基于模型构建的二轮复习课教学设计

陈忠 朱巧玲

摘要：以“光合作用与细胞呼吸的综合运用”为例，展示模型构建在高三二轮复习中的运用。充分整合教学资源，沿着“模型构建——模型评价——模型运用”的思路组织教学活动，关注学生的思维过程和语言表达规范，着重解决学生在高考必备知识、关键能力方面存在的问题。

关键词：模型构建 光合作用 呼吸作用 二轮复习

中图分类号G633.91 文献标志码B

1高考试题命制特点与教学设计思路

“光合作用和呼吸作用的综合运用”是高考命题的重点，光合作用和呼吸作用的概念、过程、影响因素、生产生活的应用等属于必考知识点。以模型为载体考查学生的必备知识（如真光合作用和净光合作用等概念）和关键能力（如用科学规范的文字解释或推理试题中的生物学现象）是本专题试题命制的鲜明特色。因该部分内容抽象且综合性强，是历届高三学生考试失分的重灾区。在高三二轮复习中，教师把一轮复习的知识重讲一遍，学生依靠题海战术复习备考是传统的做法。这种做法使得学生虽然在知识上有一定的积累，却不能深刻理解知识的内在含义和概念间的相互联系，因此不能灵活应用所学知识解决问题，科学思维也没有得到锻炼。笔者尝试从学生思维培养角度出发，围绕模型开展二轮复习，沿着“模型构建——模型评价——模型运用”的课堂教学主线，在解决学生必备知识缺陷的基础上培养关键能力，以达成二轮复习的教学目标。

2教学目标

通过对细胞呼吸、真光合作用、净光合作用、补偿点、饱和点等概念理解，理清光合作用与细胞呼吸在物质和能量方面的联系，形成物质与能量观、结构与功能观等生命观念;掌握数学模型解读技巧，发展分析和解决问题的科学思维;通过小组合作学习、构建与评价模型等活动，发展对生物学现象进行交流和讨论的能力。

3教学过程

3.1模型构建，诊断学生必备知识的缺陷

“创设情境，发现问题”是本环节的核心任务。本环节要求学生回顾光合作用和呼吸作用过程，并在真实情景（叶肉细胞）中理清两者的物质和能量关系，在物理模型基础上构建数学模型以深化对两种细胞代谢的关系理解。学生自主构建模型，能暴露其高考必备知识存在的缺陷，提高复习的针对性。

学生活动1：用箭头和字母在图1A中表示叶肉细胞的气体交换示意图，图1B中画出叶肉细胞光照强度与光合作用速率关系的图像，并在图1B中标出光补偿点与光饱和点等概念。

设计意图：学生先构建物理模型，从细胞结构和代谢方面理清光合作用和呼吸作用之间的物质与能量关系，有利于对真光合作用、净光合作用和细胞呼吸等概念建立直观的认识，同时也有助于形成结构与功能观、物质与能量观等生命观念。数学模型构建具有一定的开放性，既可以画真光合作用的曲线，也可以画净光合作用的曲线，从而对比分析真光合作用与净光合作用概念，以解决概念混淆问题。图1B把x、Y轴留空给学生填写是为了检测学生文字表述的规范程度，暴露概念理解中存在的误区，以便在下一环节中展开讨论。

3.2模型评价，激活思维，夯实必备知识

“释疑解惑，合作探究”是本环节的核心任务。传统教学是给出模型再分析，而本节课则是让学生自主构建后再相互评价，更能激发学生思维，培养学生的语言表达能力，强化学生对必备知识中的难点和疑点的理解。教师在学生模型构建过程中仔细巡视，找出典型模型用投影展示，在生生之间评价模型时做好组织和引导。

学生活动2：投影典型学案，小组讨论、评价并完善模型。归纳讨论结果，填写表1，辨析真光合、净光合和细胞呼吸等概念的异同。

设计意图：学生在模型构建与评价过程中易产生较多“生成性问题”。例如，为什么“CO2吸收量”作为净光合作用强度的指标，而“CO2固定量”作为真光合作用强度指标？光照强度超过饱和点后光合作用强度会不会下降？……这些课堂的生成性问题意味着学生在进行知识的深度思考，是思维被激活的标志，同时也是课堂最具有价值的问题。此外，模型评价能提高学生的语言表达能力，提高思维的严谨性。表1促进学生从不同角度来强化概念的科学表述，同时也属于知识的拓展。学生活动2是课堂的第一个高潮。学生所建构出的模型有净光合作用模型和真光合作用模型，在数学模型Y轴表述方面也是形式多样。学生在评价模型时出现了思维碰撞，在师生讨论中解决了必备知识的难点和疑点。

