思维导图策略在高中生物学“能量供应”教学中的应用

汤婷婷 朱长江,2 赵 卓*

(1吉林师范大学生命科学学院 四平 136000； 2新疆阿勒泰地区第二中学 836000)

人教版高中生物学教材必修1《分子与细胞》中“能量供应”版块主要阐述细胞中能量的来源及转换。其中，线粒体和叶绿体作为细胞中两大“能量转换器”，前者为生物体进行有氧呼吸的主要场所，能够将有机物中稳定的化学能转换成ATP中活跃的化学能，后者为光合作用场所，能够将光能转化成有机物中稳定的化学能。且这两个生化反应过程需要在酶催化作用下才能发生。为加强学生理解细胞呼吸与光合作用的有关内容，将思维导图与经典理论课有机融合，充分利用思维导图的辅助功能，建立相关知识点间的链接，旨在提升高中生物学课堂的高效性与生动性。

1 从核心概念出发，理解酶特性的反应条件和规律

在第5章第1节“降低化学反应活化能的酶”的学习中，学生在第一课时中已经了解到核心概念——酶能够高效催化生物体内发生的化学反应，以便各项生命活动有条不紊的进行。对于酶具有专一性这一特性，学生亦能很好地理解和把握并且可以设计简单的实验加以证明。但是酶活性易受温度和pH外界条件的影响，该内容并不容易被学生吸收与同化。因此，设计酶性质部分教学内容时，学生从核心概念“酶”出发建立思维导图(图1)，从酶的来源链接到活细胞、从酶的本质扩展到蛋白质和RNA、从酶的作用延伸到催化作用，再从酶的特性推导出酶的高效性、温和性和专一性等反应条件与效果，建立从核心概念辐射出的知识点间的逻辑关联。

2 从宏观视角俯视，认知细胞呼吸作用的不同选择

生命进化过程中，许多生理生化反应是在受外界条件的制约或选择中进行的，体现出生命与环境相互依赖、协同发展的趋势。在第5章第3节“ATP的主要来源——细胞呼吸”中细胞呼吸的方式部分，因氧气是否参与呼吸作用的反应过程分为有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。学生已经知道生物体进行呼吸作用是吸收氧气呼出二氧化碳的过程，但是对于细胞中有氧呼吸和无氧呼吸的概念界限并不清晰，有关这两种呼吸方式的过程更是知之甚少。且细胞呼吸的生理过程比较微观，不易理解，因此教师应注重直观引导。可在实践教学中，利用思维导图构建有氧呼吸和无氧呼吸的反应过程(图2)，从细胞呼吸宏观角度俯视，分别从呼吸方式、反应进程和发生场所等不同层面上，认知无氧呼吸和有氧呼吸的动态反应过程。反应过程起点从葡萄糖出发，在有氧和无氧不同反应条件的作用下，进行不同反应历程并产生不同中间产物。此外，思维导图还能明确地比较有氧呼吸和无氧呼吸的反应条件、反应产物以及反应场所的异同。

图1 “酶的特性”思维导图设计方案

3 从发展变化观念，架构光合作用的完整反应历程

第5章第4节“能量之源——光与光合作用”中光合作用的过程，不管是从植物生理角度出发，还是结合生物课程标准确定本节课的重点难点，该部分内容都是高中生物学教学的重心所在。教材将光合作用的光反应阶段以及暗反应阶段分为两个自然段呈现出来，并配有插图“光合作用过程的图解”，目的在于尽可能地帮助学生充分理解光合作用的整个过程。该过程是一系列反应的叠加与延续，为促进学生进一步系统掌握光合作用的过程，可利用思维导图设计光合作用的完整反应过程(图3)，通过思维导图架构的光合作用全过程，可以清楚、简化、直观地呈现给学生们完整反应全貌，有利于培养学生用动态和发展的理念分析生命现象和过程。

图2 “ATP的主要来源——细胞呼吸”思维导图设计方案

图3 “能量之源——光与光合作用”思维导图设计方案

通过以上三个具体实例可以看出，将“酶的特性”“细胞呼吸”“光合作用”等具体教学内容绘制成思维导图，可清晰展示每一个知识点以及相关重要信息。且思维导图与知识组块学习间具有很高契合度，可以作为意义学习的表征载体。在实践教学理论课中合理运用思维导图，有利于教师整合和加工理论知识，加强概括知识系统化。

思维导图是表征意义信息的良好载体。从信息加工上看，思维导图呈现出知识的逻辑性、全面性与实践性；从视觉角度上看，思维导图体现出结构的系统化、整体化与直观化；从艺术角度上看，思维导图表现出层次性、鲜活性、紧密性。将思维导图应用于高中生物学课程教学中，有利于教师构思授课内容与设计教学环节，进一步加强学生知识融通能力以及收集信息和处理信息能力。