基于模型構建的二輪復習課教學設計

陳忠 朱巧玲

摘要：以“光合作用與細胞呼吸的綜合運用”為例，展示模型構建在高三二輪復習中的運用。充分整合教學資源，沿著“模型構建——模型評價——模型運用”的思路組織教學活動，關注學生的思維過程和語言表達規范，著重解決學生在高考必備知識、關鍵能力方面存在的問題。

關鍵詞：模型構建 光合作用 呼吸作用 二輪復習

中圖分類號G633.91 文獻標志碼B

1高考試題命制特點與教學設計思路

“光合作用和呼吸作用的綜合運用”是高考命題的重點，光合作用和呼吸作用的概念、過程、影響因素、生產生活的應用等屬于必考知識點。以模型為載體考查學生的必備知識（如真光合作用和凈光合作用等概念）和關鍵能力（如用科學規范的文字解釋或推理試題中的生物學現象）是本專題試題命制的鮮明特色。因該部分內容抽象且綜合性強，是歷屆高三學生考試失分的重災區。在高三二輪復習中，教師把一輪復習的知識重講一遍，學生依靠題海戰術復習備考是傳統的做法。這種做法使得學生雖然在知識上有一定的積累，卻不能深刻理解知識的內在含義和概念間的相互聯系，因此不能靈活應用所學知識解決問題，科學思維也沒有得到鍛煉。筆者嘗試從學生思維培養角度出發，圍繞模型開展二輪復習，沿著“模型構建——模型評價——模型運用”的課堂教學主線，在解決學生必備知識缺陷的基礎上培養關鍵能力，以達成二輪復習的教學目標。

2教學目標

通過對細胞呼吸、真光合作用、凈光合作用、補償點、飽和點等概念理解，理清光合作用與細胞呼吸在物質和能量方面的聯系，形成物質與能量觀、結構與功能觀等生命觀念;掌握數學模型解讀技巧，發展分析和解決問題的科學思維;通過小組合作學習、構建與評價模型等活動，發展對生物學現象進行交流和討論的能力。

3教學過程

3.1模型構建，診斷學生必備知識的缺陷

“創設情境，發現問題”是本環節的核心任務。本環節要求學生回顧光合作用和呼吸作用過程，并在真實情景（葉肉細胞）中理清兩者的物質和能量關系，在物理模型基礎上構建數學模型以深化對兩種細胞代謝的關系理解。學生自主構建模型，能暴露其高考必備知識存在的缺陷，提高復習的針對性。

學生活動1：用箭頭和字母在圖1A中表示葉肉細胞的氣體交換示意圖，圖1B中畫出葉肉細胞光照強度與光合作用速率關系的圖像，并在圖1B中標出光補償點與光飽和點等概念。

設計意圖：學生先構建物理模型，從細胞結構和代謝方面理清光合作用和呼吸作用之間的物質與能量關系，有利于對真光合作用、凈光合作用和細胞呼吸等概念建立直觀的認識，同時也有助于形成結構與功能觀、物質與能量觀等生命觀念。數學模型構建具有一定的開放性，既可以畫真光合作用的曲線，也可以畫凈光合作用的曲線，從而對比分析真光合作用與凈光合作用概念，以解決概念混淆問題。圖1B把x、Y軸留空給學生填寫是為了檢測學生文字表述的規范程度，暴露概念理解中存在的誤區，以便在下一環節中展開討論。

3.2模型評價，激活思維，夯實必備知識

“釋疑解惑，合作探究”是本環節的核心任務。傳統教學是給出模型再分析，而本節課則是讓學生自主構建后再相互評價，更能激發學生思維，培養學生的語言表達能力，強化學生對必備知識中的難點和疑點的理解。教師在學生模型構建過程中仔細巡視，找出典型模型用投影展示，在生生之間評價模型時做好組織和引導。

學生活動2：投影典型學案，小組討論、評價并完善模型。歸納討論結果，填寫表1，辨析真光合、凈光合和細胞呼吸等概念的異同。

設計意圖：學生在模型構建與評價過程中易產生較多“生成性問題”。例如，為什么“CO2吸收量”作為凈光合作用強度的指標，而“CO2固定量”作為真光合作用強度指標？光照強度超過飽和點后光合作用強度會不會下降？……這些課堂的生成性問題意味著學生在進行知識的深度思考，是思維被激活的標志，同時也是課堂最具有價值的問題。此外，模型評價能提高學生的語言表達能力，提高思維的嚴謹性。表1促進學生從不同角度來強化概念的科學表述，同時也屬于知識的拓展。學生活動2是課堂的第一個高潮。學生所建構出的模型有凈光合作用模型和真光合作用模型，在數學模型Y軸表述方面也是形式多樣。學生在評價模型時出現了思維碰撞，在師生討論中解決了必備知識的難點和疑點。

