例谈生物图的信息加工在高三生物学二轮复习中的应用——以蛋白质专题为例

周海旸

(江苏省南京市玄武高级中学 南京 210016)

高三生物学二轮复习注重知识的内在联系，注重对知识进行分类、归纳和综合。高中生物学教材中的生物图是生物科学的第二语言，其最大的特点是既直观又能承载大量信息，能把复杂的内容简明扼要地表述出来，是表达、概括和深化生物学概念的重要形式。信息加工是指对收集来的信息进行去伪存真、去粗取精、由表及里、由此及彼的加工过程。

它是在对原始信息进行适当处理的基础上，生产出新的、用以指导决策的有效信息的过程，这一过程将使信息增值。

1 生物图信息加工的一般方式

高中生物学教材中的生物图包括结构模式图、生理过程图、数据例析表格、坐标曲线统计图、遗传系谱图、概念图等。每一幅生物图中都承载着非常丰富的信息，在复习课中，对于这些生物图不能只进行简单罗列、就图解题，而应当细细分析，运用创造性思维，对精心挑选的生物图进行二次加工，从而真正用好生物图，实现生物图信息的增值。

1.1 按处理功能的深浅，可以把信息加工分为预处理加工、业务处理加工和决策处理加工三类方式 预处理加工是对信息简单整理，加工出的是预信息；业务处理加工是对信息进行分析，综合出辅助决策的信息；决策处理加工是对分类排序后的信息进行分析比较、研究计算，从而使信息更具有使用价值乃至形成新信息。以“蛋白质专题复习”为例，预处理加工是指对生物图的筛选和判别，即从众多与蛋白质相关的生物图中挑选出适合本节课使用的图；而这些收集来的生物图是一种初始的、零乱的和孤立的信息，对这些生物图进行分类和排序，从而为教学设计提供依据和辅助，让这些生物图真正发挥它的功能，这属于业务处理加工。依据分类排序后的生物图来设计教学，帮助学生融会贯通，这属于决策处理加工。

1.2 按照学习者的学习方式，可分为发散、同化、聚合、顺应等四种学习方式[1]学习者对信息的加工方式，主要是指学习者在头脑中加工信息时所采用的内部活动方式(即思维方式)。具体包括接受性学习—探究性学习、机械性学习—有意义性学习、分析理解式学习—整体把握式学习等[2]。发散学习方式关注发散的思想，富有想象力，生物图中的信息量丰富，采用发散的学习方式可引导学生联想与本图相关的知识，如图中某一物质的来源和去路等；同化学习方式喜欢处理抽象的观点和概念，具有理性和逻辑性，分析过蛋白质专题系列的生物图，引导学生构建有关蛋白质的概念图，形成知识框架，建构知识体系；聚合学习方式擅长将理论用于实践，能运用已经学过的理论知识分析生物图，真正读懂图中的信息；顺应学习方式强调主动探索和具体体验，面对没有见过的生物图能找到入手点去分析、提问、讨论，能主动地探索挖掘图中的信息。

2 蛋白质专题复习中生物图信息加工的应用

以二轮复习中的“蛋白质专题”复习为例，按照预处理加工、业务处理加工、决策处理加工的流程来处理生物图，并参考发散、同化、聚合、顺应的学习方式来设计教学流程，实现对生物图多方位的信息加工，以期收到良好的教学效果。

2.1 生物图的预处理加工——筛选和判别 学习的信息加工过程是从感觉开始的，感觉记忆是第一个信息贮存库，它将来自环境中的刺激信息直接保留，直到它们受到注意并得到进一步的加工。注意是外界信息进入人脑的门户，只有受到注意的信息才能得到人脑的进一步加工。生物图的呈现就是对学生的一种刺激，但是刺激选择不是一种随机的过程，而应当关注学习者已有的信息或认知图式，从而在教学中吸引并保持学生的注意。因此，对生物图进行筛选和判别，是对生物图信息加工的第一步——加工出预信息。

