基于模型構(gòu)建的二輪復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計(jì)

陳忠 朱巧玲

摘要：以“光合作用與細(xì)胞呼吸的綜合運(yùn)用”為例，展示模型構(gòu)建在高三二輪復(fù)習(xí)中的運(yùn)用。充分整合教學(xué)資源，沿著“模型構(gòu)建——模型評(píng)價(jià)——模型運(yùn)用”的思路組織教學(xué)活動(dòng)，關(guān)注學(xué)生的思維過(guò)程和語(yǔ)言表達(dá)規(guī)范，著重解決學(xué)生在高考必備知識(shí)、關(guān)鍵能力方面存在的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：模型構(gòu)建 光合作用 呼吸作用 二輪復(fù)習(xí)

中圖分類(lèi)號(hào)G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

1高考試題命制特點(diǎn)與教學(xué)設(shè)計(jì)思路

“光合作用和呼吸作用的綜合運(yùn)用”是高考命題的重點(diǎn)，光合作用和呼吸作用的概念、過(guò)程、影響因素、生產(chǎn)生活的應(yīng)用等屬于必考知識(shí)點(diǎn)。以模型為載體考查學(xué)生的必備知識(shí)（如真光合作用和凈光合作用等概念）和關(guān)鍵能力（如用科學(xué)規(guī)范的文字解釋或推理試題中的生物學(xué)現(xiàn)象）是本專(zhuān)題試題命制的鮮明特色。因該部分內(nèi)容抽象且綜合性強(qiáng)，是歷屆高三學(xué)生考試失分的重災(zāi)區(qū)。在高三二輪復(fù)習(xí)中，教師把一輪復(fù)習(xí)的知識(shí)重講一遍，學(xué)生依靠題海戰(zhàn)術(shù)復(fù)習(xí)備考是傳統(tǒng)的做法。這種做法使得學(xué)生雖然在知識(shí)上有一定的積累，卻不能深刻理解知識(shí)的內(nèi)在含義和概念間的相互聯(lián)系，因此不能靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題，科學(xué)思維也沒(méi)有得到鍛煉。筆者嘗試從學(xué)生思維培養(yǎng)角度出發(fā)，圍繞模型開(kāi)展二輪復(fù)習(xí)，沿著“模型構(gòu)建——模型評(píng)價(jià)——模型運(yùn)用”的課堂教學(xué)主線，在解決學(xué)生必備知識(shí)缺陷的基礎(chǔ)上培養(yǎng)關(guān)鍵能力，以達(dá)成二輪復(fù)習(xí)的教學(xué)目標(biāo)。

2教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)對(duì)細(xì)胞呼吸、真光合作用、凈光合作用、補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)等概念理解，理清光合作用與細(xì)胞呼吸在物質(zhì)和能量方面的聯(lián)系，形成物質(zhì)與能量觀、結(jié)構(gòu)與功能觀等生命觀念;掌握數(shù)學(xué)模型解讀技巧，發(fā)展分析和解決問(wèn)題的科學(xué)思維;通過(guò)小組合作學(xué)習(xí)、構(gòu)建與評(píng)價(jià)模型等活動(dòng)，發(fā)展對(duì)生物學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行交流和討論的能力。

3教學(xué)過(guò)程

3.1模型構(gòu)建，診斷學(xué)生必備知識(shí)的缺陷

“創(chuàng)設(shè)情境，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題”是本環(huán)節(jié)的核心任務(wù)。本環(huán)節(jié)要求學(xué)生回顧光合作用和呼吸作用過(guò)程，并在真實(shí)情景（葉肉細(xì)胞）中理清兩者的物質(zhì)和能量關(guān)系，在物理模型基礎(chǔ)上構(gòu)建數(shù)學(xué)模型以深化對(duì)兩種細(xì)胞代謝的關(guān)系理解。學(xué)生自主構(gòu)建模型，能暴露其高考必備知識(shí)存在的缺陷，提高復(fù)習(xí)的針對(duì)性。

學(xué)生活動(dòng)1：用箭頭和字母在圖1A中表示葉肉細(xì)胞的氣體交換示意圖，圖1B中畫(huà)出葉肉細(xì)胞光照強(qiáng)度與光合作用速率關(guān)系的圖像，并在圖1B中標(biāo)出光補(bǔ)償點(diǎn)與光飽和點(diǎn)等概念。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生先構(gòu)建物理模型，從細(xì)胞結(jié)構(gòu)和代謝方面理清光合作用和呼吸作用之間的物質(zhì)與能量關(guān)系，有利于對(duì)真光合作用、凈光合作用和細(xì)胞呼吸等概念建立直觀的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也有助于形成結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀等生命觀念。數(shù)學(xué)模型構(gòu)建具有一定的開(kāi)放性，既可以畫(huà)真光合作用的曲線，也可以畫(huà)凈光合作用的曲線，從而對(duì)比分析真光合作用與凈光合作用概念，以解決概念混淆問(wèn)題。圖1B把x、Y軸留空給學(xué)生填寫(xiě)是為了檢測(cè)學(xué)生文字表述的規(guī)范程度，暴露概念理解中存在的誤區(qū)，以便在下一環(huán)節(jié)中展開(kāi)討論。

