巧用Venn图进行高中生物核心概念教学的实例探究

甘肃

生物学概念是对生物的结构、生理及一切生命现象、原理和规律的精准而本质的阐述。也是学生进一步探究深层的生物学现象与规律的基础，具有很强的客观性、概括性和抽象性。在生物学教学中如何让学生准确、深刻地理解概念，是学生学好生物学的基础。所以，如何有效地进行概念教学是高中生物教学的重点和难点之一。

生物学核心概念是教师或学生对生物学核心问题（生命实质问题）的相对本质的认识或看法，通常用陈述句来表示。区别这些核心概念的内涵和外延是掌握概念的基础，而采用Venn图可以有效地阐释概念的内涵和外延。所以，在生物教学过程中应用Venn图，既可以帮助教师有效地进行核心概念的教学，又可以帮助学生记忆和理解这些核心概念，为学好生物学打下坚实的基础。本文就应用Venn图进行高中生物必修课本中7个核心概念教学做了如下的探究。

1.生命系统的组成

生命系统的结构层次依次为细胞、组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统、生物圈。其中，细胞是最基本的生命系统，而生物圈是最大的生命系统；单细胞生物既属于细胞层次，又属于个体层次；植物没有系统层次；种群是指在一定自然区域内，同种生物的全部个体；群落是同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合（见图1）。

图1 生命系统的结构层次

【典例】从生命活动的角度理解，人体的结构层次为( )

A.原子、分子、细胞器、细胞

B.细胞、组织、器官、系统

C.元素、无机物、有机物、细胞

D.个体、种群、群落、生态系统

【解析】本题以人体为例考查生命系统的结构层次，根据Venn图可知人体最基本的结构层次是细胞，然后依次为组织、器官、系统；元素、化合物、分子、细胞器等不属于生命系统的结构层次；种群、群落、生态系统是个体水平以上的结构层次，故B项正确。

【答案】B

2.组成细胞的化合物

组成细胞的化合物可以分为有机物和无机物。有机物包括蛋白质、脂质、核酸、糖类。核酸有脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），DNA和RNA的组成中，磷酸相同，而五碳糖和碱基不同。脂质包括磷脂、脂肪和固醇，固醇包括性激素、维生素D和胆固醇。糖类可以分为单糖、二糖和多糖，单糖可以分为六碳糖（葡萄糖、果糖、半乳糖）和五碳糖（核糖、脱氧核糖）；二糖有麦芽糖、蔗糖、乳糖；多糖有淀粉、纤维素和糖原。无机物包括水和无机盐，水按组成形式不同可以分为自由水和结合水（见图2）。

图2 细胞中的化合物

【典例】下列关于糖类、脂质的分类与比较正确的是( )

【解析】本题以Venn图的形式考查学生对组成生物细胞的化合物的理解程度，分析题目可知A项中乳糖和糖原都是动物细胞中的糖类，淀粉、麦芽糖和纤维素都是植物细胞中的糖类，核糖、脱氧核糖和葡萄糖是动植物细胞共有的糖类；B项中葡萄糖和果糖都是单糖，蔗糖是非还原糖；C项中固醇和脂肪都属于脂质，而不是包含和被包含的关系；D项中固醇相对分子质量较小，不是生物大分子，因此答案选A。

【答案】A

3.细胞的基本结构

根据有无以核膜为界限的细胞核可以将细胞生物分为真核生物和原核生物，其中真核生物具有以核膜为界限的细胞核，包括动物、植物和真菌。原核生物没有以核膜为界限的细胞核，包括蓝藻、细菌、放线菌、支原体、衣原体和立克次氏体等（见图3）。

图3 细胞生物分类

动物细胞和植物细胞的细胞结构中，共有的结构是细胞膜、细胞质、细胞核、内质网、线粒体、高尔基体、核糖体、溶酶体，可以用图4中间相交的部分说明。高等植物细胞特有的细胞结构是细胞壁、液泡和叶绿体。低等植物细胞和动物细胞特有的细胞结构是中心体（见图4）。

图 4 细胞结构

【典例】（多选）下表为四种不同细胞的比较结果，正确的是 ( )

选项 细胞 细胞壁 光合作用 染色质 细胞全能性A 蓝藻细胞 有 有 有 无B 洋葱根尖细胞 有 无 有 有C 兔成熟红细胞 无 无 有 有D 蛙受精卵 无 无 有 有

【解析】本题考查细胞结构及功能的相关知识。应用Venn图分析题目可知蓝藻属于原核生物，其外层有细胞壁，细胞内含有藻蓝素和叶绿素，是能进行光合作用的自养型生物，原核细胞没有由核膜包被的细胞核，也没有染色质，A项错误；洋葱属于真核生物，由真核细胞构成，洋葱根尖细胞的细胞膜外有细胞壁，细胞质中无叶绿体，不能进行光合作用，细胞核中有染色质，在离体情况下，洋葱根尖细胞具有发育成完整个体的潜能，即具有细胞全能性，B项正确；兔是哺乳动物，动物细胞无细胞壁，兔成熟的红细胞无细胞器和细胞核，不能进行光合作用，无染色质，不能表现细胞全能性，C项错误；蛙的受精卵无细胞壁，细胞质中无叶绿体，所以，不能进行光合作用，受精卵能发育成完整个体，具有很高的全能性，D项正确。

【答案】BD

4.细胞物质运输的方式

细胞运输物质的方式有被动运输、主动运输、胞吞和胞吐。其中，被动运输包括自由扩散和协助扩散，两种运输方式都是顺浓度梯度运输，不需要消耗能量，这种联系可以用图5中自由扩散和协助扩散相交的部分解释，而协助扩散需要载体蛋白的协助。主动运输、胞吞和胞吐都需要消耗能量（见图5）。

