例談在高中生物學(xué)教學(xué)中數(shù)據(jù)資料的處理與運(yùn)用

徐業(yè)華

隨著我國(guó)新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的不斷推進(jìn)， “資料分析”式教學(xué)的價(jià)值已經(jīng)得到了普遍的認(rèn)同并正在被廣泛的運(yùn)用于課堂教學(xué)中。通過(guò)相關(guān)“資料分析”并結(jié)合相應(yīng)的討論題，讓學(xué)生有目的地進(jìn)行多角度、深層次的分析與討論，獨(dú)立或者合作完成對(duì)知識(shí)的探究而獲得新知，對(duì)于激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的信息處理能力、分析解決問(wèn)題的能力以及合作、交流能力等方面，都起到了重要作用。“資料分析”的形式多種多樣，以表格、曲線(xiàn)等形式的數(shù)據(jù)資料作為其中的一種重要類(lèi)型在新課標(biāo)高中生物教材中廣泛存在，數(shù)據(jù)分析類(lèi)試題在各地高考中也屢有涉及。

1 注重并充分利用教材中已有的數(shù)據(jù)資料的分析

現(xiàn)行生物教材中含有大量的表格、曲線(xiàn)等數(shù)據(jù)資料，在教學(xué)中，教師應(yīng)該充分利用這些素材，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真分析，并聯(lián)系相關(guān)的知識(shí)和原理，來(lái)加深學(xué)生對(duì)知識(shí)和原理的理解和掌握。這種方式能將文字與曲線(xiàn)圖很好地統(tǒng)一起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生信息獲取、轉(zhuǎn)換和處理的能力。例如，地殼和細(xì)胞中元素種類(lèi)和含量的比較表，教師可以先通過(guò)表1，指導(dǎo)學(xué)生嘗試從以下幾個(gè)方面對(duì)該表格進(jìn)行自主分析：橫向的比較、縱向的比較、最大值以及特殊值的比較等，讓學(xué)生互相交流，教師及時(shí)評(píng)價(jià)。再如pH對(duì)酶促反應(yīng)速率影響的曲線(xiàn)（圖1），學(xué)生用語(yǔ)言描述pH對(duì)酶活性影響曲線(xiàn)走勢(shì)：在最適pH以前，隨著pH的增加，酶的活性逐漸增加；在最適pH時(shí)，酶的活性達(dá)到最大；超過(guò)最適pH，隨著pH的增加，酶的活性逐漸降低。并引導(dǎo)學(xué)生注意曲線(xiàn)與橫坐標(biāo)的關(guān)系，曲線(xiàn)兩側(cè)均相交，這說(shuō)明pH過(guò)低或過(guò)高均能使酶失活，并將該曲線(xiàn)與溫度對(duì)酶活性影響曲線(xiàn)和溫度對(duì)酶活性影響曲線(xiàn)做比較，得出兩條曲線(xiàn)走勢(shì)大致一樣，都是拋物線(xiàn)，區(qū)別在于溫度影響酶活的曲線(xiàn)只有右側(cè)與橫坐標(biāo)相交，可知只有高溫會(huì)導(dǎo)致酶失活而低溫不會(huì)。接著再與酶的本質(zhì)主要是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)易受高溫和過(guò)酸、過(guò)堿破壞這一知識(shí)點(diǎn)相聯(lián)系，從而加強(qiáng)學(xué)生的理解和掌握。通過(guò)這種分析討論，不僅加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，還可以培養(yǎng)學(xué)生的信息獲取與分析的能力、知識(shí)遷移能力以及交流、合作等各方面能力。

2 利用數(shù)學(xué)方法處理、解釋數(shù)據(jù)，突破教學(xué)重難點(diǎn)

課堂教學(xué)中往往有一些重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)比較抽象，學(xué)生不容易理解，如果借助合適的數(shù)學(xué)形式將文字轉(zhuǎn)換為形象的表格、曲線(xiàn)等形式，不僅可以使復(fù)雜的事物簡(jiǎn)單化、抽象的事物具體化、相關(guān)知識(shí)的系統(tǒng)化和規(guī)律化，還能幫助學(xué)生理清思路，把握重難點(diǎn)，加深對(duì)知識(shí)的理解和記憶，而且在潛移默化中也培養(yǎng)了學(xué)生分析、推理與綜合數(shù)據(jù)及繪制表格、曲線(xiàn)的能力。如必修2遺傳教學(xué)中自交和自由交配的概念，學(xué)生對(duì)自交比較容易理解，但對(duì)自由交配往往認(rèn)識(shí)不清，在教學(xué)中教師就可以通過(guò)繪制表格的方法突破誤區(qū)。如某種基因型為AA∶Aa∶aa=1∶2∶1的玉米自由交配，計(jì)算某種基因型的比例時(shí)，教師就可以設(shè)計(jì)出相關(guān)的表格（表2）。

