基于学科核心素养的生物识图能力的培养

    何若

    识图能力是指学生通过观察、阅读插图，对图中所蕴含的知识进行理解、分析和解释的能力。高中生物教材中的图型主要包括结构模式图、生命活动过程示意图、生物科学实验过程图解、数学模型图四种。高中生物学科核心素养主要包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任四个方面。在生物教学中充分利用各种插图，可有效培养学生的学科核心素养。

    一、通过结构模式图帮助学生形成生命观念

    生命观念是指理解生物学的结构与功能、稳态与平衡、进化与适应等观念。教材中的结构模式图，是培养学生树立生命观念的良好素材。结构模式图的识图，应重点指导学生如何识别各生物结构的形态和结构特点，并引导学生形成生物结构与生物功能相统一的观点。对生物的重点结构，可指导学生用比较法进行区别，必要时可通过画图来加深理解与记忆。

    例如，对动、植物细胞的亚显微结构模式图的识图，可从识别各种细胞器的结构入手，分清楚它们的分布、有无膜结构、单层膜或双层膜以及所含的化学成分，并注意结构与对应功能的关系。对重要细胞器叶绿体和线粒体，可指导学生通过画图、列表等方式比较它们的形态、结构、增大膜面积，以及所含物质与生理功能的关系，从而加深理解和记忆。

    二、通过生命活动过程示意图和数学模型图培养学生的理性思维

    理性思维是基于生物学事实和证据，运用归纳与概括、比较与分析、演绎与推理等思维方法，探讨、阐释生命现象及规律的能力。而生命活动过程示意图和数学模型图，就是培养学生理性思维能力的良好素材。

    1.生命活动过程示意图

    生命活動过程示意图要比结构图的识图难度大。这类图是用静态的图形来反映动态的生理变化或连续的生命活动，对它们的识别可分段、分块进行，并抓住其特点进行归纳、比较，各个突破。

    例如，在教学《分子与细胞》（人教版必修一）中第五章第四节的“光合作用过程的图解”时，可先让学生区分光反应和暗反应进行的场所、条件、物质变化和能量变化，再提出以下问题：光反应产生的[H]和ATP用于暗反应的哪一个阶段？光合作用中释放氧气的氧原子来源于哪种反应物？可用什么实验方法来研究？光照强度（或CO2浓度）突然从较强变为较弱（或较低）时，短时间内叶绿体内C3与C5 的生成速率会发生怎样的变化？……引导学生带着不同的问题对光合作用的过程图解进行深度研读，进一步深化和拓展光合作用过程的内涵和外延，从而培养学生分析问题的能力。

    2.数学模型图

    数学模型图常以坐标曲线图、柱形图等形式呈现。坐标曲线图分为单曲线、双曲线和多曲线等几种类型。在分析该类曲线图时，要指导学生“三看”，即一看纵、横坐标所表示的生物学含义，找准自变量（x轴）和因变量（y轴）;二看曲线的特殊点（起点、交点、拐点、顶点、终点）;三看曲线走势的变化规律（上升、下降、波动等）。在描述曲线时，应在拐点将其分开，分别进行描述。双曲线和多曲线的分析应从一条曲线发生变化时，另外一条曲线或多条曲线有无变化，变化趋势如何，这种变化有无因果关系等方面入手。

    例如，在教学《分子与细胞》（人教版必修一）中第五章第一节“酶的活性受温度影响的示意图”时，可这样描述：在最适温度（拐点）以前，酶的活性随温度的升高而增强，这说明最适温度时酶的活性最大;当超过最适温度时，酶的活性会随温度的升高而下降，这说明温度过高会使酶失去活性。而“酶的活性受pH影响的示意图”，则可这样描述：酶活性最高时对应一个最适pH值（拐点），若偏离最适pH值，就会随pH值的升高或降低发生变化，过酸或过碱都会使酶的活性降低甚至失去活性。强调过酸会使酶失去活性，目的是为了说明其原理和作用与低温下酶活性受到抑制时是不同的。

    相对于坐标曲线图，柱形图对于单个项目来说，其变化不是连续的，但柱形图的优点是能够同时对各个项目进行直观的对比。由于柱形图的最大特点是反映某个“点”上量变的多少，故在分析柱形图时，要先抓住“点”，使“点”定位准确，然后对几个项目进行比较找出差异，并对差异进行分析。

    例如，在教学《分子与细胞》（人教版必修一）中第四章第一节“资料分析”栏目的“物质跨膜运输的特点”，植物对离子吸收的柱形图时，可提出这样的问题：图中的自变量和因变量是什么？培养水稻的培养液中为什么钙离子和镁离子浓度会增加，而硅酸根离子浓度会下降？……通过设置多个小问题，引导学生对图中呈现的复杂信息进行层层分解，既降低了读图的难度，又培养了其比较与归纳、分析与概括的能力。

    三、利用生物科学实验过程图解

    培养学生的科学探究能力

    生物科学实验过程图解呈现了科学史上具有重大发现的实验，是培养学生科学探究能力的良好素材。因这类实验往往涉及较多的生物实验技术，而学生储备的知识又有限，故图解识图对他们来说有一定的困难。对这类图解重点是让学生了解科学家的实验设计思路，即了解实验原理、实验材料的选择，以及实验方法等。

    例如，在教学《遗传与进化》（人教版必修二）第三章第二节“T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验”时，可向学生提出以下问题：为什么选择噬菌体作为实验材料？区别蛋白质和核酸应标记什么元素？如何标记噬菌体？35S标记组和32P标记组的实验结果分别说明了什么？……这些问题在引导学生体验科学发现的同时，也有助于培养学生的科学探究能力。

    四、利用各种插图渗透社会责任教育

    核心素养之一的社会责任要求学生基于生物学认识，参与个人与社会事务的讨论，并做出理性解释和判断，辨别迷信和伪科学，尝试用现有知识解决现实问题。教材中能渗透社会责任的插图有“艾滋病的死因和免疫系统受损的关系”“碳循环模式图”“温室效应示意图”“骨髓中造血干细胞分化出各种血细胞示意图”和“伴性遗传的图解（组图）”等。

    例如，在《稳态与环境》（人教版必修三）第36页“资料分析”教学中，在分析曲线中T细胞数量与艾滋病病毒浓度之间的变化关系后，可向学生提出以下问题：艾滋病患者死亡的原因是什么？艾滋病属于何种传染病？传播途径有哪些，如何预防？最早可在什么时间检查高危人群是否携带艾滋病病毒？其生物学依据是什么？社会和个人怎样关注艾滋病患者？通过对这些问题的探究，让学生学会关注社会热点和关爱患病群体;同时，将知识应用于自身疾病的预防，这是更重要的学习目的。

    （责任编辑? ?郭向和）