生物学教学中几类“貌合神离”的图像辨析及应用

摘要：本文分析了生物学教学中几类“貌合神离”的图像，并提出相应的辨析策略和应用技巧，旨在引导学生在教学评价中规避误区，减少非智力因素失分，促进学生多种科学思维素养的发展。

关键词：貌合神离；图像；科学思维

文章编号：1003-7586（2024）02-0028-04 中国分类号：G633.91 文献标识码：B

高中生物的教学中有很多形式相似但本质不同甚至相反的图像，很容易引起混淆，阻碍学生科学思维的发展。在教学中引导学生对这一类“貌合神离”的图像进行对比分析，理解“貌合”背后“神离”的原因和机理，不仅能够有效规避误区，提高解题的准确率和速率，还能够发展学生分析归纳、演绎推理、模型建模以及批判性思维等多种科学思维。以下是对几类常见的“貌合神离”图像的举例辨析，抛砖引玉。

1变量差异的图像辨析

坐标图中通常包含横坐标和纵坐标，前者一般是坐标图因果关系中的自变量，而后者是因变量，二者之间的因果关系决定了坐标中图像含义。当其中任何一个变量的考量角度发生变化时，即便图像看似相同，其测量含义也会有很大差异。

1.1图像示例及分析

示例1 将放置过不同数量燕麦幼苗尖端或含有不同浓度IAA的琼脂小块放置在燕麦去尖胚芽鞘一侧（见图1），然后测量胚芽鞘弯曲角度的变化，坐标曲线分别如图2和3所示。

示例1中的两个坐标曲线十分相似：纵坐标相同，曲线前面的变化趋势相似，图2中横坐标随着放置的尖端数目增加，同样会引起琼脂块中IAA浓度增大，看似也与图3的横坐标相同，所以这两个图像极容易被认为完全相同。

其实，两个图像的自变量存在很大差异。图2中将不同数量的燕麦尖端放置在琼脂块上，尖端合成的IAA会以扩散的方式进入下面的琼脂块中，也就是说IAA从高浓度的一侧向低浓度一侧运动直至平衡，但无论放置的胚芽鞘尖端的数量如何增加，琼脂块中IAA浓度都不会超过尖端本身IAA的浓度，因此弯曲的角度在放置的尖端达到一定数量后便不再增大，也不会减小}图3的横坐标是琼脂块内的IAA浓度，并未限定IAA来自尖端渗透，因此琼脂块中的IAA浓度存在浓度过高促进减弱的情况，所以达到某一最适浓度后，若IAA浓度继续增大，胚芽鞘弯曲的角度会减小。

示倒2洋葱根尖分生区细胞有丝分裂过程中各时期的核DNA数量变化和每条染色体上DNA数量变化曲线如图4和5所示。

示例2中两个坐标图像的横坐标相同，但是纵坐标略有差异，尽管曲线的变化趋势相同，但是其中一些线段所代表的含义却有很大差异。图4的因果关系为核DNA数量随时期的变化，所以CD发生的原因是在分裂末期，伴随新的核膜形成，完成了核分裂，故CE对应时期为末期；而图5的因果关系是每条染色体上DNA数量随时期的变化，所以CD发生的原因是进入后期着丝粒分裂，所以CE对应时期既包含后期又包含末期。

除了纵坐标的含义不同之外，纵坐标的数值、单位等的差异也容易使曲线“貌合神离”。

示例3 图6和7均为A、B两个种群的个体数量随时间的变化曲线，两图中曲线交点的含义却不尽相同。

图6中，两个种群共用同一个纵坐标，所以用来衡量A、B两个种群数量的数值和单位相同，所以两曲线交点对应的时间就是两种群数量相等的时刻；但在图7中，两个种群数量分别使用了两个纵坐标，而且A种群纵坐标中数量的单位与B种群不同，因此在该图中，曲线的交点处两种群数量并不相等。

1.2辨析策略反应用

从以上三个示例可以看出，分析坐标图像不能依据日常学习中建立的模型经验以“貌”取“义”，而是要在具体分析曲线细节之前，横看“因”纵看“果”地梳理因果。具体来说，要关注横坐标的含义、数值和单位，然后查看纵坐标的含义；若为双纵坐标，则找好各曲线与坐标的对应关系，同时注意两个坐标的数值、数量级以及单位等信息，之后根据横、纵坐标理清试题的因果关系。

这类由于变量差异造成的混淆图像在评价试题中尤为常见，有益学生思维的锻炼。教学中，可以引导学生对比这些变量不同的图像，培养批判性思维；同时，也可以引导学生一图多变，在一个图像基础上，通过改变横坐标变量或者纵坐标因果，构建新的图像，发展模型构建、演绎与推理的科学思维。