這樣不僅清晰明了而且也可以防止由于疏漏導(dǎo)致某種雜交類(lèi)型的缺失。再如比較過(guò)氧化氫酶和Fe3+的催化效率的實(shí)驗(yàn)，教師可以依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象繪制如上曲線(xiàn)（圖2），該曲線(xiàn)不僅可以反映出酶比無(wú)機(jī)催化劑能使反應(yīng)更快地達(dá)到平衡點(diǎn)，高效地提高了反應(yīng)速率，而且還可以反映出是否加酶都不會(huì)影響反應(yīng)平衡點(diǎn)，未加催化劑反應(yīng)也可進(jìn)行等其他內(nèi)涵，從而加深學(xué)生對(duì)酶促反應(yīng)的理解與掌握。采用表格、曲線(xiàn)等形式處理數(shù)據(jù)資料是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)能力的一種較好的方式，學(xué)生可以由此學(xué)會(huì)處理科學(xué)探究中處理信息的一般方法，強(qiáng)化思維的邏輯性，從而提高分析和解決問(wèn)題的能力，為將來(lái)深入進(jìn)行科研打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 高中生物學(xué)中數(shù)據(jù)資料類(lèi)問(wèn)題的解答策略

解釋、處理數(shù)據(jù)資料是考試中非常常見(jiàn)的題型，這種類(lèi)型的題目不僅數(shù)量多，且廣泛分布在細(xì)胞代謝、生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)、生態(tài)學(xué)等多個(gè)模塊中。借助解釋數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的過(guò)程，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)探究能力的考查，也全面考查了學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的掌握程度以及獲取信息、解決問(wèn)題的能力。如何提高學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)分析類(lèi)問(wèn)題的解答能力，教師應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)。

3.1 樹(shù)立信心，認(rèn)真審題，這是解答此類(lèi)問(wèn)題的前提

有的學(xué)生看到表格、曲線(xiàn)等數(shù)據(jù)資料題就非常緊張，不知所措，教師平時(shí)對(duì)這類(lèi)學(xué)生要加強(qiáng)相關(guān)訓(xùn)練，使他們掌握解題方法，提高他們的解題信心。通過(guò)訓(xùn)練使這些學(xué)生明白這類(lèi)問(wèn)題并不可怕，自己是完全有可能戰(zhàn)勝它們的。再比如有的學(xué)生看題粗心大意，圖表中一些關(guān)鍵的地方經(jīng)常被忽視，如有絲分裂過(guò)程中的DNA含量變化圖，縱坐標(biāo)是DNA含量還是每條染色體DNA含量，曲線(xiàn)是有相當(dāng)大區(qū)別的，如果不注意就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。培養(yǎng)良好的讀題習(xí)慣，提高審題能力是非常關(guān)鍵的。

3.2 掌握解題技巧，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，仔細(xì)剖析相關(guān)數(shù)據(jù)，是解答此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵

如數(shù)據(jù)表格，是根據(jù)表格中給予的數(shù)據(jù)來(lái)綜合解答問(wèn)題，是生物學(xué)考試中經(jīng)常出現(xiàn)的一類(lèi)題型。要看清數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，如上升還是下降。也要注意特殊數(shù)據(jù)，如最大、最小、不變、平均、總和等，表格中出現(xiàn)突然變化的地方要特別小心，想清道理。并且對(duì)2個(gè)或以上表格要注意比較，得出相同的地方和不同的地方。另外還要注意知識(shí)遷移，與所學(xué)知識(shí)聯(lián)系，判斷科學(xué)性。

例1：在兩個(gè)相同密閉、透明玻璃室內(nèi)各放置一盆相似的甲、乙兩種植物幼苗，在充足的水分、光照和適宜的溫度等條件下，用紅外線(xiàn)測(cè)量?jī)x定時(shí)測(cè)量玻璃內(nèi)的CO2含量，結(jié)果見(jiàn)表3（假設(shè)實(shí)驗(yàn)期間光照、水分和溫度等條件恒定不變）。下列有關(guān)分析，錯(cuò)誤的是（ ）