图5 物质运输的方式

【典例】如图是物质进出细胞方式的概念图，对图示分析正确的是 （ ）

A.据图可确定①为既耗能又需载体蛋白的主动运输

B.⑤⑥两种方式的共同特点是逆浓度梯度运输

C.母乳中的免疫球蛋白可通过①③两种方式被吸收

D.果脯腌制时蔗糖进入细胞与③胞吞作用有关

【解析】本题以概念图的形式对物质运输方式特点进行考查，据Venn图5分析可知物质跨膜运输方式分为主动运输和被动运输，而K+通过膜的方式为主动运输，既耗能又需载体蛋白，因而可确定①为主动运输、②为被动运输，物质非跨膜运输包括胞吞、胞吐两种方式；被动运输顺浓度梯度运输物质；母乳中的免疫球蛋白通过胞吞方式被吸收；细胞膜具有选择透过性，蔗糖不能进入细胞，果脯腌制过程中，细胞已死亡，细胞膜失去选择透过性，蔗糖才能进入细胞，因此选A。

【答案】A

5.可遗传的变异

可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异，基因突变是指DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变；基因重组是指生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合；染色体变异是可以直接用显微镜观察到的，包括染色体结构变异和染色体数目变异，其中染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位，而数目变异包括个别染色体数目增加或减少和染色体组成倍地增加或减少（见图6）。三种变异中基因突变和染色体变异在现代生物进化理论中又被称为突变，二者既可以发生在有丝分裂过程中，又可以发生在减数分裂过程中（见图7），而基因重组只能发生在减数分裂过程中。

图6 染色体变异

图7 可遗传的变异

【典例】基因型为AaBb(两对基因自由组合)的某种动物，可以产生如图中各种基因型的子细胞，下列说法错误的是 （ ）

A.在动物的卵巢和睾丸中能同时找到AaBb、AB、Ab、aB和ab五种基因型的细胞

B.经过程④产生的性状一定能传递给子代

C.导致过程③的根本原因是碱基对的替换、增添和缺失

D.与过程①②④相比，过程③特有的现象是可以产生新基因

【解析】本题以基因型的形式考查学生对生物可遗传变异的理解，结合Venn图中核心概念的相关知识，再分析题目可知动物的睾丸和卵巢中既能通过有丝分裂产生精原细胞和卵原细胞，也能通过减数分裂产生精细胞和卵细胞，故可同时找到AaBb、AB、Ab、aB和ab五种基因型的细胞，所以A正确；过程④属于染色体缺失，若该过程发生在体细胞中则不会传递给子代，所以B错误；分析图示，过程③属于基因突变，其实质是碱基对的替换、增添和缺失，各种变异类型中只有基因突变可以产生新基因，所以C和D正确。

【答案】B

6.免疫系统的组成

免疫系统包括免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质，其中免疫细胞包括吞噬细胞和淋巴细胞等，而淋巴细胞包括B细胞和T细胞。非特异性免疫包括第一道防线和第二道防线，第一道防线为皮肤和黏膜，而第二道防线为吞噬细胞和体内的杀菌物质。人体的第三道防线主要是由免疫器官和免疫细胞借助血液循环和淋巴循环组成的，可以分为体液免疫和细胞免疫（见图8）。

图8 免疫系统组成

【典例】关于免疫细胞的叙述，错误的是 （ ）

A.淋巴细胞包括B细胞、T细胞和吞噬细胞

B.血液和淋巴液中都含有T细胞和B细胞

C.吞噬细胞和B细胞都属于免疫细胞

D.浆细胞通过胞吐作用分泌抗体

【解析】本题主要考查免疫系统中免疫细胞的组成。结合Venn图分析题目可知吞噬细胞不属于淋巴细胞；在骨髓中发育成熟的B细胞和在胸腺中发育成熟的T细胞普遍分布于血液和淋巴液中；免疫细胞包括吞噬细胞、B细胞、T细胞、浆细胞、效应T细胞以及记忆细胞等；抗体属于分泌蛋白，浆细胞通过胞吐作用分泌抗体，所以选A。

【答案】A

7.生态系统的结构

生态系统的组分包括非生物部分和生物部分，其中生物部分可以分为生产者、消费者和分解者。在生态系统中，生产者通过光合作用，把太阳能固定在它们制造的有机物中，所以生产者是生态系统的基石。消费者通过自身的新陈代谢，能将有机物转化为无机物，这些无机物排出体外后又可以被生产者重新利用，所以消费者的存在能够加快生态系统的物质循环。分解者能够将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物，因此生产者、消费者和分解者之间紧密联系，缺一不可（见图9）。

图9 生态系统成分

【典例】下列有关生态系统组成成分的叙述，正确的是 （ ）

A.太阳光来源于地球以外，不属于生态系统的成分

B.硝化细菌是自养生物，在生态系统中属于生产者

C.病毒是异养生物，在生态系统中属于分解者

D.蚯蚓是需氧生物，在生态系统中属于消费者

【解析】本题考查生态系统的组成，根据Venn图可知生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者。非生物的物质和能量包括阳光、无机盐、水等；生产者主要指进行光合作用的绿色植物，另外还有能进行化能合成作用的硝化细菌等；病毒营寄生生活，寄生在生物的活细胞内，属于消费者；蚯蚓以腐烂的物质为食物，营腐生生活，属于分解者，所以选B。

【答案】B

本文以必修课本中的7个核心概念为例，用Venn图形式展示并应用到核心概念的教学中，不仅使学生更好地理解每个概念的内涵和外延，也有利于区分每个概念的主要内容。通过典例发现，应用Venn图解答相关知识点的习题时，不仅可以帮助学生有效避免因相关概念之间的混淆而答错的情况，还会有效提高学生的解题速度和得分率。