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生物學科繪圖類習題求解的錯誤的原因分析
與其他學科相比,生物學科無論是教材還是命制的試卷中常常以圖形眾多而著稱,這些圖形能大大簡化文字量,給人一種耳目一新的感覺,因而在很多測試中,都有著或多或少的對學生繪圖能力的考查。通過試卷的批改,廣大教師都會產(chǎn)生這樣的體會:凡與繪圖有關的習題,得分率普遍較低,學生所犯的錯誤種類繁多。本文試舉幾例,分析學生繪圖時的心理及其所犯錯誤的類型,與同行共研。
一、坐標軸中相關圖形的繪制
1.曲線圖的繪制
此類曲線圖考查的內容為:細胞分裂過程中DNA、染色體、染色單體數(shù)量變化曲線,光合作用和細胞呼吸中、吸收及釋放的變化曲線。這里邊有的是給出一條曲線,據(jù)此再畫出另外一條曲線;也有的是以表格的形式給出相關數(shù)值,讓學生在給定的縱橫坐標上繪制相應的曲線。難度最大的就是最后的一種情形,下面展示一下學生常犯的種種錯誤。
[例1]小球藻是一種單細胞藻類,是魚類等海洋生物的餌料,其生長狀況受紫外線B波段(UV-B)輻射量的影響�？茖W家探究UV-B輻射量對小球藻生長影響的實驗,其結果如下:
請根據(jù)實驗結果在坐標軸上繪出輻射量與小球藻數(shù)量的關系曲線。
(1)學生常犯的錯誤大體有:①未標出縱橫坐標的含義。②遺漏坐標軸中相應的單位。③未標明坐標軸中的刻度。④曲線的繪制過于數(shù)學化,即像畫數(shù)學函數(shù)曲線那樣,畫得過于光滑,而不是各個點的連線。⑤隨意性,迫于內心對此類習題的害怕心理,隨意地畫了一條曲線。當然還有些同學根本就不做,留下令人遺憾的空白。
(2)教師指導學生解此類習題的措施及大體步驟為:首先,要讓學生從心理上藐視此類試題, 減輕或者消除學生對此類試題的恐懼心理。教師在黑板上很輕松地繪制圖形,讓學生看起來很容易、很瀟灑,再讓學生看看該試題所設置的分值,從而使學生從心理上正視、重視該類試題,在今后做題過程中膽大心細。其次,以大量的例題向學生展示解題的步驟,注意解題步驟的歸納,最好交給學生,教師加以整合,最終形成完整而易于被學生接受的解題策略。教師千萬不要直接幫學生歸納,而應該讓學生學會在錯誤中成長,從而完善自己的知識結構。
此類試題的解題步驟為:①標明縱橫坐標的含義、單位。②標出縱橫坐標的單位刻度。③對照坐標軸與表格中的數(shù)據(jù),在坐標象限內描出相應點,再用線條將這些精確的點連起來。但要提醒學生注意:生物曲線的繪制不是純粹的數(shù)學曲線,應該具有科學性。
該題曲線如圖1所示。
2.單個柱形圖的繪制
[例2]西葫蘆的果形由兩對等位基因(A與a、B與b)控制,果皮的顏色由兩對等位基因(W與w、Y與y)控制,這四對基因按自由組合定律遺傳。據(jù)下表回答問題:
請用柱狀圖表示中各表現(xiàn)型的比例。
(1)學生常犯的錯誤:①縱橫坐標軸的含義未標明。②縱坐標上未標出比例。③柱形圖繪完之后,其下對應位置未標明柱形圖的類型。
(2)這里需要特別提醒學生柱形圖的下面位置要及時標明各柱形圖的含義。
參考答案:
3.多柱形圖的繪制
對于研究多個對象,往往需要繪制多個柱形圖的圖形,由于每點繪制的圖形增多,學生所犯的錯誤較多,值得教師深思。
[例3]下表為生態(tài)學家對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中生活在同一區(qū)域內的兩種草本植物的種群密度調查后,得到的統(tǒng)計數(shù)據(jù)(株/100):
根據(jù)該統(tǒng)計數(shù)據(jù),請畫出甲、乙兩種群第一年至第四年種群數(shù)量隨時間變化的柱形圖(以時間為橫軸,種群數(shù)量為縱軸)。
(1)學生除了常犯例2中的錯誤之外,還會忘記在柱形圖的右上方注明不同顏色的柱形圖所代表的含義。
(2)教師在試卷評講之前,最好通過多媒體將學生錯誤的種種類型展示出來,讓學生自糾,然后再出示正確的答案,久而久之,學生必然對此類試題的求解了然于胸。
參考答案:
二、細胞結構及相關代謝過程的繪制
