思维导图在高中生物学复习课解题过程中的应用

陕西 房 媛

(作者单位：西安交大附属中学)

一、思维导图在解题教学上的优势

1.思维导图可以提高学生对复杂问题的分析能力

通过对题目中关键概念的提炼，学生可以更好地把握解题的“切入点”。由于生物学试题中考查的知识点比较分散，而思维导图可以将零散的知识点进行有效的串联，形成知识体系，学生在厘清思路的同时能够快速回答问题，提高了学生解决问题的能力。

2.提高学生的思维能力，从而提升学生的学习水平

思维导图的解题方法可以体现解析思路，能够辅助学生快速掌握重点知识，找到解题的思路。学生基于知识结构本身的逻辑性、系统性等特征，对知识体系进行建构，有利于良好思维能力的培养，对思维导图的拓展过程也能够较好地培养学生的发散性思维。

3.加深学生对知识的系统认识

教师在复习课中使用思维导图，能够帮助学生复习、综合、连贯“新旧”知识，培养学生构建知识体系的能力，加深学生对模型特点的认识。学生对知识点进行整理并评价、修正，融入其他内容进行复习，实现知识点、线、面的拓展。

二、思维导图在复习课解题教学中的应用策略

1.利用思维导图形成通用的解题方法

1.1分析高考题制作思维导图

在高三复习课中遇到的题目往往考查学生对知识的综合应用能力，学生在解题过程中需要找到核心知识点。思维导图可以根据核心知识点来找到正确的解题思路，从而使学生分析出正确的答案。完善的基础知识储备和良好的发散性思维运用是解题的关键。解题过程中，通过对知识点的串联和发散，能够有效地提高复习的效率。

【例1】(2020年，全国卷Ⅲ，第3题)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)，含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图1所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是

( )

图1

A.一种反密码子可以识别不同的密码子

B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合

C.tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成

D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变

【答案】C

【设计思路】在解决此题时,首先对题目和图片中的概念进行梳理，其中涉及反密码子、密码子、碱基、氨基酸、翻译等概念；而后寻找概念之间的联系，对碱基、密码子以及反密码子之间的联系进行分析,以翻译过程为核心,mRNA和tRNA为分支,分别写出mRNA和tRNA的组成结构及特点,如RNA的基本单位是核糖核苷酸，一般由单链构成等，对于例1的基础概念图设计如图2。

图2

【解析】当基础的思维导图设计好后,再分析问题,找到解决问题的入手点。题目中描述次黄嘌呤(I)位于tRNA上的反密码子可以和C、U、A配对，A正确；从思维导图可以看出密码子和反密码子按碱基互补配对的原则相互识别，为一一对应的关系，碱基对之间通过氢键结合，B正确；两种RNA均由单链构成，C错误；碱基排序构成密码子，根据图1可以看出，多个密码子可以对应一个氨基酸，D正确。

在这一问题中，mRNA和tRNA的特点与性质是解决问题的关键,建构思维导图可以明确问题的核心,快速确定问题的答案。

1.2应用思维导图解决类似问题

1.3思维导图的衍生和拓展

在制作完思维导图后，教师可以对“翻译”部分的知识点进行拓展(图3)，帮助学生更好地掌握知识点。通过对知识点的整体梳理，可以培养学生构建知识网络的能力，不仅能够提高学生的解题能力，还能提高学生的思维能力。

图3

思维导图的制作应具有通用性，才能够解决多种类似的问题。学生不仅要学会思维导图的制作，更要学会将思维导图应用到解决不同类型的问题中。

【例2】(2019年，全国卷Ⅰ，第2题)用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是

( )

①同位素标记的tRNA ②蛋白质合成所需的酶

③同位素标记的苯丙氨酸 ④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸 ⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液

A.①②④ B.②③④ C.③④⑤ D.①③⑤

【答案】C

【解析】应用思维导图解决类似问题时，可以根据思维导图看出合成多肽链要经过翻译的过程，翻译过程的条件如图3所示，主要有场所、原料、模板、酶、工具；tRNA不需要被同位素标记；蛋白质合成时所需要的酶可以从细胞裂解液中找到，因此C选项正确。

图4

教师在讲解题目后，可以综合整理整个章节的知识点，对思维导图进行进一步拓展，如图4所示，整合出“基因的表达”的思维导图，引导学生对思维导图中的知识点进行填空。

利用思维导图对题目进行分析解答，可以提高学生分析问题的能力，提高学生答题的准确率。最后用思维导图将整个模块的知识点进行归纳、整理，提高学生复习课的学习效率。

1.4总结

利用思维导图，可以让学生能够更好地掌握解答某一类题型的思想方法。传统生物学教学中，教师在习题解析过程中对知识点的讲解比较分散，在习题讲解结束后也没有对所涉及的知识点进行有效的归纳、总结，导致学生记忆模糊、复习效率低下。通过习题制作思维导图，学生可以清晰地看到题干中知识点之间的联系；通过了解相似题目之间的共同点，掌握一类题目的解题方法、提高解题能力。在多次运用思维导图的解题练习后，学生能自发地以习题为整体建构知识体系，从而触类旁通形成对一类题型的通用解题方法。