A. 在0～25 min期間，甲和乙兩種植物光合作用強(qiáng)度都逐漸減少

B. 25 min后，甲植物光合作用降為0

C. 在0～25 min期間，影響光合作用強(qiáng)度的主要因素是CO2含量

D. 上表數(shù)據(jù)說(shuō)明，乙植物比甲植物固定CO2的能力強(qiáng)

本題中A、C選項(xiàng)根據(jù)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律即可得出，D選項(xiàng)通過(guò)表格中甲、乙兩種植物光合作用能力的比較也可得出，而B(niǎo)選項(xiàng)則要結(jié)合所學(xué)呼吸作用的知識(shí)判斷。

“坐標(biāo)曲線(xiàn)圖”的解題策略，一般的要求是“三看”——識(shí)標(biāo)、明點(diǎn)、析線(xiàn)：

“第一看”是指理解坐標(biāo)圖中縱、橫坐標(biāo)的含義，找出縱、橫坐標(biāo)的關(guān)系，再結(jié)合教材，聯(lián)系相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)（即識(shí)標(biāo)）。

“第二看”指找曲線(xiàn)中的特殊點(diǎn)（起點(diǎn)、頂點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、終點(diǎn)、交叉點(diǎn)、平衡點(diǎn)等）所表示的生物學(xué)意義，影響這些點(diǎn)的主要因素及限制因素等（即明點(diǎn)）。

“第三看”指看曲線(xiàn)的走向、變化趨勢(shì)（上升、平緩、轉(zhuǎn)折）。揭示各段曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)及其含義。根據(jù)縱、橫坐標(biāo)的含義可以得出：在一定范圍內(nèi)，隨“橫坐標(biāo)量（一般為自變量）”的增加，“縱坐標(biāo)量（一般為因變量）”逐漸增加或減小，超過(guò)一定范圍后，隨“橫坐標(biāo)的量”的增加，“縱坐標(biāo)的量”減少或增加，或者達(dá)到某種平衡狀態(tài)。若為雙曲線(xiàn)或多曲線(xiàn)坐標(biāo)圖，要分別揭示其變化趨勢(shì)，然后對(duì)比分析，找出符合題意的曲線(xiàn)或者是結(jié)論（即析線(xiàn)）。

例2：農(nóng)科所技術(shù)員研究溫度對(duì)某蔬菜新品種產(chǎn)量的影響，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制成如下圖曲線(xiàn)。據(jù)此提出以下結(jié)論，你認(rèn)為合理的是（）

A. 光合作用酶的最適溫度高于呼吸作用酶的最適溫度

B. 陰影部分表示5～35°C時(shí)蔬菜的凈光合速率小于零

C. 光照越強(qiáng)，該蔬菜新品種的產(chǎn)量越高

D. 溫室栽培該蔬菜時(shí)溫度最好控制在25～30°C

本題從兩條曲線(xiàn)的頂點(diǎn)來(lái)分析、比較，應(yīng)是呼吸作用所需酶的最適溫度高于光合作用所需酶的最適溫度；從兩條曲線(xiàn)的交叉點(diǎn)可以判斷5～35°C光合作用大于呼吸作用，從兩曲線(xiàn)間的差值可以判斷出差值越大，光合作用的凈積累量越多，越有利于提高產(chǎn)量。

3.3 規(guī)范答題，確保答案的規(guī)范、準(zhǔn)確、嚴(yán)密、完整

科學(xué)是嚴(yán)謹(jǐn)、縝密的，這就要求學(xué)生在答題時(shí)要規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)。要注意答案中的關(guān)鍵性詞句如“最多、最少、一定范圍”等，還要注意答案是否已經(jīng)完整，有些題目如多曲線(xiàn)坐標(biāo)圖，不同曲線(xiàn)對(duì)比得出的結(jié)論也可能是不同的。

總之，通過(guò)合適的方法處理與運(yùn)用數(shù)據(jù)資料可以提高學(xué)生的思維能力、分析能力和綜合表達(dá)能力，是提高學(xué)生綜合素質(zhì)的有效途徑之一，對(duì)于提高學(xué)生解決數(shù)據(jù)分析類(lèi)試題的解答能力也是很有幫助的。