頭方向表示的相互關(guān)系嘗試回答。

【解題思路】圖6甲、乙有異曲同工之處，雙向箭頭連接的對(duì)象應(yīng)是突破口，只有生產(chǎn)者可以通過光合自養(yǎng)或化能合成自養(yǎng)和呼吸作用與無機(jī)環(huán)境形成雙向聯(lián)系，建立雙向箭頭。然后生產(chǎn)者還需向消費(fèi)者、分解者輸送有機(jī)物，則除雙向箭頭外，箭頭應(yīng)都為發(fā)出類型。而無機(jī)環(huán)境還需接收消費(fèi)者、分解者分解的無機(jī)物，除雙向箭頭外，箭頭應(yīng)都為收回類型。最后分解者和消費(fèi)者的判斷，可根據(jù)消費(fèi)者最終會(huì)演變?yōu)椴妒痴叩募S便或死亡后的遺體交由分解者分解，則二者之間的箭頭方向是消費(fèi)者指向分解者。

【總結(jié)】生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞構(gòu)建的“箭頭”模型分別如圖7甲、乙、丙所示。三者的差異就是箭頭的不同，準(zhǔn)確地說是雙向箭頭的不同，物質(zhì)循環(huán)發(fā)生在非生物環(huán)境和生物群落之間，所以只在非生物環(huán)境和生產(chǎn)者之間有一個(gè)雙向箭頭；能量流動(dòng)不能循環(huán)，只能單向傳遞，所以沒有雙向箭頭；信息傳遞可以發(fā)生在生物之間，也可以發(fā)生在生物與非生物環(huán)境之間，往往是雙向的，所以都用雙向箭頭表示。

5.其他“箭頭”模型

筆者所整理的“箭頭”模型類型只是冰山一角，在高中生物學(xué)的知識(shí)點(diǎn)體系中還有多少可以用“箭頭”模型建立的答題模式呢？教師可發(fā)動(dòng)學(xué)生在課下討論思考，構(gòu)建不同知識(shí)點(diǎn)情境下的“箭頭”模型。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將一輪復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)體系中適宜做“箭頭”模型的知識(shí)點(diǎn)情境一一篩選，學(xué)生若思考存在障礙，教師可適時(shí)、適度引導(dǎo)，具體情境示例如下：情境①不同溶液體系水分運(yùn)輸方向或濃度大小判斷；情境②細(xì)胞免疫和體液免疫類型判斷；情境③消化系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)參與內(nèi)環(huán)境與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換等。

以上示例也僅僅是參考，重點(diǎn)是讓學(xué)生體驗(yàn)“箭頭”模型是真正稱手的工具，是對(duì)知識(shí)點(diǎn)的二次梳理，不是“花架子”。通過“箭頭”模型對(duì)知識(shí)體系進(jìn)行二次改造，最終形成解題的思維模式。

6.由“箭頭”模型到“箭頭”思維

生物學(xué)知識(shí)點(diǎn)瑣碎，很多學(xué)生整理起來往往感覺到力不從心，從而喪失學(xué)習(xí)生物的興趣，所以教師在教學(xué)過程中一定要化繁為簡，盡量在紛繁復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)體系中找到清晰明確的邏輯線條，并指導(dǎo)學(xué)生在多個(gè)典型情境中反復(fù)練習(xí)，找到突破口，才能在新情境中類比應(yīng)用，最終熟練掌握，甚至可以沿用到其他學(xué)科領(lǐng)域中去。

“箭頭”模型構(gòu)建的生物學(xué)邏輯關(guān)系經(jīng)常出現(xiàn)在高考題、模擬題、質(zhì)檢題等試題中，《中國高考評(píng)價(jià)體系》也明確說明要求考生能夠用生物學(xué)術(shù)語、圖表、圖解等表述生物學(xué)事實(shí)、概念、原理和規(guī)律等。例如，用遺傳圖解表示雜交實(shí)驗(yàn)過程，用系譜圖表述遺傳關(guān)系，而用箭頭圖解所能發(fā)揮作用的場(chǎng)景更多元化，甚至可以演變成記筆記、理思路、答題目的一種思維模式，以關(guān)鍵詞做支點(diǎn)，以箭頭作為邏輯思路，可提高思考判斷的效率。

“箭頭”模型對(duì)知識(shí)點(diǎn)的加工要求比較高，建議在一輪復(fù)習(xí)時(shí)，教師可先在典型情境的復(fù)習(xí)課教學(xué)中分別予以介紹，淡化模型本身，強(qiáng)化知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，即淡化技巧，強(qiáng)化知識(shí)。而在二輪復(fù)習(xí)時(shí)，則可安排“箭頭”模型的專題，甚至是特色化的復(fù)習(xí)，可以此教學(xué)設(shè)計(jì)為藍(lán)本，安排一課時(shí)或兩課時(shí)的理論版塊介紹，然后進(jìn)行“箭頭”模型的專題訓(xùn)練，強(qiáng)化“箭頭”模型的解題技巧。若學(xué)生學(xué)有余力，也可更為細(xì)化，設(shè)置不同模塊背景：如細(xì)胞代謝類、遺傳圖解類、生命調(diào)節(jié)類等。

綜上所述，“箭頭”模型構(gòu)建的思路是建立在模型概念的基礎(chǔ)之上的，具象的效果自然為解題提供便利，快速打開思路，尋找到解題的突破口。但如果從抽象的高中知識(shí)體系構(gòu)建的大局來看，這不失為一種絕妙的整理知識(shí)點(diǎn)的思路方法，由此上升到“箭頭”思維，利用這種箭頭關(guān)系能快速建立多個(gè)生物學(xué)術(shù)語之間的聯(lián)系，頗有效率地建立知識(shí)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，并且在這種知識(shí)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中可顯著突出關(guān)鍵詞，即核心概念，而簡單的箭頭線條也極其醒目地宣揚(yáng)著這些核心概念的邏輯聯(lián)系。這種“箭頭”思維若使用得當(dāng)，可提綱挈領(lǐng)地勾勒出生物學(xué)知識(shí)體系的巍峨山巒，令學(xué)生流連忘返，暢享“箭頭”思維帶來的那旖旎的生物學(xué)知識(shí)風(fēng)光！