教材中有眾多的細胞結構及代謝示意圖,這些圖形以其獨特簡潔的特點將較為抽象、無形的知識以直觀的形式展示在廣大師生面前,這些圖形不僅僅可以作為教師教學的物理模型,也可以作為學生理解生物學知識的模板,所以,在試卷中常常會出現(xiàn)眾多的圖形繪制試題,如請學生繪制細胞膜的模式圖,磷脂分子在水面、油面的分布情況,物質跨膜運輸?shù)氖疽鈭D。
[例4]下面是某生物興趣小組的一個問題探究實例:
請根據(jù)探究1和探究2的結果推導細胞膜上磷脂分子的排布情況,在圖4-4中繪出其簡圖(片段)。
學生常出現(xiàn)的錯誤為:只畫了單層磷脂分子;磷脂分子本身繪制錯誤;磷脂雙分子層中分子的位置繪制出錯,主要體現(xiàn)在疏水端在外側,親水端在內側。
教學對策:教師在教學時,一定要充分利用教材中現(xiàn)有的圖形,如在教授細胞膜時,教師可將課本翻至必修1的封面,讓學生結合教材中的文字,對封面圖形進行相關物質名稱和分布情況的識別,不僅要明確細胞膜中蛋白質、磷脂、糖鏈等物質的名稱,更重要的是要了解這些物質在細胞膜中的位置,然后再讓學生嘗試著在草稿紙上畫一畫,畫完后再與原圖進行比較,找出自己所犯的錯誤,對自己所畫的圖形進行修正,這樣細胞膜的圖形就深深地植入學生頭腦之中,實現(xiàn)了圖文結合的理解記憶。
參考答案:
[例5]下頁圖6為元素組成化合物X、Y、Z,X為細胞生命活動所需要的主要能源物質,Y、Z構成了細胞膜的主要成分。請據(jù)圖回答問題:
如X被小腸細胞吸收進入血液,用●表示X的分子數(shù)量多少,用↓表示其進出的方向和途徑,請在圖中表示出這種跨膜運輸方式。
參考答案見下頁圖7。
三、細胞分裂圖像的繪制
細胞分裂是生物體生長發(fā)育的重要生理過程,大體上有有絲分裂、減數(shù)分裂、無絲分裂,其中前兩者在教材中圖像較多,圖像中重點體現(xiàn)了染色體、染色單體、染色體組、基因的變化情形,繪制相關的分裂圖像能較好地判斷相關物質的變化情況,此類圖像的繪制自然不會被命題者所遺忘。
[例6]某校學生在開展研究性學習時,進行人類遺傳病方面的調查研究。圖甲是該校學生根據(jù)調查結果繪制的某種遺傳病的系譜圖(顯、隱性基因用A、a表示)。請分析回答:
若Ⅱ4號個體帶有此致病基因,Ⅲ7是紅綠色盲基因攜帶者,假設控制人的正常色覺和紅綠色盲的基因分別用B和b表示,圖乙表示Ⅱ3產(chǎn)生的卵細胞中相關染色體模式圖,繪制該卵細胞形成過程中減數(shù)第一次分裂后期圖,并在圖中標注相關的基因。
(1)對于這類圖形的繪制,學生常犯的錯誤有:①染色體圖形繪制缺乏科學性,有的學生繪制的染色體似蚯蚓,彎彎曲曲的,看起來非常隨意,嚴重缺乏美感;還有些圖形中相同染色體或者同源染色體(X、Y染色體除外)繪制的大小相差很大,顏色(黑、白)繪制不當。②缺乏相應的結構,如常常缺少中心體(動物細胞)、紡錘體等。③細胞質分裂是否均勻繪制失當,特別是初級卵母細胞、初級精母細胞進行減數(shù)第一次分裂后期,次級卵母細胞、次級精母細胞在減數(shù)第二次分裂后期,這四個細胞的細胞質分裂的均勻程度極易混淆。④染色體上基因的種類易標錯。
(2)教學對策:①教師要有意識地培養(yǎng)學生繪圖能力,教師在講解減數(shù)分裂相關知識時,盡量以各種圖形為解題載體,以直觀的圖形替代看似虛無的教學語言。教師講得再動聽,但學生仍然很難從根本上理解細胞圖中染色體、DNA、染色單體、染色體組數(shù)量的變化,但若結合相應的細胞分裂圖像,產(chǎn)生的教學效果則大不相同。②要求學生先跟著教師在各自的筆記中畫出相應的示意圖,然后讓學生在草稿紙上獨立試著重復再畫一遍,然后與筆記中正確的圖形進行比對,這里可以由同桌或前后位的同學交換著指錯,從而達到良好的教學效果。③為了使學生繪制的圖形更具美觀性、科學性,教師在黑板上繪圖時,要盡可能展示學生錯誤的繪圖,再教給學生正確的繪圖技巧及注意事項。
參考答案:
繪圖能力的培養(yǎng)任重道遠,需要教師長期的引導,要讓學生關注教材、試卷中的種種圖解,學生在讀書之時,要有意識地畫一畫教材中的插圖,教師要放手讓學生自己動手畫一畫,以培養(yǎng)學生繪畫的技巧與信心。
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