依托教材配图 提高二轮复习效率——以“人体的内环境稳态”和“神经冲动在神经纤维上的产生和传导”为例

冯爱云

(重庆市黔江中学)

《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称“新课标”)强调:生物学的教学应基于以生物学核心素养的培养而制订教学目标。这就要求教师无论是在新授课还是高三复习课中,均应围绕培养核心素养而制订教学计划。

“二轮复习”是基于“一轮复习”的突破和升华,复习目标是建立知识网络,提高学生的综合分析及归纳能力,更加切实地培养学生生物学核心素养。

高考命题以“新课标”为纲,以教材为据,因此,在“二轮复习”时也必须以教材为主要依托,让教材物尽其用。教材上的配图、课后练习等非正文内容往往容易被轻视,本文谨以“人体的内环境稳态”和“神经冲动在神经纤维上的产生和传导”为例,浅析如何围绕教材[人教版教材(2019版)]图形和教材课后练习题,组织单元复习,以期真正落实学生的生物学素养。

1.围绕教材图形构建知识网络,提升学生识图能力与归纳能力

教材在主体知识以外,配备了大量的立体图形。在二轮复习中,利用教材图片来综合复习,通常会事半功倍。

1.1 围绕教材图片构建知识网络——以“人体的内环境稳态”为例

“人体内环境稳态”这一教学内容,对应生物学大概念“生命个体的结构与功能相适应,各结构协调统一共同完成复杂的生命活动,并通过一定的调节机制保持稳定”之下的两个重要概念:(1)内环境为机体细胞提供适宜的生存环境,机体细胞通过内环境与外界环境进行物质交换;(2)内环境的变化会引发机体的自动调节,以维持内环境的稳态。这一内容在教材中所占篇幅较小,但在整个高中生物知识体系中占据着重要位置,对之后的神经、体液、免疫调节等内容起着引领作用。在考试中常以客观题的方式呈现。本章内容知识框架如图1:

图1

在二轮复习时,可以结合教材第3页“思考·讨论”中配图(图2)进行单元复习:

图2 血浆、组织液、淋巴液之间的关系示意图

可以利用以下“问题串”让学生思考分析:

(1)由图可知,机体有两大管道系统,请观察回答,两大管道结构有什么区别,它们分别是什么?

此问题可使学生得出淋巴管与血管结构上的区别,强化解题时通过是否有盲端判断淋巴管与血管,同时可以构建结构与功能观的生命观念。

(2)该图中血管中的液体、淋巴管中的液体、组织细胞之间的液体分别是什么?任一个细胞内的液体是什么?

由图总结体液的概念,强调概念中“体内”二字,说明凡是与外界环境相通的液体均不属于体液,如尿液、汗液、消化液、泪液等。通过此问题让学生构建内环境这一次位概念,同时深化学生结构与功能的生命观念。

(3)请说出毛细血管壁细胞、毛细淋巴管壁细胞、血细胞、淋巴细胞、组织细胞生活的直接环境是什么?

通过此问题可以让学生提炼出“机体的绝大多数细胞生活在内环境,并且可以和内环境直接进行物质交换”这一概念。此问题可以构建次位概念“说明血浆、组织液和淋巴液等细胞外液共同构成高等动物细胞赖以生存的内环境”。

(4)请根据图中的箭头指向,说明体液具体成分之间的内在联系(用文字和箭头表示)。

通过识图构建内环境三大组成成分之间联系的概念图,复习相关知识的同时,深化学生内环境组成的生命观念并培养学生识别物理模型与构建概念模型的科学思维。

(5)细胞内液是细胞代谢主要的场所,请据图回答,细胞代谢需要物质和能量,从哪里来?细胞代谢会产生代谢废物,到哪里去?

补充问题(4)中构建的概念图。总结内环境的化学成分,归纳总结营养物质与氧气的来源途径,代谢废物的排出途径,引入教材第6页“练习与应用”题中配图(如图3),分析该问题时,学生还可总结出内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介这一结论。

图3

(6)细胞代谢还离不开正常的细胞形态、离不开酶的催化,由图可知,作为绝大多数细胞生活的直接环境,内环境必须维持相对稳定的渗透压、pH和温度,以及相对稳定的化学成分。请据图分析组织水肿的原因。

复习内环境稳态概念的同时,通过识图,学生自行分析组织水肿(组织液水分增多)的原因。此处可以点拨学生关注根据问题(5)完成的概念图,关注组织液的来源与去路:来源增多或去路减少,均可引起组织水肿。此问题可培养学生将物理模型、概念模型用于实际解题过程,同时培养学生利用所学知识解决生活实际问题的社会责任。

(7)内环境稳态维持的机制是什么?

