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生物學(xué)科繪圖類(lèi)習題求解的錯誤的原因分析
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(zhù)稱(chēng),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),因而在很多測試中,都有著(zhù)或多或少的對學(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)的習題,得分率普遍較低,學(xué)生所犯的錯誤種類(lèi)繁多。本文試舉幾例,分析學(xué)生繪圖時(shí)的心理及其所犯錯誤的類(lèi)型,與同行共研。
一、坐標軸中相關(guān)圖形的繪制
1.曲線(xiàn)圖的繪制
此類(lèi)曲線(xiàn)圖考查的內容為:細胞分裂過(guò)程中DNA、染色體、染色單體數量變化曲線(xiàn),光合作用和細胞呼吸中、吸收及釋放的變化曲線(xiàn)。這里邊有的是給出一條曲線(xiàn),據此再畫(huà)出另外一條曲線(xiàn);也有的是以表格的形式給出相關(guān)數值,讓學(xué)生在給定的縱橫坐標上繪制相應的曲線(xiàn)。難度最大的就是最后的一種情形,下面展示一下學(xué)生常犯的種種錯誤。
[例1]小球藻是一種單細胞藻類(lèi),是魚(yú)類(lèi)等海洋生物的餌料,其生長(cháng)狀況受紫外線(xiàn)B波段(UV-B)輻射量的影響�？茖W(xué)家探究UV-B輻射量對小球藻生長(cháng)影響的實(shí)驗,其結果如下:
請根據實(shí)驗結果在坐標軸上繪出輻射量與小球藻數量的關(guān)系曲線(xiàn)。
(1)學(xué)生常犯的錯誤大體有:①未標出縱橫坐標的含義。②遺漏坐標軸中相應的單位。③未標明坐標軸中的刻度。④曲線(xiàn)的繪制過(guò)于數學(xué)化,即像畫(huà)數學(xué)函數曲線(xiàn)那樣,畫(huà)得過(guò)于光滑,而不是各個(gè)點(diǎn)的連線(xiàn)。⑤隨意性,迫于內心對此類(lèi)習題的害怕心理,隨意地畫(huà)了一條曲線(xiàn)。當然還有些同學(xué)根本就不做,留下令人遺憾的空白。
(2)教師指導學(xué)生解此類(lèi)習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(lèi)試題, 減輕或者消除學(xué)生對此類(lèi)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)生看看該試題所設置的分值,從而使學(xué)生從心理上正視、重視該類(lèi)試題,在今后做題過(guò)程中膽大心細。其次,以大量的例題向學(xué)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,而應該讓學(xué)生學(xué)會(huì )在錯誤中成長(cháng),從而完善自己的知識結構。
此類(lèi)試題的解題步驟為:①標明縱橫坐標的含義、單位。②標出縱橫坐標的單位刻度。③對照坐標軸與表格中的數據,在坐標象限內描出相應點(diǎn),再用線(xiàn)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(xiàn)的繪制不是純粹的數學(xué)曲線(xiàn),應該具有科學(xué)性。
該題曲線(xiàn)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等位基因(A與a、B與b)控制,果皮的顏色由兩對等位基因(W與w、Y與y)控制,這四對基因按自由組合定律遺傳。據下表回答問(wèn)題:
請用柱狀圖表示中各表現型的比例。
(1)學(xué)生常犯的錯誤:①縱橫坐標軸的含義未標明。②縱坐標上未標出比例。③柱形圖繪完之后,其下對應位置未標明柱形圖的類(lèi)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)標明各柱形圖的含義。
參考答案:
3.多柱形圖的繪制
對于研究多個(gè)對象,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)生所犯的錯誤較多,值得教師深思。
[例3]下表為生態(tài)學(xué)家對農田生態(tài)系統中生活在同一區域內的兩種草本植物的種群密度調查后,得到的統計數據(株/100):
根據該統計數據,請畫(huà)出甲、乙兩種群第一年至第四年種群數量隨時(shí)間變化的柱形圖(以時(shí)間為橫軸,種群數量為縱軸)。
(1)學(xué)生除了常犯例2中的錯誤之外,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)教師在試卷評講之前,最好通過(guò)多媒體將學(xué)生錯誤的種種類(lèi)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)生必然對此類(lèi)試題的求解了然于胸。
