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生物學(xué)科繪圖類習(xí)題求解的錯(cuò)誤的原因分析
與其他學(xué)科相比,生物學(xué)科無(wú)論是教材還是命制的試卷中常常以圖形眾多而著稱,這些圖形能大大簡(jiǎn)化文字量,給人一種耳目一新的感覺(jué),因而在很多測(cè)試中,都有著或多或少的對(duì)學(xué)生繪圖能力的考查。通過(guò)試卷的批改,廣大教師都會(huì)產(chǎn)生這樣的體會(huì):凡與繪圖有關(guān)的習(xí)題,得分率普遍較低,學(xué)生所犯的錯(cuò)誤種類繁多。本文試舉幾例,分析學(xué)生繪圖時(shí)的心理及其所犯錯(cuò)誤的類型,與同行共研。
一、坐標(biāo)軸中相關(guān)圖形的繪制
1.曲線圖的繪制
此類曲線圖考查的內(nèi)容為:細(xì)胞分裂過(guò)程中DNA、染色體、染色單體數(shù)量變化曲線,光合作用和細(xì)胞呼吸中、吸收及釋放的變化曲線。這里邊有的是給出一條曲線,據(jù)此再畫(huà)出另外一條曲線;也有的是以表格的形式給出相關(guān)數(shù)值,讓學(xué)生在給定的縱橫坐標(biāo)上繪制相應(yīng)的曲線。難度最大的就是最后的一種情形,下面展示一下學(xué)生常犯的種種錯(cuò)誤。
[例1]小球藻是一種單細(xì)胞藻類,是魚(yú)類等海洋生物的餌料,其生長(zhǎng)狀況受紫外線B波段(UV-B)輻射量的影響。科學(xué)家探究UV-B輻射量對(duì)小球藻生長(zhǎng)影響的實(shí)驗(yàn),其結(jié)果如下:
請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)軸上繪出輻射量與小球藻數(shù)量的關(guān)系曲線。
(1)學(xué)生常犯的錯(cuò)誤大體有:①未標(biāo)出縱橫坐標(biāo)的含義。②遺漏坐標(biāo)軸中相應(yīng)的單位。③未標(biāo)明坐標(biāo)軸中的刻度。④曲線的繪制過(guò)于數(shù)學(xué)化,即像畫(huà)數(shù)學(xué)函數(shù)曲線那樣,畫(huà)得過(guò)于光滑,而不是各個(gè)點(diǎn)的連線。⑤隨意性,迫于內(nèi)心對(duì)此類習(xí)題的害怕心理,隨意地畫(huà)了一條曲線。當(dāng)然還有些同學(xué)根本就不做,留下令人遺憾的空白。
(2)教師指導(dǎo)學(xué)生解此類習(xí)題的措施及大體步驟為:首先,要讓學(xué)生從心理上藐視此類試題, 減輕或者消除學(xué)生對(duì)此類試題的恐懼心理。教師在黑板上很輕松地繪制圖形,讓學(xué)生看起來(lái)很容易、很瀟灑,再讓學(xué)生看看該試題所設(shè)置的分值,從而使學(xué)生從心理上正視、重視該類試題,在今后做題過(guò)程中膽大心細(xì)。其次,以大量的例題向?qū)W生展示解題的步驟,注意解題步驟的歸納,最好交給學(xué)生,教師加以整合,最終形成完整而易于被學(xué)生接受的解題策略。教師千萬(wàn)不要直接幫學(xué)生歸納,而應(yīng)該讓學(xué)生學(xué)會(huì)在錯(cuò)誤中成長(zhǎng),從而完善自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)。
此類試題的解題步驟為:①標(biāo)明縱橫坐標(biāo)的含義、單位。②標(biāo)出縱橫坐標(biāo)的單位刻度。③對(duì)照坐標(biāo)軸與表格中的數(shù)據(jù),在坐標(biāo)象限內(nèi)描出相應(yīng)點(diǎn),再用線條將這些精確的點(diǎn)連起來(lái)。但要提醒學(xué)生注意:生物曲線的繪制不是純粹的數(shù)學(xué)曲線,應(yīng)該具有科學(xué)性。
該題曲線如圖1所示。
2.單個(gè)柱形圖的繪制
[例2]西葫蘆的果形由兩對(duì)等位基因(A與a、B與b)控制,果皮的顏色由兩對(duì)等位基因(W與w、Y與y)控制,這四對(duì)基因按自由組合定律遺傳。據(jù)下表回答問(wèn)題:
請(qǐng)用柱狀圖表示中各表現(xiàn)型的比例。