2.利用思维导图解决遗传难题

2.1试题分析

学生在经过练习后，构建思维导图的能力得到了一定的强化，教师可以引导学生将思维导图解题的技能用于解答有一定难度的题目。思维导图的建构过程不仅可以提高学生的解题能力，还可以提升学生的科学思维。

【例3】(2019年，全国卷Ⅰ，第5题)某种二倍体高等植物的性别决定类型为XY型。该植物有宽叶和窄叶两种叶形，宽叶对窄叶为显性。控制这对相对性状的基因(B/b)位于X染色体上，含有基因b的花粉不育。下列叙述错误的是

( )

A.窄叶性状只能出现在雄株中，不可能出现在雌株中

B.宽叶雌株与宽叶雄株杂交，子代中可能出现窄叶雄株

C.宽叶雌株与窄叶雄株杂交，子代中既有雌株又有雄株

D.若亲本杂交后子代雄株均为宽叶，则亲本雌株是纯合子

【答案】C

【设计思路】题目考查孟德尔杂交实验部分的内容，结合对纯合子和杂合子的判断方式，用思维导图整理出杂交过程的知识点，结合配子致死情况向下拓展(图5)。

图5

【解析】通过思维导图可以判断出窄叶只出现在雄株中，A正确；B选项符合相同性状杂交的情况，代入思维导图进行检验，符合对应情况，B正确；C选项属于不同性状杂交的类型，代入思维导图进行检验，后代应均为雄性，C错误；将D选项代入到思维导图中，发现子代只有一种性状，亲本为纯合子，D正确。

2.2总结

高中生物学遗传题的种类虽然不同，但建构思维导图的思路却是一致的，如例3，学生运用思维导图将选项中的4种交配情况进行归纳、整理，将选项代入到思维导图中，从而得出正确的答案。通过思维导图，学生能明确本题考查的实质是杂交过程涉及的知识点，这样学生很快就可以选对答案。

在遗传学的复习过程中，学生往往重“计算”轻“概念”，忽视对基本概念的掌握，导致难以形成一定的概念体系。学生需要在理解遗传学概念的基础上才能解决实际问题，这就需要教师通过思维导图来完善学生对有关遗传部分内容的概念体系。完善的概念体系也是提升学生科学思维能力的基础，通过思维导图的建构，学生的归纳与总结、演绎与推理等科学思维都有了明显的提升。

3.利用思维导图解决实验设计类问题

3.1试题分析

【例4】(2019年，全国卷Ⅰ，第29题节选)有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。

【答案】取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度,经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变；将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。

【设计思路】该题目给出了当前的已知条件，要求学生设计实验来证明该研究结果，属于验证性实验。结合思维导图的解题方式来看，以ABA缺失突变体作为材料，解题关键是对实验材料的处理。提取题目中关键词“干旱处理”和“ABA处理”，以实验的材料、干旱处理、ABA处理设计思维导图并将其向外拓展(图6)。

图6

【解析】以ABA缺失突变体作为实验材料，首先要进行干旱处理，自身形成前后对照，通过对比干旱处理前后的气孔开度，证明在干旱条件下，气孔开度减小不是由缺水直接引起的。然后将干旱处理后的材料分为两组，实验组用ABA处理，另一组不进行处理，作为对照组，对比两组的气孔开度，证明干旱条件下气孔开度减小是由ABA直接引起的。

【例5】(2021年，全国乙卷，第29题节选)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：

(3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)

【设计思路】实验设计要根据题干中的已知信息进行，同时实验结论已知，判断此题属于验证性实验；题目中要求对实验结果进行预期，因此，思维导图的建构过程中还要对实验的原理进行分析。以植物甲作为实验材料，干旱条件和水分充足作为对比处理，以此建构思维导图，如图7所示。

图7

【解析】题目中提到干旱地区的一些植物具有特殊的CO2固定的方式，即在晚上吸收CO2，因此植物甲需要先进行黑暗处理，实验的自变量为干旱条件和水分充足，最后测得干旱条件组pH小于水分充足组，说明植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。

3.2总结

高中生物学实验主要分为探究性实验和验证类实验，不同试题对学生的实验设计的要求也有所不同，但实验概念图的建构都需要把握住“实验目的”和“实验步骤”这两大关键内容。

实验思维导图的一个核心是实验目的，实验目的包括实验材料、自变量、因变量等，这些内容都应该在概念图的建构过程中展现出来；实验思维导图的另一个核心是实验步骤，实验步骤包括对自变量的控制、因变量的检测，这些内容也应该在思维导图中体现出来。

实验思维导图有助于学生检查自身实验设计中的问题，通过对比正确的实验，明确自身实验设计的薄弱环节，可以有效培养学生自我分析和综合应用的能力。

三、总结

由上述例子可以看出，在解题过程中建构思维导图，实际上是一种真实记录解题思路的有效手段，它可以让学生边思考边以文字与简图的形式把思路“画”在纸上，从而帮助学生厘清思考过程、在思考的过程中修正解题方向，有利于学生对知识点的拓展。

对于高三学生而言，综合应用能力急需提升。因此，教师在引导学生构建思维导图的过程中，由主题引出的次主题可以设置得多一些，以便在解题的同时发展学生的发散性思维，对所学的知识进行综合性的整理。相信学生经过一段时间的训练，解题能力会得到较大的提高。