3.2模型評(píng)價(jià)，激活思維，夯實(shí)必備知識(shí)

“釋疑解惑，合作探究”是本環(huán)節(jié)的核心任務(wù)。傳統(tǒng)教學(xué)是給出模型再分析，而本節(jié)課則是讓學(xué)生自主構(gòu)建后再相互評(píng)價(jià)，更能激發(fā)學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)必備知識(shí)中的難點(diǎn)和疑點(diǎn)的理解。教師在學(xué)生模型構(gòu)建過(guò)程中仔細(xì)巡視，找出典型模型用投影展示，在生生之間評(píng)價(jià)模型時(shí)做好組織和引導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)2：投影典型學(xué)案，小組討論、評(píng)價(jià)并完善模型。歸納討論結(jié)果，填寫(xiě)表1，辨析真光合、凈光合和細(xì)胞呼吸等概念的異同。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在模型構(gòu)建與評(píng)價(jià)過(guò)程中易產(chǎn)生較多“生成性問(wèn)題”。例如，為什么“CO2吸收量”作為凈光合作用強(qiáng)度的指標(biāo)，而“CO2固定量”作為真光合作用強(qiáng)度指標(biāo)？光照強(qiáng)度超過(guò)飽和點(diǎn)后光合作用強(qiáng)度會(huì)不會(huì)下降？……這些課堂的生成性問(wèn)題意味著學(xué)生在進(jìn)行知識(shí)的深度思考，是思維被激活的標(biāo)志，同時(shí)也是課堂最具有價(jià)值的問(wèn)題。此外，模型評(píng)價(jià)能提高學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力，提高思維的嚴(yán)謹(jǐn)性。表1促進(jìn)學(xué)生從不同角度來(lái)強(qiáng)化概念的科學(xué)表述，同時(shí)也屬于知識(shí)的拓展。學(xué)生活動(dòng)2是課堂的第一個(gè)高潮。學(xué)生所建構(gòu)出的模型有凈光合作用模型和真光合作用模型，在數(shù)學(xué)模型Y軸表述方面也是形式多樣。學(xué)生在評(píng)價(jià)模型時(shí)出現(xiàn)了思維碰撞，在師生討論中解決了必備知識(shí)的難點(diǎn)和疑點(diǎn)。

3.3模型運(yùn)用，基于必備知識(shí)的關(guān)鍵能力培養(yǎng)

“示范指導(dǎo)，歸納提升”是本環(huán)節(jié)的核心任務(wù)，模型運(yùn)用環(huán)節(jié)分為兩個(gè)階段。第一階段是培養(yǎng)分析數(shù)學(xué)模型的“軸一點(diǎn)一線”思維習(xí)慣，同時(shí)對(duì)前兩個(gè)環(huán)節(jié)習(xí)得的必備知識(shí)進(jìn)行檢測(cè)和初步運(yùn)用。第二階段是回歸高考試題，針對(duì)題目中分析原因、邏輯推理、闡述理由等問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)突破，通過(guò)歸納解題方法以提升學(xué)生綜合運(yùn)用能力。

學(xué)生任務(wù)3：圖2和圖3是某植物在自然環(huán)境和密閉環(huán)境下的光合作用變化圖，據(jù)圖回答問(wèn)題：

（1）缺Mg使圖2中的c點(diǎn)和e點(diǎn)如何移動(dòng)：c點(diǎn)__;e點(diǎn)__。

（2）圖2、3中凈光合作用強(qiáng)度為0的點(diǎn)：圖2__;圖3__。

（3）寫(xiě)出兩幅圖中有機(jī)物積累量最大的點(diǎn)：圖2__;圖3__。

（4）圖2中hd段下降的原因是：__。Ie段下降的原因是：

（5）若圖4各個(gè)時(shí)間段植物的呼吸作用強(qiáng)度相同，則D、H兩點(diǎn)光照強(qiáng)度相同嗎？請(qǐng)解釋原因。__。