以上问题串几乎覆盖了“人体内环境与稳态”这一章节的所有重点内容,通过以配图为基础的系统复习,可在短时间内将大量知识呈现,并构建整章知识网络。复习之后可搭配练习题巩固复习,提高实际解题能力。

1.2 结合经典例题,巩固复习

例:血浆渗透压可分为胶体渗透压和晶体渗透压,其中,由蛋白质等大分子物质形成的渗透压称为胶体渗透压,由无机盐等小分子物质形成的渗透压称为晶体渗透压。回答下列问题:

(1)某种疾病导致人体血浆蛋白含量显著降低时,血浆胶体渗透压降低,水分由________(填结构)进入组织液,可引起组织水肿等。

(2)正常人大量饮用清水后,胃肠腔内的渗透压下降,经胃肠吸收进入血浆的水量会________,从而使血浆晶体渗透压________。

(3)在人体中,内环境的作用主要为①细胞生存的直接环境,②________________。

分析:本题围绕内环境稳态的相关知识展开,(1)题需分析内环境中渗透压的维持机制和内环境三大成分之间的联系,血浆中的化学成分可通过毛细血管动脉端渗入组织液,若血浆渗透压降低,则会导致血浆中水分子从低渗溶液血浆中大量进入高渗溶液组织液中,引起组织水肿,此题对应上述问题串中问题(4)和问题(6);(2)题需结合题干信息,首先读懂血浆晶体渗透压的概念,其次,胃肠可将外界环境中的食物消化后吸收进体内,包括水分,吸收后首先进入血液循环系统即血浆中,通过循环系统的运输到达全身,因此,正常人大量饮用清水后会经过胃肠吸收进血浆,导致血浆中水分含量增多,渗透压降低,包括晶体渗透压和胶体渗透压,此题对应上述问题串中问题(5)和问题(6);(3)题则在总结内环境的两大作用:①细胞生存的直接环境,对应上述问题串中问题(3),②是细胞与外界环境进行物质交换的媒介,对应上述问题串中问题(5)。

2.以教材拓展应用练习题为基石,建立微专题——以“神经冲动在神经纤维上的产生和传导”为例

该内容对应“新课标”中次位概念“阐明神经细胞膜内外在静息状态具有电位差,受到外界刺激后形成动作电位,并沿神经纤维传导”,与此相关的知识也频繁出现在高考试卷中。“神经冲动在神经纤维上的产生与传导”这一知识点,不仅与生物教材必修1的知识“物质跨膜运输”联系紧密,同时还结合了物理、化学知识,很具有学科融合性。鉴于此,可以在课堂上利用课后练习中的信息,指导学生建立微专题。

2.1 微专题建立过程教学实例

枪乌贼的神经元是研究神经兴奋的好材料,研究表明,当改变神经元轴突外Na+浓度时,静息电位并不受影响,但动作电位的幅度会随着Na+浓度的降低而降低。请对上述实验现象作出解释。(选择性必修1第31页,练习与应用环节,拓展应用1)

静息电位产生机理:K+协助扩散外流导致膜内外电位表现为内负外正;受刺激后膜电位发生变化,产生动作电位。动作电位产生机理:Na+协助扩散内流导致膜内外电位表现为内正外负。

基于此,可展开相关知识的复习,以表格的形式呈现,如表:

电位类型离子基础产生机理电位特点协助扩散特点影响电位峰值的主要因素影响趋势静息电位膜内K+较多K+协助扩散外流外正内负动作电位膜外Na+较多Na+协助扩散内流外负内正顺浓度梯度不消耗能量需要转运蛋白膜内外K+浓度差在一定范围内,膜内外K+浓度差越大,电位峰值越高;反之越低膜内外Na+浓度差在一定范围内,膜内外Na+浓度差越大,电位峰值越高;反之越低

组织学生自主完成上述表格后,结合题干,从原因——过程——结果三个层面作出解释。

(原因)Na+与动作电位相关,K+与静息电位相关;(过程)细胞外Na+浓度降低,在膜外Na+较多的基础上,降低了膜内外Na+的浓度差,导致Na+内流减少。(结果)静息电位未受影响,动作电位幅度降低。

2.2 结合例题讲解,巩固复习

例:将枪乌贼的巨大轴突置于体内组织液的模拟环境中,下列分析错误的是

( )

A.减小模拟环境中Na+浓度,动作电位的峰值变小

B.电刺激枪乌贼巨大轴突,不一定会产生动作电位

C.若细胞膜对K+通透性变大,则静息电位的绝对值不变

D.增大模拟环境中K+浓度,静息电位的绝对值变小

分析:此题考查学生对静息电位和动作电位的掌握程度,基于动作电位与静息电位产生的原理,改变某一条件后,分析离子流动的变化趋势,进而分析电位峰值的变化趋势。A选项,环境中Na+浓度降低,在细胞外Na+浓度较多的基础上,细胞膜内外Na+浓度差减小,Na+内流数量减小,动作电位峰值变小;B选项,刺激强度太低,无法导致神经纤维上对离子的通透性改变,无法产生动作电位,同样,刺激强度过大,可能导致神经纤维遭到破坏,也无法产生动作电位;C选项,细胞膜对K+通透性增加,K+外流数量会增加,由此导致的外正内负的静息电位差值应变大;D选项,细胞外K+浓度增大,在膜外K+浓度相对较小的基础上,降低了膜内外K+浓度差,K+外流数量减少,由此导致的外正内负的静息电位峰值变小。

学生经过自主构建兴奋在神经纤维上的产生和传导的微专题,深入理解动作电位和静息电位产生的原理,在头脑中形成了兴奋产生与消退这一生理过程的动态模型,并实现举一反三。

3.小结

二轮复习是考试之前最后一次综合复习,旨在提高学生的综合解题能力,一线教师通常是半复习半训练的方式进行授课,在正课上科学引导学生自主构建知识网络或微专题,在之后的消化落实环节学生只需按照教材上相关资料再次独立完成知识网络或微专题,就会得到很好的复习效果。当然,在复习过程中,难免存在细小知识遗漏的情况,此时教师可归纳总结后以习题特别是判断题的形式进行查漏补缺,这样可以在提高学生解决非选择题的同时,亦提高其解决选择题的能力。