基于学科核心素养的生物识图能力的培养获奖科研报告

基于学科核心素养的生物识图能力的培养获奖科研报告识图能力是指学生通过观察、阅读插图，对图中所蕴含的知识进行理解、分析和解释的能力。高中生物教材中的图型主要包括结构模式图、生命活动过程示意图、生物科学实验过程图解、数学模型图四种。高中生物学科核心素养主要包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任四个方面。在生物教学中充分利用各种插图，可有效培养学生的学科核心素养。

一、通过结构模式图帮助学生形成生命观念

生命观念是指理解生物学的结构与功能、稳态与平衡、进化与适应等观念。教材中的结构模式图，是培养学生树立生命观念的良好素材。结构模式图的识图，应重点指导学生如何识别各生物结构的形态和结构特点，并引导学生形成生物结构与生物功能相统一的观点。对生物的重点结构，可指导学生用比较法进行区别，必要时可通过画图来加深理解与记忆。

例如，对动、植物细胞的亚显微结构模式图的识图，可从识别各种细胞器的结构入手，分清楚它们的分布、有无膜结构、单层膜或双层膜以及所含的化学成分，并注意结构与对应功能的关系。对重要细胞器叶绿体和线粒体，可指导学生通过画图、列表等方式比较它们的形态、结构、增大膜面积，以及所含物质与生理功能的关系，从而加深理解和记忆。

二、通过生命活动过程示意图和数学模型图培养学生的理性思维

理性思维是基于生物学事实和证据，运用归纳与概括、比较与分析、演绎与推理等思维方法，探讨、阐释生命现象及规律的能力。而生命活动过程示意图和数学模型图，就是培养学生理性思维能力的良好素材。

1.生命活动过程示意图

生命活動过程示意图要比结构图的识图难度大。这类图是用静态的图形来反映动态的生理变化或连续的生命活动，对它们的识别可分段、分块进行，并抓住其特点进行归纳、比较，各个突破。

例如，在教学《分子与细胞》（人教版必修一）中第五章第四节的“光合作用过程的图解”时，可先让学生区分光反应和暗反应进行的场所、条件、物质变化和能量变化，再提出以下问题：光反应产生的[H]和ATP用于暗反应的哪一个阶段？光合作用中释放氧气的氧原子来源于哪种反应物？可用什么实验方法来研究？光照强度（或CO2浓度）突然从较强变为较弱（或较低）时，短时间内叶绿体内C3与C5的生成速率会发生怎样的变化？……引导学生带着不同的问题对光合作用的过程图解进行深度研读，进一步深化和拓展光合作用过程的内涵和外延，从而培养学生分析问题的能力。

2.数学模型图

数学模型图常以坐标曲线图、柱形图等形式呈现。坐标曲线图分为单曲线、双曲线和多曲线等几种类型。在分析该类曲线图时，要指导学生“三看”，即一看纵、横坐标所表示的生物学含义，找准自变量（x轴）和因变量（y轴）;二看曲线的特殊点（起点、交点、拐点、顶点、终点）;三看曲线走势的变化规律（上升、下降、波动等）。在描述曲线时，应在拐点将其分开，分别进行描述。双曲线和多曲线的分析应从一条曲线发生变化时，另外一条曲线或多条曲线有无变化，变化趋势如何，这种变化有无因果关系等方面入手。

例如，在教学《分子与细胞》（人教版必修一）中第五章第一节“酶的活性受温度影响的示意图”时，可这样描述：在最适温度（拐点）以前，酶的活性随温度的升高而增强，这说明最适温度时酶的活性最大;当超过最适温度时，酶的活性会随温度的升高而下降，这说明温度过高会使酶失去活性。而“酶的活性受pH影响的示意图”，则可这样描述：酶活性最高时对应一个最适pH值（拐点），若偏离最适pH值，就会随pH值的升高或降低发生变化，过酸或过碱都会使酶的活性降低甚至失去活性。强调过酸会使酶失去活性，目的是为了说明其原理和作用与低温下酶活性受到抑制时是不同的。

相对于坐标曲线图，柱形图对于单个项目来说，其变化不是连续的，但柱形图的优点是能够同时对各个项目进行直观的对比。由于柱形图的最大特点是反映某个“点”上量变的多少，故在分析柱形图时，要先抓住“点”，使“点”定位准确，然后对几个项目进行比较找出差异，并对差异进行分析。

例如，在教学《分子与细胞》（人教版必修一）中第四章第一节“资料分析”栏目的“物质跨膜运输的特点”，植物对离子吸收的柱形图时，可提出这样的问题：图中的自变量和因变量是什么？培养水稻的培养液中为什么钙离子和镁离子浓度会增加，而硅酸根离子浓度会下降？……通过设置多个小问题，引导学生对图中呈现的复杂信息进行层层分解，既降低了读图的难度，又培养了其比较与归纳、分析与概括的能力。

三、利用生物科学实验过程图解

培养学生的科学探究能力

生物科学实验过程图解呈现了科学史上具有重大发现的实验，是培养学生科学探究能力的良好素材。因这类实验往往涉及较多的生物实验技术，而学生储备的知识又有限，故图解识图对他们来说有一定的困难。对这类图解重点是让学生了解科学家的实验设计思路，即了解实验原理、实验材料的选择，以及实验方法等。

例如，在教学《遗传与进化》（人教版必修二）第三章第二节“T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验”时，可向学生提出以下问题：为什么选择噬菌体作为实验材料？区别蛋白质和核酸应标记什么元素？如何标记噬菌体？35S标记组和32P标记组的实验结果分别说明了什么？……这些问题在引导学生体验科学发现的同时，也有助于培养学生的科学探究能力。

四、利用各种插图渗透社会责任教育

核心素养之一的社会责任要求学生基于生物学认识，参与个人与社会事务的讨论，并做出理性解释和判断，辨别迷信和伪科学，尝试用现有知识解决现实问题。教材中能渗透社会责任的插图有“艾滋病的死因和免疫系统受损的关系”“碳循环模式图”“温室效应示意图”“骨髓中造血干细胞分化出各种血细胞示意图”和“伴性遗传的图解（组图）”等。

例如，在《稳态与环境》（人教版必修三）第36页“资料分析”教学中，在分析曲线中T细胞数量与艾滋病病毒浓度之间的变化关系后，可向学生提出以下问题：艾滋病患者死亡的原因是什么？艾滋病属于