(1)學(xué)生常犯的錯(cuò)誤:①縱橫坐標(biāo)軸的含義未標(biāo)明。②縱坐標(biāo)上未標(biāo)出比例。③柱形圖繪完之后,其下對(duì)應(yīng)位置未標(biāo)明柱形圖的類型。
(2)這里需要特別提醒學(xué)生柱形圖的下面位置要及時(shí)標(biāo)明各柱形圖的含義。
參考答案:
3.多柱形圖的繪制
對(duì)于研究多個(gè)對(duì)象,往往需要繪制多個(gè)柱形圖的圖形,由于每點(diǎn)繪制的圖形增多,學(xué)生所犯的錯(cuò)誤較多,值得教師深思。
[例3]下表為生態(tài)學(xué)家對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中生活在同一區(qū)域內(nèi)的兩種草本植物的種群密度調(diào)查后,得到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(株/100):
根據(jù)該統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),請(qǐng)畫(huà)出甲、乙兩種群第一年至第四年種群數(shù)量隨時(shí)間變化的柱形圖(以時(shí)間為橫軸,種群數(shù)量為縱軸)。
(1)學(xué)生除了常犯例2中的錯(cuò)誤之外,還會(huì)忘記在柱形圖的右上方注明不同顏色的柱形圖所代表的含義。
(2)教師在試卷評(píng)講之前,最好通過(guò)多媒體將學(xué)生錯(cuò)誤的種種類型展示出來(lái),讓學(xué)生自糾,然后再出示正確的答案,久而久之,學(xué)生必然對(duì)此類試題的求解了然于胸。
參考答案:
二、細(xì)胞結(jié)構(gòu)及相關(guān)代謝過(guò)程的繪制
教材中有眾多的細(xì)胞結(jié)構(gòu)及代謝示意圖,這些圖形以其獨(dú)特簡(jiǎn)潔的特點(diǎn)將較為抽象、無(wú)形的知識(shí)以直觀的形式展示在廣大師生面前,這些圖形不僅僅可以作為教師教學(xué)的物理模型,也可以作為學(xué)生理解生物學(xué)知識(shí)的模板,所以,在試卷中常常會(huì)出現(xiàn)眾多的圖形繪制試題,如請(qǐng)學(xué)生繪制細(xì)胞膜的模式圖,磷脂分子在水面、油面的分布情況,物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)氖疽鈭D。
[例4]下面是某生物興趣小組的一個(gè)問(wèn)題探究實(shí)例:
請(qǐng)根據(jù)探究1和探究2的結(jié)果推導(dǎo)細(xì)胞膜上磷脂分子的排布情況,在圖4-4中繪出其簡(jiǎn)圖(片段)。
學(xué)生常出現(xiàn)的錯(cuò)誤為:只畫(huà)了單層磷脂分子;磷脂分子本身繪制錯(cuò)誤;磷脂雙分子層中分子的位置繪制出錯(cuò),主要體現(xiàn)在疏水端在外側(cè),親水端在內(nèi)側(cè)。
教學(xué)對(duì)策:教師在教學(xué)時(shí),一定要充分利用教材中現(xiàn)有的圖形,如在教授細(xì)胞膜時(shí),教師可將課本翻至必修1的封面,讓學(xué)生結(jié)合教材中的文字,對(duì)封面圖形進(jìn)行相關(guān)物質(zhì)名稱和分布情況的識(shí)別,不僅要明確細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)、磷脂、糖鏈等物質(zhì)的名稱,更重要的是要了解這些物質(zhì)在細(xì)胞膜中的位置,然后再讓學(xué)生嘗試著在草稿紙上畫(huà)一畫(huà),畫(huà)完后再與原圖進(jìn)行比較,找出自己所犯的錯(cuò)誤,對(duì)自己所畫(huà)的圖形進(jìn)行修正,這樣細(xì)胞膜的圖形就深深地植入學(xué)生頭腦之中,實(shí)現(xiàn)了圖文結(jié)合的理解記憶。
參考答案:
[例5]下頁(yè)圖6為元素組成化合物X、Y、Z,X為細(xì)胞生命活動(dòng)所需要的主要能源物質(zhì),Y、Z構(gòu)成了細(xì)胞膜的主要成分。請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題:
