生物学科绘图类习题求解的错误的原因分析

与其他学科相比,生物学科无论是教材还是命制的试卷中常常以图形众多而着称,这些图形能大大简化文字量,给人一种耳目一新的感觉,因而在很多测试中,都有着或多或少的对学生绘图能力的考查。通过试卷的批改,广大教师都会产生这样的体会:凡与绘图有关的习题,得分率普遍较低,学生所犯的错误种类繁多。本文试举几例,分析学生绘图时的心理及其所犯错误的类型,与同行共研。

一、坐标轴中相关图形的绘制

1.曲线图的绘制

此类曲线图考查的内容为:细胞分裂过程中DNA、染色体、染色单体数量变化曲线,光合作用和细胞呼吸中、吸收及释放的变化曲线。这里边有的是给出一条曲线,据此再画出另外一条曲线;也有的是以表格的形式给出相关数值,让学生在给定的纵横坐标上绘制相应的曲线。难度最大的就是最后的一种情形,下面展示一下学生常犯的种种错误。

[例1]小球藻是一种单细胞藻类,是鱼类等海洋生物的饵料,其生长状况受紫外线B波段(UV-B)辐射量的影响。科学家探究UV-B辐射量对小球藻生长影响的实验,其结果如下:

请根据实验结果在坐标轴上绘出辐射量与小球藻数量的关系曲线。

(1)学生常犯的错误大体有:①未标出纵横坐标的含义。②遗漏坐标轴中相应的单位。③未标明坐标轴中的刻度。④曲线的绘制过于数学化,即像画数学函数曲线那样,画得过于光滑,而不是各个点的连线。⑤随意性,迫于内心对此类习题的害怕心理,随意地画了一条曲线。当然还有些同学根本就不做,留下令人遗憾的空白。

(2)教师指导学生解此类习题的措施及大体步骤为:首先,要让学生从心理上藐视此类试题, 减轻或者消除学生对此类试题的恐惧心理。教师在黑板上很轻松地绘制图形,让学生看起来很容易、很潇洒,再让学生看看该试题所设置的分值,从而使学生从心理上正视、重视该类试题,在今后做题过程中胆大心细。其次,以大量的例题向学生展示解题的步骤,注意解题步骤的归纳,最好交给学生,教师加以整合,最终形成完整而易于被学生接受的解题策略。教师千万不要直接帮学生归纳,而应该让学生学会在错误中成长,从而完善自己的知识结构。

此类试题的解题步骤为:①标明纵横坐标的含义、单位。②标出纵横坐标的单位刻度。③对照坐标轴与表格中的数据,在坐标象限内描出相应点,再用线条将这些精确的点连起来。但要提醒学生注意:生物曲线的绘制不是纯粹的数学曲线,应该具有科学性。

该题曲线如图1所示。

2.单个柱形图的绘制

[例2]西葫芦的果形由两对等位基因(A与a、B与b)控制,果皮的颜色由两对等位基因(W与w、Y与y)控制,这四对基因按自由组合定律遗传。据下表回答问题:

请用柱状图表示中各表现型的比例。

(1)学生常犯的错误:①纵横坐标轴的含义未标明。②纵坐标上未标出比例。③柱形图绘完之后,其下对应位置未标明柱形图的类型。

(2)这里需要特别提醒学生柱形图的下面位置要及时标明各柱形图的含义。

参考答案:

3.多柱形图的绘制

对于研究多个对象,往往需要绘制多个柱形图的图形,由于每点绘制的图形增多,学生所犯的错误较多,值得教师深思。

[例3]下表为生态学家对农田生态系统中生活在同一区域内的两种草本植物的种群密度调查后,得到的统计数据(株/100):

根据该统计数据,请画出甲、乙两种群第一年至第四年种群数量随时间变化的柱形图(以时间为横轴,种群数量为纵轴)。

(2)教师在试卷评讲之前,最好通过多媒体将学生错误的种种类型展示出来,让学生自纠,然后再出示正确的答案,久而久之,学生必然对此类试题的求解了然于胸。

参考答案:

二、细胞结构及相关代谢过程的绘制

教材中有众多的细胞结构及代谢示意图,这些图形以其独特简洁的特点将较为抽象、无形的知识以直观的形式展示在广大师生面前,这些图形不仅仅可以作为教师教学的物理模型,也可以作为学生理解生物学知识的模板,所以,在试卷中常常会出现众多的图形绘制试题,如请学生绘制细胞膜的模式图,磷脂分子在水面、油面的分布情况,物质跨膜运输的示意图。

