巧用Venn圖進行高中生物核心概念教學的實例探究

甘肅

生物學概念是對生物的結構、生理及一切生命現象、原理和規律的精準而本質的闡述。也是學生進一步探究深層的生物學現象與規律的基礎，具有很強的客觀性、概括性和抽象性。在生物學教學中如何讓學生準確、深刻地理解概念，是學生學好生物學的基礎。所以，如何有效地進行概念教學是高中生物教學的重點和難點之一。

生物學核心概念是教師或學生對生物學核心問題（生命實質問題）的相對本質的認識或看法，通常用陳述句來表示。區別這些核心概念的內涵和外延是掌握概念的基礎，而采用Venn圖可以有效地闡釋概念的內涵和外延。所以，在生物教學過程中應用Venn圖，既可以幫助教師有效地進行核心概念的教學，又可以幫助學生記憶和理解這些核心概念，為學好生物學打下堅實的基礎。本文就應用Venn圖進行高中生物必修課本中7個核心概念教學做了如下的探究。

1.生命系統的組成

生命系統的結構層次依次為細胞、組織、器官、系統、個體、種群、群落、生態系統、生物圈。其中，細胞是最基本的生命系統，而生物圈是最大的生命系統；單細胞生物既屬于細胞層次，又屬于個體層次；植物沒有系統層次；種群是指在一定自然區域內，同種生物的全部個體；群落是同一時間內聚集在一定區域中各種生物種群的集合（見圖1）。

圖1 生命系統的結構層次

【典例】從生命活動的角度理解，人體的結構層次為( )

A.原子、分子、細胞器、細胞

B.細胞、組織、器官、系統

C.元素、無機物、有機物、細胞

D.個體、種群、群落、生態系統

【解析】本題以人體為例考查生命系統的結構層次，根據Venn圖可知人體最基本的結構層次是細胞，然后依次為組織、器官、系統；元素、化合物、分子、細胞器等不屬于生命系統的結構層次；種群、群落、生態系統是個體水平以上的結構層次，故B項正確。

【答案】B

2.組成細胞的化合物

組成細胞的化合物可以分為有機物和無機物。有機物包括蛋白質、脂質、核酸、糖類。核酸有脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），DNA和RNA的組成中，磷酸相同，而五碳糖和堿基不同。脂質包括磷脂、脂肪和固醇，固醇包括性激素、維生素D和膽固醇。糖類可以分為單糖、二糖和多糖，單糖可以分為六碳糖（葡萄糖、果糖、半乳糖）和五碳糖（核糖、脫氧核糖）；二糖有麥芽糖、蔗糖、乳糖；多糖有淀粉、纖維素和糖原。無機物包括水和無機鹽，水按組成形式不同可以分為自由水和結合水（見圖2）。

圖2 細胞中的化合物

【典例】下列關于糖類、脂質的分類與比較正確的是( )

【解析】本題以Venn圖的形式考查學生對組成生物細胞的化合物的理解程度，分析題目可知A項中乳糖和糖原都是動物細胞中的糖類，淀粉、麥芽糖和纖維素都是植物細胞中的糖類，核糖、脫氧核糖和葡萄糖是動植物細胞共有的糖類；B項中葡萄糖和果糖都是單糖，蔗糖是非還原糖；C項中固醇和脂肪都屬于脂質，而不是包含和被包含的關系；D項中固醇相對分子質量較小，不是生物大分子，因此答案選A。

【答案】A

3.細胞的基本結構

根據有無以核膜為界限的細胞核可以將細胞生物分為真核生物和原核生物，其中真核生物具有以核膜為界限的細胞核，包括動物、植物和真菌。原核生物沒有以核膜為界限的細胞核，包括藍藻、細菌、放線菌、支原體、衣原體和立克次氏體等（見圖3）。

圖3 細胞生物分類

動物細胞和植物細胞的細胞結構中，共有的結構是細胞膜、細胞質、細胞核、內質網、線粒體、高爾基體、核糖體、溶酶體，可以用圖4中間相交的部分說明。高等植物細胞特有的細胞結構是細胞壁、液泡和葉綠體。低等植物細胞和動物細胞特有的細胞結構是中心體（見圖4）。

