巧用“箭頭”模型解題的復習課教學

安徽 劉 琛

師生平時在講評、習作綜合情境類型題目的試題過程中，經常遇到兩個至多個對象相互作用關系的判斷，常見的有通過運輸(流動、傳遞)方向、調控方向判斷對象名稱濃度大小，有的還要在此基礎上分析生理作用的強弱。很多學生不得其法，根本不知道從什么地方下手，常常一籌莫展。教師可根據這類習題的共同特點組織一節巧用“箭頭”模型解題的復習課教學，既總結相關的知識點體系，又貼近真實的解題情境，形成具有操作性的方法步驟，學生易上手，具有極強的實踐價值。這里所說的“箭頭”模型中的“箭頭”就是用來梳理題干中多個對象之間的關系，而其方向則會透露出生物學意義的細節，將題干信息和背景知識模型化，則能快速形成解題的突破口，高效解決對應問題。

通過這樣的一節復習課教學，目的是使學生能夠通過分析題干、提煉關鍵詞，結合自身基礎知識儲備構建“箭頭”模型，進而通過構建的“箭頭”模型分析命題邏輯，找到解題關鍵詞，形成解題思路方法、思維模式。下文介紹幾種常見的“箭頭”模型，以供師生參考。

1.生理活動強弱變化與物質運輸方向關系判斷的“箭頭”模型

【例1】在不同溫度下某植物葉肉細胞間的CO2濃度相對值如圖1所示，圖中b、d兩點的光合作用速率和呼吸作用速率大小關系如何？

【解題思路】本題是典型的通過CO2運輸方向判斷光合作用和呼吸作用強弱關系的題目，但學生在分析光合作用速率和呼吸作用速率大小關系時，容易與圖2混淆，造成理解錯誤。

之所以提到圖2，是因為其所創設的密閉條件下CO2濃度的變化情境是大多數教師復習課內容的“?？汀?，學生很容易錯誤地認為圖1中b、d兩點就是圖2中H、D兩點，此時光合作用速率等于呼吸作用速率。但殊不知，圖2是通過密閉裝置中CO2濃度上升、下降或處于二者拐點來判斷光合作用速率和呼吸作用速率大小關系，即通過同一對象的CO2濃度大小變化來判斷光合作用速率和呼吸作用速率大小關系。而圖1是通過不同對象的CO2濃度大小關系，即外界CO2濃度、胞間CO2濃度和細胞內CO2濃度三者關系，依據CO2自由擴散的運輸特點，判斷CO2運輸方向，進而推斷光合作用速率和呼吸作用速率的大小關系。那如何簡單、清晰地展現濃度關系導致運輸方向變化呢？“箭頭”模型當之無愧。

具體“箭頭”模型如下：

當外界CO2濃度>胞間CO2濃度>細胞內CO2濃度，則CO2運輸方向為外界→胞間→細胞內，總體效應表現為吸收CO2，則光合作用速率大于呼吸作用速率；當外界CO2濃度<胞間CO2濃度<細胞內CO2濃度，則CO2運輸方向為細胞內→胞間→外界，總體效應表現為釋放CO2，則呼吸作用速率大于光合作用速率。當外界CO2濃度=胞間CO2濃度=細胞內CO2濃度，則總體效應表現為既不釋放CO2，也不吸收CO2，則呼吸作用速率等于光合作用速率。

由此判斷，b點的光合作用速率大于呼吸作用速率，d點的呼吸作用速率大于光合作用速率。

【總結】由于CO2的運輸方式是自由擴散，其濃度大小關系就暴露了其運輸方向，進而推斷不同生理作用強度關系。在學習過程中，這樣通過物質運輸方向判斷濃度大小的問題不勝枚舉。

2.體液運輸方向與物質運輸方向關系判斷的“箭頭”模型

【例2】圖3為人體內肝細胞及其內環境示意圖，箭頭所示方向為血流方向。

請用圖3中字母和箭頭表示組成人體內環境各成分之間的物質交換關系。圖中的a、b、c處CO2濃度大小的關系是___________________。若a為胰島B細胞，則其分泌的胰島素濃度在箭頭處和c處中較大的是___________________。

【解題思路】要解答本題，需先確定3個問題，且需要各自構建一個“箭頭”模型。

如圖3所示，a是細胞內液，b是組織液，c是血漿，d是淋巴液，根據淋巴循環特點，來源和去路均是單向箭頭，而血漿和組織液雙向交換，二者之間是雙向箭頭，如圖4。

而圖3中的a、b、c處CO2濃度大小關系的判斷則依賴于CO2的運輸方向a→b→c，由于CO2的運輸方式是自由擴散，則伴隨箭頭方向CO2濃度依次降低，得出圖3中的a、b、c處CO2濃度大小關系為a>b>c。

血漿流動方向是箭頭處→c處，c處處于下游，在這二者之間途經a時，攜帶其分泌的胰島素運往全身各處，所以胰島素濃度關系為箭頭處

【總結】“箭頭”模型的精髓就是通過不同生物學情境中多個研究對象之間箭頭方向的類型、數目等判斷各自歸屬關系。該方法通俗易懂、高效便捷。

3.下丘腦-垂體-靶腺軸調節方向判斷的“箭頭”模型

【例3】圖5是甲狀腺激素的調節示意圖。其中a、b和c表示人體內的三種內分泌腺，①②③表示三種不同的激素。各自具體表示什么？

【解題思路】本題可以依靠腺體與激素分級調節與負反饋調節的“箭頭”模型嘗試回答，以箭頭的方向及類型突破，效果立竿見影。下丘腦分泌促甲狀腺激素釋放激素，同時又受甲狀腺激素負反饋調節抑制，則箭頭是一出一入；垂體受下丘腦分泌促甲狀腺激素釋放激素調控，分泌促甲狀腺激素，又受甲狀腺激素負反饋調節抑制，則箭頭是一出兩入；甲狀腺受垂體分泌促甲狀腺激素調控，分泌甲狀腺激素，則箭頭是一出一入。箭頭方向及類型有明顯差異的是垂體，由此判斷a是垂體，而同樣是一出一入的是下丘腦和甲狀腺，可以通過甲狀腺分泌甲狀腺激素負反饋調節抑制下丘腦分泌促甲狀腺激素釋放激素，b分泌③作用c，則可推出b為甲狀腺，c為下丘腦。