[例4]下面是某生物兴趣小组的一个问题探究实例:

学生常出现的错误为:只画了单层磷脂分子;磷脂分子本身绘制错误;磷脂双分子层中分子的位置绘制出错,主要体现在疏水端在外侧,亲水端在内侧。

教学对策:教师在教学时,一定要充分利用教材中现有的图形,如在教授细胞膜时,教师可将课本翻至必修1的封面,让学生结合教材中的文字,对封面图形进行相关物质名称和分布情况的识别,不仅要明确细胞膜中蛋白质、磷脂、糖链等物质的名称,更重要的是要了解这些物质在细胞膜中的位置,然后再让学生尝试着在草稿纸上画一画,画完后再与原图进行比较,找出自己所犯的错误,对自己所画的图形进行修正,这样细胞膜的图形就深深地植入学生头脑之中,实现了图文结合的理解记忆。

参考答案:

[例5]下页图6为元素组成化合物X、Y、Z,X为细胞生命活动所需要的主要能源物质,Y、Z构成了细胞膜的主要成分。请据图回答问题:

如X被小肠细胞吸收进入血液,用●表示X的分子数量多少,用↓表示其进出的方向和途径,请在图中表示出这种跨膜运输方式。

参考答案见下页图7。

三、细胞分裂图像的绘制

细胞分裂是生物体生长发育的重要生理过程,大体上有有丝分裂、减数分裂、无丝分裂,其中前两者在教材中图像较多,图像中重点体现了染色体、染色单体、染色体组、基因的变化情形,绘制相关的分裂图像能较好地判断相关物质的变化情况,此类图像的绘制自然不会被命题者所遗忘。

[例6]某校学生在开展研究性学习时,进行人类遗传病方面的调查研究。图甲是该校学生根据调查结果绘制的某种遗传病的系谱图(显、隐性基因用A、a表示)。请分析回答:

若Ⅱ4号个体带有此致病基因,Ⅲ7是红绿色盲基因携带者,假设控制人的正常色觉和红绿色盲的基因分别用B和b表示,图乙表示Ⅱ3产生的卵细胞中相关染色体模式图,绘制该卵细胞形成过程中减数第一次分裂后期图,并在图中标注相关的基因。

(1)对于这类图形的绘制,学生常犯的错误有:①染色体图形绘制缺乏科学性,有的学生绘制的染色体似蚯蚓,弯弯曲曲的,看起来非常随意,严重缺乏美感;还有些图形中相同染色体或者同源染色体(X、Y染色体除外)绘制的大小相差很大,颜色(黑、白)绘制不当。②缺乏相应的结构,如常常缺少中心体(动物细胞)、纺锤体等。③细胞质分裂是否均匀绘制失当,特别是初级卵母细胞、初级精母细胞进行减数第一次分裂后期,次级卵母细胞、次级精母细胞在减数第二次分裂后期,这四个细胞的细胞质分裂的均匀程度极易混淆。④染色体上基因的种类易标错。

(2)教学对策:①教师要有意识地培养学生绘图能力,教师在讲解减数分裂相关知识时,尽量以各种图形为解题载体,以直观的图形替代看似虚无的教学语言。教师讲得再动听,但学生仍然很难从根本上理解细胞图中染色体、DNA、染色单体、染色体组数量的变化,但若结合相应的细胞分裂图像,产生的教学效果则大不相同。②要求学生先跟着教师在各自的笔记中画出相应的示意图,然后让学生在草稿纸上独立试着重复再画一遍,然后与笔记中正确的图形进行比对,这里可以由同桌或前后位的同学交换着指错,从而达到良好的教学效果。③为了使学生绘制的图形更具美观性、科学性,教师在黑板上绘图时,要尽可能展示学生错误的绘图,再教给学生正确的绘图技巧及注意事项。

参考答案:

绘图能力的培养任重道远,需要教师长期的引导,要让学生关注教材、试卷中的种种图解,学生在读书之时,要有意识地画一画教材中的插图,教师要放手让学生自己动手画一画,以培养学生绘画的技巧与信心。