圖 4 細胞結構

【典例】（多選）下表為四種不同細胞的比較結果，正確的是 ( )

選項 細胞 細胞壁 光合作用 染色質 細胞全能性A 藍藻細胞 有 有 有 無B 洋蔥根尖細胞 有 無 有 有C 兔成熟紅細胞 無 無 有 有D 蛙受精卵 無 無 有 有

【解析】本題考查細胞結構及功能的相關知識。應用Venn圖分析題目可知藍藻屬于原核生物，其外層有細胞壁，細胞內含有藻藍素和葉綠素，是能進行光合作用的自養型生物，原核細胞沒有由核膜包被的細胞核，也沒有染色質，A項錯誤；洋蔥屬于真核生物，由真核細胞構成，洋蔥根尖細胞的細胞膜外有細胞壁，細胞質中無葉綠體，不能進行光合作用，細胞核中有染色質，在離體情況下，洋蔥根尖細胞具有發育成完整個體的潛能，即具有細胞全能性，B項正確；兔是哺乳動物，動物細胞無細胞壁，兔成熟的紅細胞無細胞器和細胞核，不能進行光合作用，無染色質，不能表現細胞全能性，C項錯誤；蛙的受精卵無細胞壁，細胞質中無葉綠體，所以，不能進行光合作用，受精卵能發育成完整個體，具有很高的全能性，D項正確。

【答案】BD

4.細胞物質運輸的方式

細胞運輸物質的方式有被動運輸、主動運輸、胞吞和胞吐。其中，被動運輸包括自由擴散和協助擴散，兩種運輸方式都是順濃度梯度運輸，不需要消耗能量，這種聯系可以用圖5中自由擴散和協助擴散相交的部分解釋，而協助擴散需要載體蛋白的協助。主動運輸、胞吞和胞吐都需要消耗能量（見圖5）。

圖5 物質運輸的方式

【典例】如圖是物質進出細胞方式的概念圖，對圖示分析正確的是 （ ）

A.據圖可確定①為既耗能又需載體蛋白的主動運輸

B.⑤⑥兩種方式的共同特點是逆濃度梯度運輸

C.母乳中的免疫球蛋白可通過①③兩種方式被吸收

D.果脯腌制時蔗糖進入細胞與③胞吞作用有關

【解析】本題以概念圖的形式對物質運輸方式特點進行考查，據Venn圖5分析可知物質跨膜運輸方式分為主動運輸和被動運輸，而K+通過膜的方式為主動運輸，既耗能又需載體蛋白，因而可確定①為主動運輸、②為被動運輸，物質非跨膜運輸包括胞吞、胞吐兩種方式；被動運輸順濃度梯度運輸物質；母乳中的免疫球蛋白通過胞吞方式被吸收；細胞膜具有選擇透過性，蔗糖不能進入細胞，果脯腌制過程中，細胞已死亡，細胞膜失去選擇透過性，蔗糖才能進入細胞，因此選A。

【答案】A

5.可遺傳的變異

可遺傳的變異包括基因突變、基因重組和染色體變異，基因突變是指DNA分子中發生堿基對的替換、增添和缺失而引起的基因結構的改變；基因重組是指生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合；染色體變異是可以直接用顯微鏡觀察到的，包括染色體結構變異和染色體數目變異，其中染色體結構變異包括缺失、重復、倒位和易位，而數目變異包括個別染色體數目增加或減少和染色體組成倍地增加或減少（見圖6）。三種變異中基因突變和染色體變異在現代生物進化理論中又被稱為突變，二者既可以發生在有絲分裂過程中，又可以發生在減數分裂過程中（見圖7），而基因重組只能發生在減數分裂過程中。