“蛋白质专题”中，与蛋白质相关的生物图非常多，笔者初步筛选了20幅图，最后保留了8幅图(图1～图8)。一节课的时间有限，图需要少而精，筛选需依据学情而定。二轮复习注重知识的迁移，因此需要选择保留一些经典图解和与之相关的新图，删去没有联系、孤立的生物图；二轮复习还注重知识之间的联系和知识框架的形成，因此保留信息含量丰富的流程图和示意图，删去知识点单一的生物图；由于本节课的目标是藉由“蛋白质”来串联相关知识，从而帮助学生全方位多角度认识蛋白质，构建属于自己的知识体系，因此不宜在某个知识点多加重复，类似的生物图保留一个即可。

图1 兔细胞内氨基酸分子形成血红蛋白分子示意图

图2 n肽的结构示意图

图3 胰岛素原的结构示意图

图4 突触后膜结构示意图

图5 某种生物膜和其上所发生的部分生化反应示意图

图6 转录与翻译过程示意图

图7 蛋白质的合成、转运、分布示意图

图8 核糖体的形成、分布及执行的生理功能示意图

2.2 生物图的业务处理加工——分类和排序 对预处理加工后的生物图进行分类和排序，是对信息进一步的分析，能为教学设计提供依据和辅助，让这些生物图真正发挥它的功能，这属于业务处理加工。

上图1～8中，图1～3与蛋白质的结构有关，图4～5与蛋白质的功能有关，图6～7与蛋白质的合成、分布、转运有关，图8综合性更强。依据结构决定功能的原理，图1～3应当在前，图4～5应当在后，在复习了蛋白质的结构和功能之后，可以进一步复习蛋白质的来源和去路，即蛋白质的合成、分布和转运，因此，图6～7排列在后，最后的图8是对前面所有内容的总结提升。

通过对生物图的分类和排序，逐步厘清图与图之间的逻辑关系，可以让每一幅图出现在最适合的位置，让每一幅图在课堂复习中发挥最大的功效。

2.3 生物图的决策处理加工——分析和设计 分类排序后的每一幅生物图都应根据其特点采用不同的信息加工方式，可以通过设计导图链，让学生在识图—析图—释疑的过程中自主学习；拓展图的内涵与外延，设置逻辑递进的问题串，让学生通过观察比较、讨论分析，触及图所展示的生物体结构、生物学事实、生物学过程的本质；挖掘图中的隐含信息，让学生发现问题，通过基于问题的探究、辨析，对生命的现象进行抽象与概括。总之，让学生在一定的情境下通过协作、讨论、交流、互相帮助(包括教师提供的指导与帮助)，并借助必要的信息资源主动建构生物学知识。

2.3.1 以聚合的方式分析生物图 针对图1～3，以聚合的方式逐步进行分析。首先呈现图1，由氨基酸构成蛋白质的流程图，帮助学生从整体上把握蛋白质的四级结构，接着呈现图2，设计表1帮助学生梳理有关蛋白质结构的基本概念，最后呈现图3，并辅以两个提示性的填空题帮助学生分析此图： ①胰岛素原是由个氨基酸构成的，A链有个氨基酸，B链有个氨基酸，C链有个氨基酸，肽链之间通过键连接；②切除C链后形成的胰岛素分子中含有条肽链、个氨基酸，个肽键，C链的切除属于对多肽链的。

表1 蛋白质结构的相关基本概念梳理

这三幅生物图是帮助学生复习蛋白质结构的，图1非常直观，是教材插图，学生可以直接说出图中每一个结构的名称；图2是常见的多肽链的结构，辅以表格总结与蛋白质结构相关的基本概念，并为图3进行铺垫；图3是个新图，学生在理解上存在一些障碍，但是可以顺着教师提供的填空题的思路去逐步分析，并将氨基酸构成蛋白质的相关知识应用其中，很容易就能解决这个难题。在此过程中，教师提供“脚手架”，学生采用聚合的方式来对这类生物图进行信息加工，将理论应用于实践。把学习的主动权还给学生，让学生亲自尝试制作知识框架图，把零碎的知识进行整合和重建，从整体上把握知识间的内在联系，可形成系统化、条理化的知识框架。这样的学习有利于学生形成自己的知识结构体系，锻炼学生整体驾驭知识的能力，提升学生的思维能力、解决问题能力和自学能力，更有利于重点的强化、难点的突破，从而最终促使学生为知识的应用打好坚实的基础。

