基于學科核心素養(yǎng)的生物識圖能力的培養(yǎng)獲獎科研報告

基于學科核心素養(yǎng)的生物識圖能力的培養(yǎng)獲獎科研報告識圖能力是指學生通過觀察、閱讀插圖，對圖中所蘊含的知識進行理解、分析和解釋的能力。高中生物教材中的圖型主要包括結構模式圖、生命活動過程示意圖、生物科學實驗過程圖解、數(shù)學模型圖四種。高中生物學科核心素養(yǎng)主要包括生命觀念、理性思維、科學探究和社會責任四個方面。在生物教學中充分利用各種插圖，可有效培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)。

一、通過結構模式圖幫助學生形成生命觀念

生命觀念是指理解生物學的結構與功能、穩(wěn)態(tài)與平衡、進化與適應等觀念。教材中的結構模式圖，是培養(yǎng)學生樹立生命觀念的良好素材。結構模式圖的識圖，應重點指導學生如何識別各生物結構的形態(tài)和結構特點，并引導學生形成生物結構與生物功能相統(tǒng)一的觀點。對生物的重點結構，可指導學生用比較法進行區(qū)別，必要時可通過畫圖來加深理解與記憶。

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

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

理性思維是基于生物學事實和證據，運用歸納與概括、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)學模型圖，就是培養(yǎng)學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構圖的識圖難度大。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、分塊進行，并抓住其特點進行歸納、比較，各個突破。

例如，在教學《分子與細胞》（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，可先讓學生區(qū)分光反應和暗反應進行的場所、條件、物質變化和能量變化，再提出以下問題：光反應產生的[H]和ATP用于暗反應的哪一個階段？光合作用中釋放氧氣的氧原子來源于哪種反應物？可用什么實驗方法來研究？光照強度（或CO2濃度）突然從較強變?yōu)檩^弱（或較低）時，短時間內葉綠體內C3與C5的生成速率會發(fā)生怎樣的變化？……引導學生帶著不同的問題對光合作用的過程圖解進行深度研讀，進一步深化和拓展光合作用過程的內涵和外延，從而培養(yǎng)學生分析問題的能力。

2.數(shù)學模型圖

數(shù)學模型圖常以坐標曲線圖、柱形圖等形式呈現(xiàn)。坐標曲線圖分為單曲線、雙曲線和多曲線等幾種類型。在分析該類曲線圖時，要指導學生“三看”，即一看縱、橫坐標所表示的生物學含義，找準自變量（x軸）和因變量（y軸）;二看曲線的特殊點（起點、交點、拐點、頂點、終點）;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，應在拐點將其分開，分別進行描述。雙曲線和多曲線的分析應從一條曲線發(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系等方面入手。

例如，在教學《分子與細胞》（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）以前，酶的活性隨溫度的升高而增強，這說明最適溫度時酶的活性最大;當超過最適溫度時，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：酶活性最高時對應一個最適pH值（拐點），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。強調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。

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

例如，在教學《分子與細胞》（人教版必修一）中第四章第一節(jié)“資料分析”欄目的“物質跨膜運輸?shù)奶攸c”，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？……通過設置多個小問題，引導學生對圖中呈現(xiàn)的復雜信息進行層層分解，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、利用生物科學實驗過程圖解

培養(yǎng)學生的科學探究能力

生物科學實驗過程圖解呈現(xiàn)了科學史上具有重大發(fā)現(xiàn)的實驗，是培養(yǎng)學生科學探究能力的良好素材。因這類實驗往往涉及較多的生物實驗技術，而學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。對這類圖解重點是讓學生了解科學家的實驗設計思路，即了解實驗原理、實驗材料的選擇，以及實驗方法等。

例如，在教學《遺傳與進化》（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驗”時，可向學生提出以下問題：為什么選擇噬菌體作為實驗材料？區(qū)別蛋白質和核酸應標記什么元素？如何標記噬菌體？35S標記組和32P標記組的實驗結果分別說明了什么？……這些問題在引導學生體驗科學發(fā)現(xiàn)的同時，也有助于培養(yǎng)學生的科學探究能力。

四、利用各種插圖滲透社會責任教育

核心素養(yǎng)之一的社會責任要求學生基于生物學認識，參與個人與社會事務的討論，并做出理性解釋和判斷，辨別迷信和偽科學，嘗試用現(xiàn)有知識解決現(xiàn)實問題。教材中能滲透社會責任的插圖有“艾滋病的死因和免疫系統(tǒng)受損的關系”“碳循環(huán)模式圖”“溫室效應示意圖”“骨髓中造血干細胞分化出各種血細胞示意圖”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”教學中，在分析曲線中T細胞數(shù)量與艾滋病病毒濃度之間的變化關系后，可向學生提出以下問題：艾滋病患者死亡的原因是什么？艾滋病屬于