3.3模型運用，基于必備知識的關鍵能力培養

“示范指導，歸納提升”是本環節的核心任務，模型運用環節分為兩個階段。第一階段是培養分析數學模型的“軸一點一線”思維習慣，同時對前兩個環節習得的必備知識進行檢測和初步運用。第二階段是回歸高考試題，針對題目中分析原因、邏輯推理、闡述理由等問題進行重點突破，通過歸納解題方法以提升學生綜合運用能力。

學生任務3：圖2和圖3是某植物在自然環境和密閉環境下的光合作用變化圖，據圖回答問題：

（1）缺Mg使圖2中的c點和e點如何移動：c點__;e點__。

（2）圖2、3中凈光合作用強度為0的點：圖2__;圖3__。

（3）寫出兩幅圖中有機物積累量最大的點：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各個時間段植物的呼吸作用強度相同，則D、H兩點光照強度相同嗎？請解釋原因。__。

設計意圖：圖2和3中的模型比圖1更復雜，更貼近生產與生活。圖2模型是基于自然環境下構建的，是圖1模型的升級版，而圖3的模型是人為控制條件下的，兩者需要詳細分析。教師先示范“軸一點一線”科學思維分析圖2模型，再讓學生分析圖3模型。“軸一點一線”科學思維指先觀察x與Y軸的生物學意義，再分析特殊點（起點、交點、拐點、最高點、最低點等）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（時間）轉化成溫度和光照強度兩個環境因素，Y軸CO2吸收則代表凈光合作用速率，通過這樣的信息轉換可使曲線更直觀便于理解;再分析模型中c、h、d、i、e、f點的生物學含義;最后，分段解讀曲線的意義。教師示范、指導學生分析模型是為了培養學生理解、信息獲取等能力，為運用模型解釋生物學現象和問題提供保障。

在夯實了必備知識和初步培養了關鍵能力之后，教師再開展高考試題的真題演練，先分析高考試題，再提煉答題方法，以增強學生對知識的遷移和綜合運用能力。

學生任務4：“條件一過程一結果”分析法解答高考文字分析題（表2）。

（2017·全國卷I）植物的CO2補償點是指由于CO2的限制，光合速率與呼吸速率相等時環境中的CO：濃度。已知甲種植物的CO2補償點大于乙種植物的。回答下列問題：

（1）將正常生長的甲、乙兩種植物放置在同一密閉小室中，適宜條件下照光培養。培養后發現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，乙種植物凈光合速率__（填“大于0”“等于0”或“小于0”）。

（2018·全國卷I）甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強度的變化趨勢如圖4所示。回答下列問題：

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

設計意圖：語言表達能力是對概念、原理、定律的熟練綜合運用，即用生物學的專業語言來分析生命現象、解釋形成生命現象的原因、推理生命活動的規律、領悟科學研究的過程和思維方法，是體現學生綜合能力的分水嶺。學生高考中對語言表達類問題要么直接放棄，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“條件一過程一結果”分析法來訓練學生思維以提高應試能力。“條件一過程一結果”分析法要求學生提取題目問題的條件和結果，從條件開始思考，把生物學過程進行“串聯”，逐步推理出結果，同時要求書寫答案時用生物學專業術語和短句表達，最終提高學生的答題能力。

4教學反思

《普通高中生物課程標準（2017年版）》把模型與建模思維列為課程目標，這是因為模型與建模教學能讓學生主動建構知識體系，掌握概念本質，有利于培養學生的思維能力，提高其科學素養。高三二輪復習的核心任務是為了解決學生在一輪復習中遺留的必備知識缺陷，同時提高學生理解、信息獲取、實驗與探究和綜合運用等能力。教師利用模型教學組織二輪復習，從高考考查的必備知識入手，發現并解決學生存在的知識問題，攻克了一輪復習中的知識難點和疑點。圍繞模型設計的學生活動層次分明、任務明確，多層次拓展了學生的思維，培養了學生的關鍵能力。總之，以模型建構教學能針對學情、立足考情、夯實基礎和發展能力，最終達成二輪復習的教學目標。