2概念偷换的图像辨析

与变量差异相比，偷换概念引起的“貌合神离”更为隐蔽，对学生概念体系和科学思维素养的要求也更高。

2.1图像示例及分析

示例4 将与灵敏电流计相连的两个电极分别置于神经纤雏膜外侧相距较远的两点，然后在一侧电极附近施加适宜的电刺激，测得一个双相电位，变化曲线如图8所示。

将与灵敏电流计相连的两个电极分别置于坐骨神经膜上相距较远的两点，然后在一侧电极附近施加适宜的电刺激，测得的电位变化曲线如图9所示。

示例4中的两个图像，横、纵坐标变量相同，曲线线段的变化趋势也非常相似，但是t3～t4时间段的电位相形成原因却大不相同。这种差异是由神经纤维和神经这两个概念的区别引起的。图8的研究对象是神经纤维，由于动作电位在每根神经纤维上的传导不会衰减，所以电流先后流经两个电极时，电极记录到的两个峰电位值相等；而图9的研究对象是神经，神经由多条神经纤维组成，且电流在不同的神经纤维上传导速度会有差异。当电流流经第一个电极时，记录到的峰电位是神经内所有兴奋的神经纤维电位的叠加值，而由于各条神经纤维上电流传导速度的差异，第二个电极记录到的同时兴奋的纤维数量会少于第一个电极，所以第二个电位的峰值小于第一个。由于研究对象之间概念的区别，即使图像外观相似，但其形成原因和表达的含义也会存在很大差异。

2.2辨析策略及应用

分析相似或相同的图像，在确定变量一致、曲线变化趋势相似之后，不要急于分析图像的含义或是产生的原因，先要找出图像的研究对象，关注试题研究的生物种类、具体部位、特定结构等，提炼出试题考查的概念及概念体系，再有针对性地进行分析。

这一类由概念偷换引起的图像差异在评价试题中是最容易被忽略的。教学中可以引导学生先对某一特定的研究对象建立模型，诠释概念，然后再通过变换对象，对已有模型进行修正，诠释新的概念。通过对象的变换和新概念的建立，发展学生模型与建模、演绎与推理、批判与创新的科学思维。

3情境限制的图像辨析

还有一类容易由于“貌合”而混淆的图像，是由情境或条件限定引起的。同一对象、同一图像，在不同的情境或条件的限定下会被赋予不同的含义。

3.1图像示例及分析

示例5 研究人员在图示神经元的某部位施加适宜的电刺激，兼时刻神经纤维上局部的电位分布如图10所示，请分析此时图中①②处之间兴奋的传导方向。

分析图像的情境可知，离体的神经纤维受到了适宜刺激，此时图像上电位处于外负内正的反极化状态的区域是兴奋区域，由于在神经纤维上动作电位可以双向传导，所以会从兴奋区域向两侧未兴奋区域传导。由于刺激的部位可能在图中兴奋区域的左侧，可能就是图中兴奋区域，也可能在该区域右侧，因此此时①②之间兴奋的传导方向可能是①传向②，可能是②传向①，也可能是图中兴奋区域向①②两个方向传导。

如果将同样的图像置于另外一个情境下分析，结论则完全不同。

听到上课铃声，同学们立刻走进教室，这一行为与神经调节有关。该过程中，其中一个神经元的结构度其在某时刻的电位如图所示，请分析此时①②之间兴奋的传导方向。

与前面的情境不同，在这一情境中，图示运动神经元被置于“昕到上课铃声，立刻走进教室”的条件反射的大背景之下进行分析，会受到反射这一情境的限制。该神经元在反射中只能由其树突、胞体一侧接受突触前膜传来的兴奋，再经由轴突传送出去。因此动作电位只能单向传导，从图中①向②的方向传导。

除了整体情境的限制，一些细节性的条件也会限定图像的含义。

示例6 将离体的蛙坐骨神经置于某溶液中，给予一定强度刺激后，记录到膜土相距较远的甲、乙两点间的电流表指针出现如图11所示的偏转，若刺激住点在甲的左侧，而指针此时偏转已达最大。请分析此时甲、乙两个电极处膜的电位分布情况。

情境中有两个关键信息：其一，刺激位点在甲的左侧，说明甲处先产生动作电位，乙处后产生，此时指针右偏，说明甲电极处已经恢复为外正内负的极化状态，而乙此时正处于兴奋状态；其二，指针此时偏转已达最大，说明乙正处于动作电位最大状态，所以乙应为外负内正的反极化状态。若将上述情境中的“指针此时偏转已达最大”这一条件信息去除，便解除了乙此时处于动作电位最大的限定，所以乙可能刚发生去极化或已经快完成了复极化，仍为外正内负，也可能是处于外负内正的反极化状态。

3.2辨析策略及应用

从示例5和6可以看出情境或条件对于分析图像的重要性。因此在教学中，要引导学生在学习中图文结合，梳理题目中文字表述的情境信息以及条件细节，看看对图像是否存在提示、支架或是限定作用，然后再基于这些情境或条件分析图像本身的特点。

基于核心素养的教学评价中十分重视试题情境的支架作用，因此在教学中可以采取同题异境的策略，通过不断地变换情境，增加一些附加的条件信息为学生图像的分析搭建支架或是制造障碍，以情境或条件限定来发展分析与归纳、批判与创新的科学思维。