3.3模型运用，基于必备知识的关键能力培养

“示范指导，歸纳提升”是本环节的核心任务，模型运用环节分为两个阶段。第一阶段是培养分析数学模型的“轴一点一线”思维习惯，同时对前两个环节习得的必备知识进行检测和初步运用。第二阶段是回归高考试题，针对题目中分析原因、逻辑推理、阐述理由等问题进行重点突破，通过归纳解题方法以提升学生综合运用能力。

学生任务3：图2和图3是某植物在自然环境和密闭环境下的光合作用变化图，据图回答问题：

（1）缺Mg使图2中的c点和e点如何移动：c点__;e点__。

（2）图2、3中净光合作用强度为0的点：图2__;图3__。

（3）写出两幅图中有机物积累量最大的点：图2__;图3__。

（4）图2中hd段下降的原因是：__。Ie段下降的原因是：

（5）若图4各个时间段植物的呼吸作用强度相同，则D、H两点光照强度相同吗？请解释原因。__。

设计意图：图2和3中的模型比图1更复杂，更贴近生产与生活。图2模型是基于自然环境下构建的，是图1模型的升级版，而图3的模型是人为控制条件下的，两者需要详细分析。教师先示范“轴一点一线”科学思维分析图2模型，再让学生分析图3模型。“轴一点一线”科学思维指先观察x与Y轴的生物学意义，再分析特殊点（起点、交点、拐点、最高点、最低点等）的含义，最后解读分析曲线上升或下降的原因和意义。具体示范如下：先将图2中x轴（时间）转化成温度和光照强度两个环境因素，Y轴CO2吸收则代表净光合作用速率，通过这样的信息转换可使曲线更直观便于理解;再分析模型中c、h、d、i、e、f点的生物学含义;最后，分段解读曲线的意义。教师示范、指导学生分析模型是为了培养学生理解、信息获取等能力，为运用模型解释生物学现象和问题提供保障。

在夯实了必备知识和初步培养了关键能力之后，教师再开展高考试题的真题演练，先分析高考试题，再提炼答题方法，以增强学生对知识的迁移和综合运用能力。

学生任务4：“条件一过程一结果”分析法解答高考文字分析题（表2）。

（2017·全国卷I）植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO：浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题：

（1）将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是__。

甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率__（填“大于0”“等于0”或“小于0”）。

（2018·全国卷I）甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图4所示。回答下列问题：

（2）甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是__，判断的依据是__。

设计意图：语言表达能力是对概念、原理、定律的熟练综合运用，即用生物学的专业语言来分析生命现象、解释形成生命现象的原因、推理生命活动的规律、领悟科学研究的过程和思维方法，是体现学生综合能力的分水岭。学生高考中对语言表达类问题要么直接放弃，要么作答了也是邏辑混乱、表述不清。为了改善上述情况，教师采用“条件一过程一结果”分析法来训练学生思维以提高应试能力。“条件一过程一结果”分析法要求学生提取题目问题的条件和结果，从条件开始思考，把生物学过程进行“串联”，逐步推理出结果，同时要求书写答案时用生物学专业术语和短句表达，最终提高学生的答题能力。

4教学反思

《普通高中生物课程标准（2017年版）》把模型与建模思维列为课程目标，这是因为模型与建模教学能让学生主动建构知识体系，掌握概念本质，有利于培养学生的思维能力，提高其科学素养。高三二轮复习的核心任务是为了解决学生在一轮复习中遗留的必备知识缺陷，同时提高学生理解、信息获取、实验与探究和综合运用等能力。教师利用模型教学组织二轮复习，从高考考查的必备知识入手，发现并解决学生存在的知识问题，攻克了一轮复习中的知识难点和疑点。围绕模型设计的学生活动层次分明、任务明确，多层次拓展了学生的思维，培养了学生的关键能力。总之，以模型建构教学能针对学情、立足考情、夯实基础和发展能力，最终达成二轮复习的教学目标。