設(shè)計(jì)意圖：圖2和3中的模型比圖1更復(fù)雜，更貼近生產(chǎn)與生活。圖2模型是基于自然環(huán)境下構(gòu)建的，是圖1模型的升級(jí)版，而圖3的模型是人為控制條件下的，兩者需要詳細(xì)分析。教師先示范“軸一點(diǎn)一線”科學(xué)思維分析圖2模型，再讓學(xué)生分析圖3模型。“軸一點(diǎn)一線”科學(xué)思維指先觀察x與Y軸的生物學(xué)意義，再分析特殊點(diǎn)（起點(diǎn)、交點(diǎn)、拐點(diǎn)、最高點(diǎn)、最低點(diǎn)等）的含義，最后解讀分析曲線上升或下降的原因和意義。具體示范如下：先將圖2中x軸（時(shí)間）轉(zhuǎn)化成溫度和光照強(qiáng)度兩個(gè)環(huán)境因素，Y軸CO2吸收則代表凈光合作用速率，通過(guò)這樣的信息轉(zhuǎn)換可使曲線更直觀便于理解;再分析模型中c、h、d、i、e、f點(diǎn)的生物學(xué)含義;最后，分段解讀曲線的意義。教師示范、指導(dǎo)學(xué)生分析模型是為了培養(yǎng)學(xué)生理解、信息獲取等能力，為運(yùn)用模型解釋生物學(xué)現(xiàn)象和問(wèn)題提供保障。

在夯實(shí)了必備知識(shí)和初步培養(yǎng)了關(guān)鍵能力之后，教師再開(kāi)展高考試題的真題演練，先分析高考試題，再提煉答題方法，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移和綜合運(yùn)用能力。

學(xué)生任務(wù)4：“條件一過(guò)程一結(jié)果”分析法解答高考文字分析題（表2）。

（2017·全國(guó)卷I）植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)是指由于CO2的限制，光合速率與呼吸速率相等時(shí)環(huán)境中的CO：濃度。已知甲種植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)大于乙種植物的?；卮鹣铝袉?wèn)題：

（1）將正常生長(zhǎng)的甲、乙兩種植物放置在同一密閉小室中，適宜條件下照光培養(yǎng)。培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)兩種植物的光合速率都降低，原因是__。

甲種植物凈光合速率為0時(shí)，乙種植物凈光合速率__（填“大于0”“等于0”或“小于0”）。

（2018·全國(guó)卷I）甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強(qiáng)度的變化趨勢(shì)如圖4所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：

（2）甲、乙兩種植物單獨(dú)種植時(shí)，如果種植密度過(guò)大，那么凈光合速率下降幅度較大的植物是__，判斷的依據(jù)是__。

設(shè)計(jì)意圖：語(yǔ)言表達(dá)能力是對(duì)概念、原理、定律的熟練綜合運(yùn)用，即用生物學(xué)的專(zhuān)業(yè)語(yǔ)言來(lái)分析生命現(xiàn)象、解釋形成生命現(xiàn)象的原因、推理生命活動(dòng)的規(guī)律、領(lǐng)悟科學(xué)研究的過(guò)程和思維方法，是體現(xiàn)學(xué)生綜合能力的分水嶺。學(xué)生高考中對(duì)語(yǔ)言表達(dá)類(lèi)問(wèn)題要么直接放棄，要么作答了也是邏輯混亂、表述不清。為了改善上述情況，教師采用“條件一過(guò)程一結(jié)果”分析法來(lái)訓(xùn)練學(xué)生思維以提高應(yīng)試能力?！皸l件一過(guò)程一結(jié)果”分析法要求學(xué)生提取題目問(wèn)題的條件和結(jié)果，從條件開(kāi)始思考，把生物學(xué)過(guò)程進(jìn)行“串聯(lián)”，逐步推理出結(jié)果，同時(shí)要求書(shū)寫(xiě)答案時(shí)用生物學(xué)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)和短句表達(dá)，最終提高學(xué)生的答題能力。

4教學(xué)反思

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》把模型與建模思維列為課程目標(biāo)，這是因?yàn)槟Ｐ团c建模教學(xué)能讓學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)體系，掌握概念本質(zhì)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，提高其科學(xué)素養(yǎng)。高三二輪復(fù)習(xí)的核心任務(wù)是為了解決學(xué)生在一輪復(fù)習(xí)中遺留的必備知識(shí)缺陷，同時(shí)提高學(xué)生理解、信息獲取、實(shí)驗(yàn)與探究和綜合運(yùn)用等能力。教師利用模型教學(xué)組織二輪復(fù)習(xí)，從高考考查的必備知識(shí)入手，發(fā)現(xiàn)并解決學(xué)生存在的知識(shí)問(wèn)題，攻克了一輪復(fù)習(xí)中的知識(shí)難點(diǎn)和疑點(diǎn)。圍繞模型設(shè)計(jì)的學(xué)生活動(dòng)層次分明、任務(wù)明確，多層次拓展了學(xué)生的思維，培養(yǎng)了學(xué)生的關(guān)鍵能力?？傊阅Ｐ徒?gòu)教學(xué)能針對(duì)學(xué)情、立足考情、夯實(shí)基礎(chǔ)和發(fā)展能力，最終達(dá)成二輪復(fù)習(xí)的教學(xué)目標(biāo)。