如X被小腸細(xì)胞吸收進(jìn)入血液,用●表示X的分子數(shù)量多少,用↓表示其進(jìn)出的方向和途徑,請(qǐng)?jiān)趫D中表示出這種跨膜運(yùn)輸方式。
參考答案見(jiàn)下頁(yè)圖7。
三、細(xì)胞分裂圖像的繪制
細(xì)胞分裂是生物體生長(zhǎng)發(fā)育的重要生理過(guò)程,大體上有有絲分裂、減數(shù)分裂、無(wú)絲分裂,其中前兩者在教材中圖像較多,圖像中重點(diǎn)體現(xiàn)了染色體、染色單體、染色體組、基因的變化情形,繪制相關(guān)的分裂圖像能較好地判斷相關(guān)物質(zhì)的變化情況,此類圖像的繪制自然不會(huì)被命題者所遺忘。
[例6]某校學(xué)生在開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)時(shí),進(jìn)行人類遺傳病方面的調(diào)查研究。圖甲是該校學(xué)生根據(jù)調(diào)查結(jié)果繪制的某種遺傳病的系譜圖(顯、隱性基因用A、a表示)。請(qǐng)分析回答:
若Ⅱ4號(hào)個(gè)體帶有此致病基因,Ⅲ7是紅綠色盲基因攜帶者,假設(shè)控制人的正常色覺(jué)和紅綠色盲的基因分別用B和b表示,圖乙表示Ⅱ3產(chǎn)生的卵細(xì)胞中相關(guān)染色體模式圖,繪制該卵細(xì)胞形成過(guò)程中減數(shù)第一次分裂后期圖,并在圖中標(biāo)注相關(guān)的基因。
(1)對(duì)于這類圖形的繪制,學(xué)生常犯的錯(cuò)誤有:①染色體圖形繪制缺乏科學(xué)性,有的學(xué)生繪制的染色體似蚯蚓,彎彎曲曲的,看起來(lái)非常隨意,嚴(yán)重缺乏美感;還有些圖形中相同染色體或者同源染色體(X、Y染色體除外)繪制的大小相差很大,顏色(黑、白)繪制不當(dāng)。②缺乏相應(yīng)的結(jié)構(gòu),如常常缺少中心體(動(dòng)物細(xì)胞)、紡錘體等。③細(xì)胞質(zhì)分裂是否均勻繪制失當(dāng),特別是初級(jí)卵母細(xì)胞、初級(jí)精母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)第一次分裂后期,次級(jí)卵母細(xì)胞、次級(jí)精母細(xì)胞在減數(shù)第二次分裂后期,這四個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)分裂的均勻程度極易混淆。④染色體上基因的種類易標(biāo)錯(cuò)。
(2)教學(xué)對(duì)策:①教師要有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生繪圖能力,教師在講解減數(shù)分裂相關(guān)知識(shí)時(shí),盡量以各種圖形為解題載體,以直觀的圖形替代看似虛無(wú)的教學(xué)語(yǔ)言。教師講得再動(dòng)聽(tīng),但學(xué)生仍然很難從根本上理解細(xì)胞圖中染色體、DNA、染色單體、染色體組數(shù)量的變化,但若結(jié)合相應(yīng)的細(xì)胞分裂圖像,產(chǎn)生的教學(xué)效果則大不相同。②要求學(xué)生先跟著教師在各自的筆記中畫(huà)出相應(yīng)的示意圖,然后讓學(xué)生在草稿紙上獨(dú)立試著重復(fù)再畫(huà)一遍,然后與筆記中正確的圖形進(jìn)行比對(duì),這里可以由同桌或前后位的同學(xué)交換著指錯(cuò),從而達(dá)到良好的教學(xué)效果。③為了使學(xué)生繪制的圖形更具美觀性、科學(xué)性,教師在黑板上繪圖時(shí),要盡可能展示學(xué)生錯(cuò)誤的繪圖,再教給學(xué)生正確的繪圖技巧及注意事項(xiàng)。
參考答案:
繪圖能力的培養(yǎng)任重道遠(yuǎn),需要教師長(zhǎng)期的引導(dǎo),要讓學(xué)生關(guān)注教材、試卷中的種種圖解,學(xué)生在讀書(shū)之時(shí),要有意識(shí)地畫(huà)一畫(huà)教材中的插圖,教師要放手讓學(xué)生自己動(dòng)手畫(huà)一畫(huà),以培養(yǎng)學(xué)生繪畫(huà)的技巧與信心。
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