參考答案:
二、細胞結構及相關(guān)代謝過(guò)程的繪制
教材中有眾多的細胞結構及代謝示意圖,這些圖形以其獨特簡(jiǎn)潔的特點(diǎn)將較為抽象、無(wú)形的知識以直觀(guān)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)知識的模板,所以,在試卷中常常會(huì )出現眾多的圖形繪制試題,如請學(xué)生繪制細胞膜的模式圖,磷脂分子在水面、油面的分布情況,物質(zhì)跨膜運輸的示意圖。
[例4]下面是某生物興趣小組的一個(gè)問(wèn)題探究實(shí)例:
請根據探究1和探究2的結果推導細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)生常出現的錯誤為:只畫(huà)了單層磷脂分子;磷脂分子本身繪制錯誤;磷脂雙分子層中分子的位置繪制出錯,主要體現在疏水端在外側,親水端在內側。
教學(xué)對策:教師在教學(xué)時(shí),一定要充分利用教材中現有的圖形,如在教授細胞膜時(shí),教師可將課本翻至必修1的封面,讓學(xué)生結合教材中的文字,對封面圖形進(jìn)行相關(guān)物質(zhì)名稱(chēng)和分布情況的識別,不僅要明確細胞膜中蛋白質(zhì)、磷脂、糖鏈等物質(zhì)的名稱(chēng),更重要的是要了解這些物質(zhì)在細胞膜中的位置,然后再讓學(xué)生嘗試著(zhù)在草稿紙上畫(huà)一畫(huà),畫(huà)完后再與原圖進(jìn)行比較,找出自己所犯的錯誤,對自己所畫(huà)的圖形進(jìn)行修正,這樣細胞膜的圖形就深深地植入學(xué)生頭腦之中,實(shí)現了圖文結合的理解記憶。
參考答案:
[例5]下頁(yè)圖6為元素組成化合物X、Y、Z,X為細胞生命活動(dòng)所需要的主要能源物質(zhì),Y、Z構成了細胞膜的主要成分。請據圖回答問(wèn)題:
如X被小腸細胞吸收進(jìn)入血液,用●表示X的分子數量多少,用↓表示其進(jìn)出的方向和途徑,請在圖中表示出這種跨膜運輸方式。
參考答案見(jiàn)下頁(yè)圖7。
三、細胞分裂圖像的繪制
細胞分裂是生物體生長(cháng)發(fā)育的重要生理過(guò)程,大體上有有絲分裂、減數分裂、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(lèi)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)習時(shí),進(jìn)行人類(lèi)遺傳病方面的調查研究。圖甲是該校學(xué)生根據調查結果繪制的某種遺傳病的系譜圖(顯、隱性基因用A、a表示)。請分析回答:
若Ⅱ4號個(gè)體帶有此致病基因,Ⅲ7是紅綠色盲基因攜帶者,假設控制人的正常色覺(jué)和紅綠色盲的基因分別用B和b表示,圖乙表示Ⅱ3產(chǎn)生的卵細胞中相關(guān)染色體模式圖,繪制該卵細胞形成過(guò)程中減數第一次分裂后期圖,并在圖中標注相關(guān)的基因。
(1)對于這類(lèi)圖形的繪制,學(xué)生常犯的錯誤有: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。②缺乏相應的結構,如常常缺少中心體(動(dòng)物細胞)、紡錘體等。③細胞質(zhì)分裂是否均勻繪制失當,特別是初級卵母細胞、初級精母細胞進(jìn)行減數第一次分裂后期,次級卵母細胞、次級精母細胞在減數第二次分裂后期,這四個(gè)細胞的細胞質(zhì)分裂的均勻程度極易混淆。④染色體上基因的種類(lèi)易標錯。
(2)教學(xué)對策:①教師要有意識地培養學(xué)生繪圖能力,教師在講解減數分裂相關(guān)知識時(shí),盡量以各種圖形為解題載體,以直觀(guān)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胞圖中染色體、DNA、染色單體、染色體組數量的變化,但若結合相應的細胞分裂圖像,產(chǎn)生的教學(xué)效果則大不相同。②要求學(xué)生先跟著(zhù)教師在各自的筆記中畫(huà)出相應的示意圖,然后讓學(xué)生在草稿紙上獨立試著(zhù)重復再畫(huà)一遍,然后與筆記中正確的圖形進(jìn)行比對,這里可以由同桌或前后位的同學(xué)交換著(zhù)指錯,從而達到良好的教學(xué)效果。③為了使學(xué)生繪制的圖形更具美觀(guān)性、科學(xué)性,教師在黑板上繪圖時(shí),要盡可能展示學(xué)生錯誤的繪圖,再教給學(xué)生正確的繪圖技巧及注意事項。
參考答案:
繪圖能力的培養任重道遠,需要教師長(cháng)期的引導,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),以培養學(xué)生繪畫(huà)的技巧與信心。
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