例談生物圖的信息加工在高三生物學二輪復習中的應用
——以蛋白質專題為例

周海旸

(江蘇省南京市玄武高級中學 南京 210016)

高三生物學二輪復習注重知識的內在聯系，注重對知識進行分類、歸納和綜合。高中生物學教材中的生物圖是生物科學的第二語言，其最大的特點是既直觀又能承載大量信息，能把復雜的內容簡明扼要地表述出來，是表達、概括和深化生物學概念的重要形式。信息加工是指對收集來的信息進行去偽存真、去粗取精、由表及里、由此及彼的加工過程。

它是在對原始信息進行適當處理的基礎上，生產出新的、用以指導決策的有效信息的過程，這一過程將使信息增值。

1 生物圖信息加工的一般方式

高中生物學教材中的生物圖包括結構模式圖、生理過程圖、數據例析表格、坐標曲線統計圖、遺傳系譜圖、概念圖等。每一幅生物圖中都承載著非常豐富的信息，在復習課中，對于這些生物圖不能只進行簡單羅列、就圖解題，而應當細細分析，運用創造性思維，對精心挑選的生物圖進行二次加工，從而真正用好生物圖，實現生物圖信息的增值。

1.1 按處理功能的深淺，可以把信息加工分為預處理加工、業務處理加工和決策處理加工三類方式 預處理加工是對信息簡單整理，加工出的是預信息；業務處理加工是對信息進行分析，綜合出輔助決策的信息；決策處理加工是對分類排序后的信息進行分析比較、研究計算，從而使信息更具有使用價值乃至形成新信息。以“蛋白質專題復習”為例，預處理加工是指對生物圖的篩選和判別，即從眾多與蛋白質相關的生物圖中挑選出適合本節課使用的圖；而這些收集來的生物圖是一種初始的、零亂的和孤立的信息，對這些生物圖進行分類和排序，從而為教學設計提供依據和輔助，讓這些生物圖真正發揮它的功能，這屬于業務處理加工。依據分類排序后的生物圖來設計教學，幫助學生融會貫通，這屬于決策處理加工。

1.2 按照學習者的學習方式，可分為發散、同化、聚合、順應等四種學習方式[1]學習者對信息的加工方式，主要是指學習者在頭腦中加工信息時所采用的內部活動方式(即思維方式)。具體包括接受性學習—探究性學習、機械性學習—有意義性學習、分析理解式學習—整體把握式學習等[2]。發散學習方式關注發散的思想，富有想象力，生物圖中的信息量豐富，采用發散的學習方式可引導學生聯想與本圖相關的知識，如圖中某一物質的來源和去路等；同化學習方式喜歡處理抽象的觀點和概念，具有理性和邏輯性，分析過蛋白質專題系列的生物圖，引導學生構建有關蛋白質的概念圖，形成知識框架，建構知識體系；聚合學習方式擅長將理論用于實踐，能運用已經學過的理論知識分析生物圖，真正讀懂圖中的信息；順應學習方式強調主動探索和具體體驗，面對沒有見過的生物圖能找到入手點去分析、提問、討論，能主動地探索挖掘圖中的信息。

2 蛋白質專題復習中生物圖信息加工的應用

以二輪復習中的“蛋白質專題”復習為例，按照預處理加工、業務處理加工、決策處理加工的流程來處理生物圖，并參考發散、同化、聚合、順應的學習方式來設計教學流程，實現對生物圖多方位的信息加工，以期收到良好的教學效果。

2.1 生物圖的預處理加工——篩選和判別 學習的信息加工過程是從感覺開始的，感覺記憶是第一個信息貯存庫，它將來自環境中的刺激信息直接保留，直到它們受到注意并得到進一步的加工。注意是外界信息進入人腦的門戶，只有受到注意的信息才能得到人腦的進一步加工。生物圖的呈現就是對學生的一種刺激，但是刺激選擇不是一種隨機的過程，而應當關注學習者已有的信息或認知圖式，從而在教學中吸引并保持學生的注意。因此，對生物圖進行篩選和判別，是對生物圖信息加工的第一步——加工出預信息。

