從“閱讀”到“建模”

袁丞墅

摘要：很多生物知識都配以圖像、表格來解釋和說明。在新課改教學理念下，這些圖表已不僅僅是教材中依附于文字的“插圖”，而是更加重要的教學工具。高中生物教學中，教師可引導學生分步閱讀各類圖表，抓取其中的有效信息;循序漸進地從看圖表到識圖表，從用圖表到畫圖表，從架構圖表到建立圖表的模型，達成從“閱讀”到“建模”的分段提高。

關鍵詞：圖表;閱讀;建模;高中生物

生物學是自然科學中的一門基礎性科學，是研究生物生命活動現象和規律的科學。高中生物學課程涉及分子、細胞、遺傳、變異、生物工程等多個生物學領域的基礎知識，從微觀到宏觀、從國外到國內、從理論到實踐，圖像和表格都貫穿始終。在新課改理念下，這些圖表已不僅僅是教材中依附于文字的“插圖”，而是更加重要的教學工具。“工欲善其事，必先利其器。”在高中生物教學中，如何利用圖表這一大“利器”，來斬斷困擾學生的“枷鎖”？學生又應該如何傳承圖表這一大“利器”，來應對今后出現的問題？這就需要教師在平時的教學中，循序漸進地引導學生從看圖表到識圖表，從用圖表到畫圖表，從架構圖表到建立圖表的模型。

一、分步閱讀，抓取圖表有效信息

生物閱讀材料中的圖像和表格，不同于一般的文本性材料，它既有直觀、簡潔、概括性強的閱讀優勢，也有跳躍、細節多、信息量大的閱讀障礙。為了抓取其中的有效信息，需要根據分類檢索情況，針對不同的圖（如坐標圖、流程圖、結構圖）和表采取對應的閱讀步驟（策略）。

（一）坐標圖的閱讀步驟

坐標圖是指在二維坐標系內通過x的變化對y產生的影響而構建的圖像，一般以曲線圖、柱形圖為主。坐標圖的閱讀可以分為三步。第一步，閱讀坐標圖的縱坐標和橫坐標以及刻度，明確變量之間的關系。第二步，閱讀曲線中關鍵點的生物學含義。第三步，由點及線，閱讀曲線走勢變化的原因。

例如，“光合作用的原理和應用”這部分內容教學的核心是對光照強度的理解。對于常見的曲線圖（如圖1），教師可引導學生先閱讀縱、橫坐標。縱坐標一般為二氧化碳的吸收量和釋放量（正半軸表示吸收量，負半軸表示釋放量），實指凈光合作用強度;橫坐標一般為一天的時間，實指一天中的光照強度。接著閱讀坐標圖中的關鍵點。曲線與y軸的交點為呼吸作用強度，與x軸的交點為光合作用、呼吸作用強度相等點。最后閱讀曲線變化。如c點至e點、f點至h點，曲線都呈下降趨勢，但原因是不一樣的，分別是由二氧化碳供應不足和光照強度減弱引起的。

（二）流程圖的閱讀步驟

流程圖是用簡單的文字、圖形加引導箭頭的方式描述生物過程的圖像。流程圖的閱讀一般也分為三步。第一步，閱讀單個圖像信息。閱讀圖像信息時要找準圖像中重點展示的內容，也就是圖像的主角，排除配角信息的干擾。如有絲分裂的主角是染色體，染色體應當作為每一張圖的主要閱讀對象，而作為配角的紡錘體、中心體等只需作為補充性閱讀對象。第二步，閱讀兩個圖像之間的聯系。流程圖最大的特點就是連續發展變化，圖像之間的異同是深入了解流程圖的關鍵之處。抓住這個閱讀的關鍵，圖像就不僅僅是一個個靜態的圖形，而成為一個動態的過程。第三步，從整體角度重新閱讀。任何生物過程的分步、分段都是人為劃分的，為了人們能夠更好地去認識這個過程，但同時也讓這個過程變得碎片化。從整體角度重新閱讀圖像，能夠在前兩步的基礎上再進一步，經歷完整的生物過程閱讀。

例如，高中生物必修一《細胞的增殖》一節中，細胞的有絲分裂過程既是教學重點，也是教學難點。細胞屬于微觀結構，肉眼不可見，學生僅在“顯微鏡觀察”等實驗中看到過少數幾種細胞，無法僅依靠書本對有絲分裂過程的文字描述，全面學習和理解細胞的有絲分裂。教學中，教師可以教材中課本的有絲分裂圖為藍本，重構細胞有絲分裂的流程圖（如圖2），并逐步引導學生進行圖像閱讀。