【總結】未知對象的發出箭頭和收回箭頭分別表示調節和被調節的關系，涉及由上至下的分級調節和由下至上的負反饋調節，在這個具象的“箭頭”模型中已經被形象地標記成了發出和收回的箭頭，簡單直觀，提高了解題效率。

4.生態系統的物質循環、能量流動和信息傳遞的“箭頭”模型

【例4】圖6是生態系統的組成成分的關系“箭頭”模型。各自具體表示什么？學生可自由討論，依靠各組成成分，通過箭頭方向表示的相互關系嘗試回答。

【解題思路】圖6甲、乙有異曲同工之處，雙向箭頭連接的對象應是突破口，只有生產者可以通過光合自養或化能合成自養和呼吸作用與無機環境形成雙向聯系，建立雙向箭頭。然后生產者還需向消費者、分解者輸送有機物，則除雙向箭頭外，箭頭應都為發出類型。而無機環境還需接收消費者、分解者分解的無機物，除雙向箭頭外，箭頭應都為收回類型。最后分解者和消費者的判斷，可根據消費者最終會演變為捕食者的糞便或死亡后的遺體交由分解者分解，則二者之間的箭頭方向是消費者指向分解者。

【總結】生態系統的物質循環、能量流動和信息傳遞構建的“箭頭”模型分別如圖7甲、乙、丙所示。三者的差異就是箭頭的不同，準確地說是雙向箭頭的不同，物質循環發生在非生物環境和生物群落之間，所以只在非生物環境和生產者之間有一個雙向箭頭；能量流動不能循環，只能單向傳遞，所以沒有雙向箭頭；信息傳遞可以發生在生物之間，也可以發生在生物與非生物環境之間，往往是雙向的，所以都用雙向箭頭表示。

5.其他“箭頭”模型

筆者所整理的“箭頭”模型類型只是冰山一角，在高中生物學的知識點體系中還有多少可以用“箭頭”模型建立的答題模式呢？教師可發動學生在課下討論思考，構建不同知識點情境下的“箭頭”模型。教師應引導學生將一輪復習知識點體系中適宜做“箭頭”模型的知識點情境一一篩選，學生若思考存在障礙，教師可適時、適度引導，具體情境示例如下：情境①不同溶液體系水分運輸方向或濃度大小判斷；情境②細胞免疫和體液免疫類型判斷；情境③消化系統、循環系統、呼吸系統、泌尿系統參與內環境與外界環境進行物質交換等。

以上示例也僅僅是參考，重點是讓學生體驗“箭頭”模型是真正稱手的工具，是對知識點的二次梳理，不是“花架子”。通過“箭頭”模型對知識體系進行二次改造，最終形成解題的思維模式。

6.由“箭頭”模型到“箭頭”思維

生物學知識點瑣碎，很多學生整理起來往往感覺到力不從心，從而喪失學習生物的興趣，所以教師在教學過程中一定要化繁為簡，盡量在紛繁復雜的知識點體系中找到清晰明確的邏輯線條，并指導學生在多個典型情境中反復練習，找到突破口，才能在新情境中類比應用，最終熟練掌握，甚至可以沿用到其他學科領域中去。

“箭頭”模型構建的生物學邏輯關系經常出現在高考題、模擬題、質檢題等試題中，《中國高考評價體系》也明確說明要求考生能夠用生物學術語、圖表、圖解等表述生物學事實、概念、原理和規律等。例如，用遺傳圖解表示雜交實驗過程，用系譜圖表述遺傳關系，而用箭頭圖解所能發揮作用的場景更多元化，甚至可以演變成記筆記、理思路、答題目的一種思維模式，以關鍵詞做支點，以箭頭作為邏輯思路，可提高思考判斷的效率。

“箭頭”模型對知識點的加工要求比較高，建議在一輪復習時，教師可先在典型情境的復習課教學中分別予以介紹，淡化模型本身，強化知識點內容，即淡化技巧，強化知識。而在二輪復習時，則可安排“箭頭”模型的專題，甚至是特色化的復習，可以此教學設計為藍本，安排一課時或兩課時的理論版塊介紹，然后進行“箭頭”模型的專題訓練，強化“箭頭”模型的解題技巧。若學生學有余力，也可更為細化，設置不同模塊背景：如細胞代謝類、遺傳圖解類、生命調節類等。

綜上所述，“箭頭”模型構建的思路是建立在模型概念的基礎之上的，具象的效果自然為解題提供便利，快速打開思路，尋找到解題的突破口。但如果從抽象的高中知識體系構建的大局來看，這不失為一種絕妙的整理知識點的思路方法，由此上升到“箭頭”思維，利用這種箭頭關系能快速建立多個生物學術語之間的聯系，頗有效率地建立知識點網絡，并且在這種知識點網絡中可顯著突出關鍵詞，即核心概念，而簡單的箭頭線條也極其醒目地宣揚著這些核心概念的邏輯聯系。這種“箭頭”思維若使用得當，可提綱挈領地勾勒出生物學知識體系的巍峨山巒，令學生流連忘返，暢享“箭頭”思維帶來的那旖旎的生物學知識風光！