“蛋白質專題”中，與蛋白質相關的生物圖非常多，筆者初步篩選了20幅圖，最后保留了8幅圖(圖1～圖8)。一節課的時間有限，圖需要少而精，篩選需依據學情而定。二輪復習注重知識的遷移，因此需要選擇保留一些經典圖解和與之相關的新圖，刪去沒有聯系、孤立的生物圖；二輪復習還注重知識之間的聯系和知識框架的形成，因此保留信息含量豐富的流程圖和示意圖，刪去知識點單一的生物圖；由于本節課的目標是藉由“蛋白質”來串聯相關知識，從而幫助學生全方位多角度認識蛋白質，構建屬于自己的知識體系，因此不宜在某個知識點多加重復，類似的生物圖保留一個即可。

圖1 兔細胞內氨基酸分子形成血紅蛋白分子示意圖

圖2 n肽的結構示意圖

圖3 胰島素原的結構示意圖

圖4 突觸后膜結構示意圖

圖5 某種生物膜和其上所發生的部分生化反應示意圖

圖6 轉錄與翻譯過程示意圖

圖7 蛋白質的合成、轉運、分布示意圖

圖8 核糖體的形成、分布及執行的生理功能示意圖

2.2 生物圖的業務處理加工——分類和排序 對預處理加工后的生物圖進行分類和排序，是對信息進一步的分析，能為教學設計提供依據和輔助，讓這些生物圖真正發揮它的功能，這屬于業務處理加工。

上圖1～8中，圖1～3與蛋白質的結構有關，圖4～5與蛋白質的功能有關，圖6～7與蛋白質的合成、分布、轉運有關，圖8綜合性更強。依據結構決定功能的原理，圖1～3應當在前，圖4～5應當在后，在復習了蛋白質的結構和功能之后，可以進一步復習蛋白質的來源和去路，即蛋白質的合成、分布和轉運，因此，圖6～7排列在后，最后的圖8是對前面所有內容的總結提升。

通過對生物圖的分類和排序，逐步厘清圖與圖之間的邏輯關系，可以讓每一幅圖出現在最適合的位置，讓每一幅圖在課堂復習中發揮最大的功效。

2.3 生物圖的決策處理加工——分析和設計 分類排序后的每一幅生物圖都應根據其特點采用不同的信息加工方式，可以通過設計導圖鏈，讓學生在識圖—析圖—釋疑的過程中自主學習；拓展圖的內涵與外延，設置邏輯遞進的問題串，讓學生通過觀察比較、討論分析，觸及圖所展示的生物體結構、生物學事實、生物學過程的本質；挖掘圖中的隱含信息，讓學生發現問題，通過基于問題的探究、辨析，對生命的現象進行抽象與概括。總之，讓學生在一定的情境下通過協作、討論、交流、互相幫助(包括教師提供的指導與幫助)，并借助必要的信息資源主動建構生物學知識。

2.3.1 以聚合的方式分析生物圖 針對圖1～3，以聚合的方式逐步進行分析。首先呈現圖1，由氨基酸構成蛋白質的流程圖，幫助學生從整體上把握蛋白質的四級結構，接著呈現圖2，設計表1幫助學生梳理有關蛋白質結構的基本概念，最后呈現圖3，并輔以兩個提示性的填空題幫助學生分析此圖： ①胰島素原是由個氨基酸構成的，A鏈有個氨基酸，B鏈有個氨基酸，C鏈有個氨基酸，肽鏈之間通過鍵連接；②切除C鏈后形成的胰島素分子中含有條肽鏈、個氨基酸，個肽鍵，C鏈的切除屬于對多肽鏈的。

表1 蛋白質結構的相關基本概念梳理

這三幅生物圖是幫助學生復習蛋白質結構的，圖1非常直觀，是教材插圖，學生可以直接說出圖中每一個結構的名稱；圖2是常見的多肽鏈的結構，輔以表格總結與蛋白質結構相關的基本概念，并為圖3進行鋪墊；圖3是個新圖，學生在理解上存在一些障礙，但是可以順著教師提供的填空題的思路去逐步分析，并將氨基酸構成蛋白質的相關知識應用其中，很容易就能解決這個難題。在此過程中，教師提供“腳手架”，學生采用聚合的方式來對這類生物圖進行信息加工，將理論應用于實踐。把學習的主動權還給學生，讓學生親自嘗試制作知識框架圖，把零碎的知識進行整合和重建，從整體上把握知識間的內在聯系，可形成系統化、條理化的知識框架。這樣的學習有利于學生形成自己的知識結構體系，鍛煉學生整體駕馭知識的能力，提升學生的思維能力、解決問題能力和自學能力，更有利于重點的強化、難點的突破，從而最終促使學生為知識的應用打好堅實的基礎。

