利用思维导图突破能量流动的重难点

苏小慧

（佛山市顺德区杏坛中学，广东 佛山）

高中阶段生物、物理、化学三门学科都有关于能量的知识，能量在生物圈中以多种不同的形式存在；按照物质的不同运动形式分类，能量可分为机械能、化学能、热能、电能、辐射能、核能、光能、潮汐能等。这些不同形式的能量之间可以通过物理效应或化学反应而相互转化。

由于能量在高中阶段的内容相对繁杂，又涉及多个科目，加上在课堂教学过程中学生的学习以识记、理解、应用为主，缺少对知识的综合与分析，难以建立起相关的知识网络，因此高中生物中涉及能量的题目往往是学生的失分点，是教学上需要突破的难点。因此，教师要通过思维导图的使用让学生构建起相关知识的框架，帮助学生理解。

一、思维导图作用

思维导图是一种用图解的形式和网状的结构，加上关键词和关键图，以图形的方式储存、组织和优化信息。使用思维导图能形象地呈现出各知识之间的逻辑关系以及内在联系，帮助学生理清知识的学习思路，促进学生主动地对课本知识点进行深入理解，建立概念与概念之间的联系。

高中生物的内容繁多，除了能量流动外，许多核心概念之间有着一定的联系与区别，需要学生进行记背、辨析，利用思维导图可以完成知识的串联，从而帮助学生在新课学习阶段完成核心概念的突破，在复习阶段把杂乱繁多的知识进行合乎自身发展水平的整理，以理顺学习的思路，提高自身的成绩。

二、高中生物能量的知识点

生物体绝大多数的生命活动都需要能量的参与，宏观的如个体肌肉运动、思考、动物发光等，微观的如细胞内蛋白质、核酸等物质的合成、某些物质的跨膜运输、细胞分裂等等，生物必须源源不断地从外界获得能量，才能维持其生命活动的需要。

能量并不是凭空产生的，极少数特殊的生态系统可以通过化能自养型微生物的化能合成作用，利用无机物氧化过程中放出的化学能，除此以外，几乎所有生物的能量都是来源于太阳能。

当自养生物的光合色素捕获太阳能时，生态系统的能量流动便开始了。光能自养生物通过光合作用把光能转换为有机物中稳定的化学能，具体分为两个阶段：光反应阶段先把光能转移至ATP的高能磷酸键中，再通过暗反应阶段，ATP的高能磷酸键断裂，能量释放用于C3的还原，从而使能量链转移至有机物中，由此，能量便从非生物界进入了生物界之中。

植物能通过光合作用吸收太阳能，那动物的能量又是从哪里来的呢？动物无法自行吸收无机环境中的能量，必须通过摄食活动从植物或其他生物中获取有机物。以人为例，一日三餐，人体从食物中获取一定量的有机物，通过消化道中各个部位如口腔、食道、胃、肠道等的各种消化酶的催化作用，把食物中的大分子有机物分解成机体细胞能吸收的小分子，如将蛋白质水解为氨基酸，脂肪水解为脂肪酸和甘油，多糖水解为葡萄糖等。这些物质通过跨膜运输进入细胞，其中的能源物质进一步水解释放其中的能量，这样食物中的能量就转移到人的细胞内。这些有机物中的总能量不能完全被人体所吸收，消化道中还存在一些没有完全消化的有机物，当其随粪便排出体外时，又可供分解者利用，吸收其中的能量。

叶绿体的光合作用过程中形成的有机物或动物细胞吸收的有机物，都是不能直接用于生命活动的，这些物质先转移至细胞质基质，通过有氧呼吸或无氧呼吸，有机物中的能量转移至ATP中才能被利用，不仅是这些有机物，光能也必须先转移至ATP中才能进行能量的利用与转换，因此有人形象地把ATP称为能量“通货”。ATP作为一种不稳定的高能磷酸化合物，当其中的高能磷酸键断裂时，释放的能量直接用于生物体的各项生命活动。

总而言之，以上活动构成了生态系统中能量的输入、传递、转化、散失，高中生物书中通过必修一及必修三相对独立地完成了知识的学习，生物课程标准关于能量的要求有以下几点：（1）解释ATP在能量代谢中的作用。（2）研究影响光合作用速率的环境因素。（3）说明细胞呼吸，探讨其原理的应用。（4）分析生态系统中的物质循环和能量流动的基本规律及其应用。基于以上课程标准，笔者通过Mindmaster编制能量流动的多种思维导图，进行知识的高度组织。

三、关于能量流动的思维导图

此思维导图是在学生已经完成高中阶段的学习后，对书本的相关知识有了一定认识的基础上，以书本的编排为线索，按照能量的转移为方向进行编制的，可以让新旧知识间更好地建立起联系，建立了各能量流动方向的知识框架，让学生从生态系统这个宏观的角度去追踪能量转移。此外，学生还可以参与绘制其他关于能量转换的思维导图，让学生参与到知识的整理和重构之中，充分调动学生积极性。