利用思維導圖突破能量流動的重難點

蘇小慧

摘 要：能量如何在生物界與非生物界之間、各種生物之間、生物的各種物質(zhì)中進行流動對于學生而言是一個難點。此外，在高中階段，除了生物學科以外，物理、化學兩門學科也有各自關于能量的定義和知識系統(tǒng)，學生容易發(fā)生混淆。通過系統(tǒng)化、條理化整理能量的各個知識的內(nèi)涵與外延，以思維導圖的形式進行可視化的呈現(xiàn)，較好地幫助學生建構能量流動的知識框架，突破難點。

關鍵詞：能量；能量流動；ATP；思維導圖

高中階段生物、物理、化學三門學科都有關于能量的知識，能量在生物圈中以多種不同的形式存在；按照物質(zhì)的不同運動形式分類，能量可分為機械能、化學能、熱能、電能、輻射能、核能、光能、潮汐能等。這些不同形式的能量之間可以通過物理效應或化學反應而相互轉(zhuǎn)化。

由于能量在高中階段的內(nèi)容相對繁雜，又涉及多個科目，加上在課堂教學過程中學生的學習以識記、理解、應用為主，缺少對知識的綜合與分析，難以建立起相關的知識網(wǎng)絡，因此高中生物中涉及能量的題目往往是學生的失分點，是教學上需要突破的難點。因此，教師要通過思維導圖的使用讓學生構建起相關知識的框架，幫助學生理解。

一、思維導圖作用

思維導圖是一種用圖解的形式和網(wǎng)狀的結構，加上關鍵詞和關鍵圖，以圖形的方式儲存、組織和優(yōu)化信息。使用思維導圖能形象地呈現(xiàn)出各知識之間的邏輯關系以及內(nèi)在聯(lián)系，幫助學生理清知識的學習思路，促進學生主動地對課本知識點進行深入理解，建立概念與概念之間的聯(lián)系。

高中生物的內(nèi)容繁多，除了能量流動外，許多核心概念之間有著一定的聯(lián)系與區(qū)別，需要學生進行記背、辨析，利用思維導圖可以完成知識的串聯(lián)，從而幫助學生在新課學習階段完成核心概念的突破，在復習階段把雜亂繁多的知識進行合乎自身發(fā)展水平的整理，以理順學習的思路，提高自身的成績。

二、高中生物能量的知識點

生物體絕大多數(shù)的生命活動都需要能量的參與，宏觀的如個體肌肉運動、思考、動物發(fā)光等，微觀的如細胞內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)的合成、某些物質(zhì)的跨膜運輸、細胞分裂等等，生物必須源源不斷地從外界獲得能量，才能維持其生命活動的需要。

能量并不是憑空產(chǎn)生的，極少數(shù)特殊的生態(tài)系統(tǒng)可以通過化能自養(yǎng)型微生物的化能合成作用，利用無機物氧化過程中放出的化學能，除此以外，幾乎所有生物的能量都是來源于太陽能。

當自養(yǎng)生物的光合色素捕獲太陽能時，生態(tài)系統(tǒng)的能量流動便開始了。光能自養(yǎng)生物通過光合作用把光能轉(zhuǎn)換為有機物中穩(wěn)定的化學能，具體分為兩個階段：光反應階段先把光能轉(zhuǎn)移至ATP的高能磷酸鍵中，再通過暗反應階段，ATP的高能磷酸鍵斷裂，能量釋放用于C3的還原，從而使能量鏈轉(zhuǎn)移至有機物中，由此，能量便從非生物界進入了生物界之中。

植物能通過光合作用吸收太陽能，那動物的能量又是從哪里來的呢？動物無法自行吸收無機環(huán)境中的能量，必須通過攝食活動從植物或其他生物中獲取有機物。以人為例，一日三餐，人體從食物中獲取一定量的有機物，通過消化道中各個部位如口腔、食道、胃、腸道等的各種消化酶的催化作用，把食物中的大分子有機物分解成機體細胞能吸收的小分子，如將蛋白質(zhì)水解為氨基酸，脂肪水解為脂肪酸和甘油，多糖水解為葡萄糖等。這些物質(zhì)通過跨膜運輸進入細胞，其中的能源物質(zhì)進一步水解釋放其中的能量，這樣食物中的能量就轉(zhuǎn)移到人的細胞內(nèi)。這些有機物中的總能量不能完全被人體所吸收，消化道中還存在一些沒有完全消化的有機物，當其隨糞便排出體外時，又可供分解者利用，吸收其中的能量。

葉綠體的光合作用過程中形成的有機物或動物細胞吸收的有機物，都是不能直接用于生命活動的，這些物質(zhì)先轉(zhuǎn)移至細胞質(zhì)基質(zhì)，通過有氧呼吸或無氧呼吸，有機物中的能量轉(zhuǎn)移至ATP中才能被利用，不僅是這些有機物，光能也必須先轉(zhuǎn)移至ATP中才能進行能量的利用與轉(zhuǎn)換，因此有人形象地把ATP稱為能量“通貨”。ATP作為一種不穩(wěn)定的高能磷酸化合物，當其中的高能磷酸鍵斷裂時，釋放的能量直接用于生物體的各項生命活動。

總而言之，以上活動構成了生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化、散失，高中生物書中通過必修一及必修三相對獨立地完成了知識的學習，生物課程標準關于能量的要求有以下幾點：（1）解釋ATP在能量代謝中的作用。（2）研究影響光合作用速率的環(huán)境因素。（3）說明細胞呼吸，探討其原理的應用。（4）分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動的基本規(guī)律及其應用。基于以上課程標準，筆者通過Mindmaster編制能量流動的多種思維導圖，進行知識的高度組織。

三、關于能量流動的思維導圖

此思維導圖是在學生已經(jīng)完成高中階段的學習后，對書本的相關知識有了一定認識的基礎上，以書本的編排為線索，按照能量的轉(zhuǎn)移為方向進行編制的，可以讓新舊知識間更好地建立起聯(lián)系，建立了各能量流動方向的知識框架，讓學生從生態(tài)系統(tǒng)這個宏觀的角度去追蹤能量轉(zhuǎn)移。此外，學生還可以參與繪制其他關于能量轉(zhuǎn)換的思維導圖，讓學生參與到知識的整理和重構之中，充分調(diào)動學生積極性。

參考文獻：

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