（三）結構圖的閱讀步驟

結構圖一般是通過對生物結構的概括性描繪和具化形成的示意性圖像。結構圖的閱讀可分為兩步。第一步，閱讀圖像的整體信息。圖像的整體信息是指圖像所呈現和指向的主體知識，包含圖像的框架結構、圖下說明等。這樣就能在圖像和對應的知識之間建立明確的關聯，方便進一步的閱讀。第二步，閱讀圖像的細節信息。細節信息可以是圖像中與對應知識一致的提示性信息，也可以是在原有知識的基礎上有所改動的關鍵信息。通過閱讀細節信息，可以準確把握圖像所要表達的信息。

例如，教學高中生物必修一《細胞的基本結構》一章時，教師引導學生按照先總后分、先粗后細的策略閱讀細胞結構圖（如下頁圖3）。先從整體上看圖中細胞的外形，結合細胞有復雜的內部結構，基本確定為動物細胞。再從細節上觀察細胞結構，如有細胞核，可以確定不是原核細胞;沒有細胞壁、葉綠體，可以判斷不是植物細胞;有核糖體、內質網、高爾基體，說明有完善的蛋白質合成系統。從而，幫助學生迅速讀懂結構圖，深刻理解細胞結構。

（四）表格的閱讀步驟

表格則通過對一些生物數據的規律性羅列來展現生物規律，一般是二維的。表格閱讀可分為三步。第一步是閱讀表格的標題（表題），通過標題可以了解表格概況。第二步是閱讀行列，表格橫向為行，豎向為列，閱讀行列主要是閱讀行列中所統計的對象，這里要關注行、列與自變量、因變量之間的對應關系和數值單位。第三步是閱讀表格數據，在閱讀數據時，要注意橫向、縱向比較聯系，以得出相應結論。

例如，高中生物選擇性必修一《內環境的穩態》一節，可以通過展示血檢報告單的表格來引入（可有策略地選用某個患者的真實報告單，需要注意的是，應遮擋患者的個人相關信息和醫院信息）。高中生或多或少接觸過血檢報告單，但一般不能完全看懂，這樣貼近生活的表格，很快就會引起學生的共鳴。這時，教師要引導學生閱讀表格。如表1中“血糖”一行數值為6.90 mmol/L，比較該行的“參考范圍”一列3.60-6.40 mmol/L，可以得知該患者的空腹血糖偏高，即“提示”中“↑”的意義。

二、分段提高，構建圖表基礎模型

生物教學中的圖表建模與圖表閱讀有著緊密的聯系，圖表建模是圖表閱讀不斷發展、不斷延伸的最終形態。這個過程也是學生從掌握、應用圖表工具解決問題到自制、創新圖表工具更好地解決問題的過程，對學生的生物基礎知識、科研思維能力和科學探索精神都提出了更高的要求，有利于學生生物學科核心素養的提高。圖表建模的難度和復雜程度都遠高于圖表閱讀。在生物教學中，應適時適量地開展圖表建模訓練，循序漸進地提高學生的建模能力。教師可從圖表閱讀開始，著手培養學生看圖表、讀圖表的能力;當學生基本掌握了圖表閱讀的方法后，可以有針對性地培養學生進行圖表再現的畫圖（表）能力，畫圖（表）過程中，可以適當做一些細節方面的修改，增加畫圖（表）的難度;最后，可以鼓勵學生依據生物知識獨立完成圖表建構。

例如，教學“細胞呼吸”“光合作用”時，可讓學生先通過線粒體、葉綠體結構圖的閱讀，掌握這兩個生化反應的基本結構，然后獨立畫出線粒體、葉綠體結構圖，最后在兩幅結構圖中標注參與生化反應的各種物質（圖5為一位學生的建模成果）。這能有效幫助學生構建“細胞呼吸”“光合作用”的模型。

高中生物教學的課后鞏固，往往是通過完成練習題的方式進行的。教師在設計課后練習題時，應該有計劃地安排一兩道訓練圖表建模的題目。這種題目的設計也應該遵循循序漸進的原則，從識圖（表）解題到畫圖（表）解題，從題干要求到解題依賴，從使用工具到自制工具。比如，在材料題中，一旦涉及過程性描述，可以邊讀題邊畫出對應的流程簡圖，這樣題目讀完，圖表建模也就完成了，解題條理清晰，既快又好。又如，在題目中同時涉及“細胞分裂”和“DNA的半保留復制”兩個知識點時，可以通過繪制細胞分裂圖中的染色體，然后將DNA以細線的形式繪制到染色體內部，并用深色代表放射性，進行圖表建模（如圖6）。

在解決類似題目的過程中，學生解題的思維性、科學性和完整性都會由于圖表建模的逐步深入而越來越完善。

“數形結合”的教學思想和研究方法，不僅可以成為數學教學的重要思想，也可以“拿來”應用于高中生物教學。圖表閱讀和建模是生物教學中的必備工具。教師應當努力引領學生認識到這一工具的強大之處，形成主動使用這一工具的意識，逐漸掌握使用這一工具的方法，并能創造性地開發利用這一工具。這樣，生物教學帶給學生的就不僅僅是生物知識的積累，還有生物學科思想的構建，以及生物學科價值觀的形成。