思維導圖策略在高中生物學“能量供應”教學中的應用

湯婷婷 朱長江,2 趙 卓*

(1吉林師范大學生命科學學院 四平 136000； 2新疆阿勒泰地區(qū)第二中學 836000)

人教版高中生物學教材必修1《分子與細胞》中“能量供應”版塊主要闡述細胞中能量的來源及轉(zhuǎn)換。其中，線粒體和葉綠體作為細胞中兩大“能量轉(zhuǎn)換器”，前者為生物體進行有氧呼吸的主要場所，能夠?qū)⒂袡C物中穩(wěn)定的化學能轉(zhuǎn)換成ATP中活躍的化學能，后者為光合作用場所，能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化成有機物中穩(wěn)定的化學能。且這兩個生化反應過程需要在酶催化作用下才能發(fā)生。為加強學生理解細胞呼吸與光合作用的有關(guān)內(nèi)容，將思維導圖與經(jīng)典理論課有機融合，充分利用思維導圖的輔助功能，建立相關(guān)知識點間的鏈接，旨在提升高中生物學課堂的高效性與生動性。

1 從核心概念出發(fā)，理解酶特性的反應條件和規(guī)律

在第5章第1節(jié)“降低化學反應活化能的酶”的學習中，學生在第一課時中已經(jīng)了解到核心概念——酶能夠高效催化生物體內(nèi)發(fā)生的化學反應，以便各項生命活動有條不紊的進行。對于酶具有專一性這一特性，學生亦能很好地理解和把握并且可以設(shè)計簡單的實驗加以證明。但是酶活性易受溫度和pH外界條件的影響，該內(nèi)容并不容易被學生吸收與同化。因此，設(shè)計酶性質(zhì)部分教學內(nèi)容時，學生從核心概念“酶”出發(fā)建立思維導圖(圖1)，從酶的來源鏈接到活細胞、從酶的本質(zhì)擴展到蛋白質(zhì)和RNA、從酶的作用延伸到催化作用，再從酶的特性推導出酶的高效性、溫和性和專一性等反應條件與效果，建立從核心概念輻射出的知識點間的邏輯關(guān)聯(lián)。

2 從宏觀視角俯視，認知細胞呼吸作用的不同選擇

生命進化過程中，許多生理生化反應是在受外界條件的制約或選擇中進行的，體現(xiàn)出生命與環(huán)境相互依賴、協(xié)同發(fā)展的趨勢。在第5章第3節(jié)“ATP的主要來源——細胞呼吸”中細胞呼吸的方式部分，因氧氣是否參與呼吸作用的反應過程分為有氧呼吸和無氧呼吸兩大類型。學生已經(jīng)知道生物體進行呼吸作用是吸收氧氣呼出二氧化碳的過程，但是對于細胞中有氧呼吸和無氧呼吸的概念界限并不清晰，有關(guān)這兩種呼吸方式的過程更是知之甚少。且細胞呼吸的生理過程比較微觀，不易理解，因此教師應注重直觀引導。可在實踐教學中，利用思維導圖構(gòu)建有氧呼吸和無氧呼吸的反應過程(圖2)，從細胞呼吸宏觀角度俯視，分別從呼吸方式、反應進程和發(fā)生場所等不同層面上，認知無氧呼吸和有氧呼吸的動態(tài)反應過程。反應過程起點從葡萄糖出發(fā)，在有氧和無氧不同反應條件的作用下，進行不同反應歷程并產(chǎn)生不同中間產(chǎn)物。此外，思維導圖還能明確地比較有氧呼吸和無氧呼吸的反應條件、反應產(chǎn)物以及反應場所的異同。

圖1 “酶的特性”思維導圖設(shè)計方案

3 從發(fā)展變化觀念，架構(gòu)光合作用的完整反應歷程

第5章第4節(jié)“能量之源——光與光合作用”中光合作用的過程，不管是從植物生理角度出發(fā)，還是結(jié)合生物課程標準確定本節(jié)課的重點難點，該部分內(nèi)容都是高中生物學教學的重心所在。教材將光合作用的光反應階段以及暗反應階段分為兩個自然段呈現(xiàn)出來，并配有插圖“光合作用過程的圖解”，目的在于盡可能地幫助學生充分理解光合作用的整個過程。該過程是一系列反應的疊加與延續(xù)，為促進學生進一步系統(tǒng)掌握光合作用的過程，可利用思維導圖設(shè)計光合作用的完整反應過程(圖3)，通過思維導圖架構(gòu)的光合作用全過程，可以清楚、簡化、直觀地呈現(xiàn)給學生們完整反應全貌，有利于培養(yǎng)學生用動態(tài)和發(fā)展的理念分析生命現(xiàn)象和過程。

圖2 “ATP的主要來源——細胞呼吸”思維導圖設(shè)計方案

圖3 “能量之源——光與光合作用”思維導圖設(shè)計方案

通過以上三個具體實例可以看出，將“酶的特性”“細胞呼吸”“光合作用”等具體教學內(nèi)容繪制成思維導圖，可清晰展示每一個知識點以及相關(guān)重要信息。且思維導圖與知識組塊學習間具有很高契合度，可以作為意義學習的表征載體。在實踐教學理論課中合理運用思維導圖，有利于教師整合和加工理論知識，加強概括知識系統(tǒng)化。

思維導圖是表征意義信息的良好載體。從信息加工上看，思維導圖呈現(xiàn)出知識的邏輯性、全面性與實踐性；從視覺角度上看，思維導圖體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)化、整體化與直觀化；從藝術(shù)角度上看，思維導圖表現(xiàn)出層次性、鮮活性、緊密性。將思維導圖應用于高中生物學課程教學中，有利于教師構(gòu)思授課內(nèi)容與設(shè)計教學環(huán)節(jié)，進一步加強學生知識融通能力以及收集信息和處理信息能力。