2.3.2 以顺应的方式探究生物图 针对图4、 5，以顺应的方式进行探究。学生都知道蛋白质的功能包括构成生物体结构、催化、运输、免疫、调节等，但是对于蛋白质的其他功能却不熟悉，图4是苏教版生物学必修3教材中关于突触后膜的插图，此图可以引导学生从蛋白质的角度思考蛋白质还具有离子通道这一功能，紧接着呈现图5，并出示问题： 根据已总结的蛋白质的功能，结合图中蛋白M上的两个箭头分析，蛋白M的生理功能有哪些？学生经分析得出蛋白M的功能包括H+的通道，催化ATP的水解。顺应的学习方式强调主动探索，图4是老图新解，学生看惯了此图中的突触结构，但是将此图放在蛋白质专题中却能促使学生去探索突触后膜上受体的功能，进而将蛋白质种类、功能等知识串联在一起综合运用，在图4的基础上继续探索图5中蛋白M的功能，难度就不会太大，学生在析图的过程中也学会根据所学知识分析图中的细节。

2.3.3 以发散的方式解读生物图 针对图6—8，以发散的方式进行解读。图7综合性较强，图6是图7中的一个环节，教师首先呈现图7，并辅以两个问题启发学生的思维： ①说出胰岛素合成、加工、分泌的具体过程；核糖体合成的蛋白质还有哪些去向？②哪些场所有蛋白质分布？分别执行哪些生理功能？学生分小组讨论，鼓励学生挖掘图中的其他隐藏信息，并交流分享。学生通过问题的引导初步读懂图6是铺垫，在此基础上有些学生提出了质疑： 本图既有分泌蛋白的合成与分泌，则应表示动物细胞，但却又出现了叶绿体，因此不合理。以发散的方式解读复杂生物图有助于学生从整体上来考虑问题，且能提出新问题，这是使生物图信息增值的途径之一，也更有效地帮助学生综合运用所学知识来分析、解决问题。图8是最后一幅图，这幅图在本节课中有着画龙点睛的作用。出示图8，要求： 前后4人一小组，讨论交流，合作完成任务： ①结合图示说明核糖体如何形成、分布及执行的生理功能；②尝试从命题者的视角出发，阐述可从哪些方面来出题。自主命题对学生的要求很高，但也是训练发散思维的重要手段，学生首先需要读懂图，分析图中各物质之间的联系，明确图中表达的生理过程及其意义，然后综合运用所学知识设问，进而命题。

2.3.4 以同化的方式梳理概念图 同化的学习方式注重思维的逻辑性，概念图是用来组织和揭示知识内在联系的网络结构图，复习课结束时要求学生自主构建概念图，并在全班进行分享。在二轮复习过程中，需帮助学生对所学知识进行进一步的梳理和整合以促进学生把握核心概念，将有着直接或间接、内在或外在联系的概念、原理等知识连成知识网络，实现对知识框架性、系统性和整体性的复习，扎实复习根基。学生对本专题相关知识的概念、原理之间建立了相互联系，避免了死记硬背，帮助学生形成了更长期的记忆，提高了学生的分析、概括等逻辑思维能力[3]。

在二轮复习过程中，生物图是一种很好的工具，若能利用信息加工的理论对生物图这种特殊的信息进行选择、重组、补充，引导学生分析、处理图文信息，从而将有着直接或间接联系的知识连成网络，就能实现对知识框架性、系统性和整体性的复习，从而达到良好的复习效果。