圖6 染色體變異

圖7 可遺傳的變異

【典例】基因型為AaBb(兩對基因自由組合)的某種動物，可以產生如圖中各種基因型的子細胞，下列說法錯誤的是 （ ）

A.在動物的卵巢和睪丸中能同時找到AaBb、AB、Ab、aB和ab五種基因型的細胞

B.經過程④產生的性狀一定能傳遞給子代

C.導致過程③的根本原因是堿基對的替換、增添和缺失

D.與過程①②④相比，過程③特有的現象是可以產生新基因

【解析】本題以基因型的形式考查學生對生物可遺傳變異的理解，結合Venn圖中核心概念的相關知識，再分析題目可知動物的睪丸和卵巢中既能通過有絲分裂產生精原細胞和卵原細胞，也能通過減數分裂產生精細胞和卵細胞，故可同時找到AaBb、AB、Ab、aB和ab五種基因型的細胞，所以A正確；過程④屬于染色體缺失，若該過程發生在體細胞中則不會傳遞給子代，所以B錯誤；分析圖示，過程③屬于基因突變，其實質是堿基對的替換、增添和缺失，各種變異類型中只有基因突變可以產生新基因，所以C和D正確。

【答案】B

6.免疫系統的組成

免疫系統包括免疫器官、免疫細胞和免疫活性物質，其中免疫細胞包括吞噬細胞和淋巴細胞等，而淋巴細胞包括B細胞和T細胞。非特異性免疫包括第一道防線和第二道防線，第一道防線為皮膚和黏膜，而第二道防線為吞噬細胞和體內的殺菌物質。人體的第三道防線主要是由免疫器官和免疫細胞借助血液循環和淋巴循環組成的，可以分為體液免疫和細胞免疫（見圖8）。

圖8 免疫系統組成

【典例】關于免疫細胞的敘述，錯誤的是 （ ）

A.淋巴細胞包括B細胞、T細胞和吞噬細胞

B.血液和淋巴液中都含有T細胞和B細胞

C.吞噬細胞和B細胞都屬于免疫細胞

D.漿細胞通過胞吐作用分泌抗體

【解析】本題主要考查免疫系統中免疫細胞的組成。結合Venn圖分析題目可知吞噬細胞不屬于淋巴細胞；在骨髓中發育成熟的B細胞和在胸腺中發育成熟的T細胞普遍分布于血液和淋巴液中；免疫細胞包括吞噬細胞、B細胞、T細胞、漿細胞、效應T細胞以及記憶細胞等；抗體屬于分泌蛋白，漿細胞通過胞吐作用分泌抗體，所以選A。

【答案】A

7.生態系統的結構

生態系統的組分包括非生物部分和生物部分，其中生物部分可以分為生產者、消費者和分解者。在生態系統中，生產者通過光合作用，把太陽能固定在它們制造的有機物中，所以生產者是生態系統的基石。消費者通過自身的新陳代謝，能將有機物轉化為無機物，這些無機物排出體外后又可以被生產者重新利用，所以消費者的存在能夠加快生態系統的物質循環。分解者能夠將動植物遺體和動物的排遺物分解成無機物，因此生產者、消費者和分解者之間緊密聯系，缺一不可（見圖9）。

圖9 生態系統成分

【典例】下列有關生態系統組成成分的敘述，正確的是 （ ）

A.太陽光來源于地球以外，不屬于生態系統的成分

B.硝化細菌是自養生物，在生態系統中屬于生產者

C.病毒是異養生物，在生態系統中屬于分解者

D.蚯蚓是需氧生物，在生態系統中屬于消費者

【解析】本題考查生態系統的組成，根據Venn圖可知生態系統的組成成分包括非生物的物質和能量、生產者、消費者和分解者。非生物的物質和能量包括陽光、無機鹽、水等；生產者主要指進行光合作用的綠色植物，另外還有能進行化能合成作用的硝化細菌等；病毒營寄生生活，寄生在生物的活細胞內，屬于消費者；蚯蚓以腐爛的物質為食物，營腐生生活，屬于分解者，所以選B。

【答案】B

本文以必修課本中的7個核心概念為例，用Venn圖形式展示并應用到核心概念的教學中，不僅使學生更好地理解每個概念的內涵和外延，也有利于區分每個概念的主要內容。通過典例發現，應用Venn圖解答相關知識點的習題時，不僅可以幫助學生有效避免因相關概念之間的混淆而答錯的情況，還會有效提高學生的解題速度和得分率。