2.3.2 以順應的方式探究生物圖 針對圖4、 5，以順應的方式進行探究。學生都知道蛋白質的功能包括構成生物體結構、催化、運輸、免疫、調節等，但是對于蛋白質的其他功能卻不熟悉，圖4是蘇教版生物學必修3教材中關于突觸后膜的插圖，此圖可以引導學生從蛋白質的角度思考蛋白質還具有離子通道這一功能，緊接著呈現圖5，并出示問題： 根據已總結的蛋白質的功能，結合圖中蛋白M上的兩個箭頭分析，蛋白M的生理功能有哪些？學生經分析得出蛋白M的功能包括H+的通道，催化ATP的水解。順應的學習方式強調主動探索，圖4是老圖新解，學生看慣了此圖中的突觸結構，但是將此圖放在蛋白質專題中卻能促使學生去探索突觸后膜上受體的功能，進而將蛋白質種類、功能等知識串聯在一起綜合運用，在圖4的基礎上繼續探索圖5中蛋白M的功能，難度就不會太大，學生在析圖的過程中也學會根據所學知識分析圖中的細節。

2.3.3 以發散的方式解讀生物圖 針對圖6—8，以發散的方式進行解讀。圖7綜合性較強，圖6是圖7中的一個環節，教師首先呈現圖7，并輔以兩個問題啟發學生的思維： ①說出胰島素合成、加工、分泌的具體過程；核糖體合成的蛋白質還有哪些去向？②哪些場所有蛋白質分布？分別執行哪些生理功能？學生分小組討論，鼓勵學生挖掘圖中的其他隱藏信息，并交流分享。學生通過問題的引導初步讀懂圖6是鋪墊，在此基礎上有些學生提出了質疑： 本圖既有分泌蛋白的合成與分泌，則應表示動物細胞，但卻又出現了葉綠體，因此不合理。以發散的方式解讀復雜生物圖有助于學生從整體上來考慮問題，且能提出新問題，這是使生物圖信息增值的途徑之一，也更有效地幫助學生綜合運用所學知識來分析、解決問題。圖8是最后一幅圖，這幅圖在本節課中有著畫龍點睛的作用。出示圖8，要求： 前后4人一小組，討論交流，合作完成任務： ①結合圖示說明核糖體如何形成、分布及執行的生理功能；②嘗試從命題者的視角出發，闡述可從哪些方面來出題。自主命題對學生的要求很高，但也是訓練發散思維的重要手段，學生首先需要讀懂圖，分析圖中各物質之間的聯系，明確圖中表達的生理過程及其意義，然后綜合運用所學知識設問，進而命題。

2.3.4 以同化的方式梳理概念圖 同化的學習方式注重思維的邏輯性，概念圖是用來組織和揭示知識內在聯系的網絡結構圖，復習課結束時要求學生自主構建概念圖，并在全班進行分享。在二輪復習過程中，需幫助學生對所學知識進行進一步的梳理和整合以促進學生把握核心概念，將有著直接或間接、內在或外在聯系的概念、原理等知識連成知識網絡，實現對知識框架性、系統性和整體性的復習，扎實復習根基。學生對本專題相關知識的概念、原理之間建立了相互聯系，避免了死記硬背，幫助學生形成了更長期的記憶，提高了學生的分析、概括等邏輯思維能力[3]。

在二輪復習過程中，生物圖是一種很好的工具，若能利用信息加工的理論對生物圖這種特殊的信息進行選擇、重組、補充，引導學生分析、處理圖文信息，從而將有著直接或間接聯系的知識連成網絡，就能實現對知識框架性、系統性和整體性的復習，從而達到良好的復習效果。