达芬奇打开停止工作:简笔几何图在生物教学中的应用

简笔几何图就是用简单的几何图形来代替自己所要画的各种复杂的实物图。由于简笔几何图在板书教学中具有直观、省时、易画等诸多优点，因而常常受到一线教师们的青睐，本文略举一些实例来探讨使用简笔几何图的优点以及在使用过程中应该注意的有关事项。

1  简笔几何图的优点

1.1 有利于区分易混淆的概念

例1 细胞分化与细胞分裂（见表1）：

例2 无性生殖中四种常见的类型（见表2）：

例3 同化作用与异化作用。

解析  虽然很难直接从图1中看出同化作用与异化作用的概念，但是可以用“水池”打比方，同化作用相当于进水管，异化作用相当于出水管，而水池的水量可以看成是生物体的生长发育过程，那么水池的 水量是由进水管和出水管的水量之差来共同决定的。让学生建立了这种“水池”模型后，在计算有关光合作用与呼吸作用时就更显得容易些。例如，计算CO2与O2的生成量与吸收量，计算植物体中有机物的积累量以及判断生物体的生长状况时，           

                    图1

就得考虑到植物进行光合作用的同时也在进行呼吸作用，计算的基本思路都要考虑到生成量（同化作用）与消耗量（异化作用）两者只差，从而突破了该知识的难点。                               

1.2 有利于理解抽象的、微观的生物现象                       

例4 植物产生向光性的原因

解析  可以直观地画出如图2所示的示意图为抽象的横向运输与极性运输转变为数字与箭头

的关系。当胚芽鞘受到单侧光照射时，生长素会从1运输到2，结果导致2的浓度高于1的

浓度，而1与2并不能弯曲，而真正弯曲的是3、4部位，又由于2向下运输给3，1向下运

输给4，所以3部位的浓度大于4，导致3部位细胞纵向生长的速度比4的快，从而表现出

向光性。（说明：1表示胚芽鞘尖端向光的一侧；2表示胚芽鞘尖端背光的一侧；1和2共

同表示胚芽鞘的尖端部位；3表示胚芽鞘尖端下部背光的一侧；4表示胚芽鞘尖端下部向   

                                                                                                                                                    图2

光的一侧；3与4表示胚芽鞘尖端下部的部位，这里的生长素运输方式涉及到横向运输与

纵向运输）                  

例5  DNA的半保留复制。

    解析  如图3简单、直观地画出了DNA半保留复制两代的过程，

有关DNA半保留复制常见的考题有：（1）用某同位素标记的DNA

分子，以另一种同位素为原料，复制n代后，子代所含某种同位素

的比例以及相关分子量的计算问题；（2）复制n代后，所需某种

游离的脱氧核苷酸数是多少？（3）如何用实验证明DNA是半保留

复制还是全保留复制？等等。只要画出如图三的图形就一目了然，                                        图3

当然教师在实际教学中可以用不同的色彩代替图中的虚线，便于学生理解。

例6  蛋白质分子结构多样性的原因。

      ①                ②                           ③              ④

                                        图4

解析  蛋白质多样性的原因是由氨基酸的数目、种类、排列顺序以及由氨基酸形成的肽链的空间结构等共同决定的。图4中的①②③④就用上下两排不同的几何图形代表不同的结构，此图中的①表示了氨基酸的数量不同（上排有三个，下排有四个），但种类一样（画的椭圆都一样），同理②表示种类不同（但数量一样）、③表示排列顺序不同（但种类与数量都一样）、④表示空间结构不同（但数量、种类以及排列顺序都相同），因此导致了蛋白质分子结构的多样性。（注：此时学生还没有排列组合等相关的数学知识）

1.3 有利于表示某一过程的相对比例

例7 细胞周期。

解析  如图5，细胞周期分为分裂间期和分裂期，分裂间期占整个细胞周期的

比值较大，因为间期正要完成DNA的复制和有关蛋白质的合成，为分裂期做

了大量的准备工作。

                                                                                                                                                      图5

例8 金字塔能量流动。

解析   如图6为了形象说明生态系统的能量流动具有单项流动和逐级递减的特点，

金字塔的底部为第一营养级，依次逐渐为第二、第三营养级……就容易看出，

在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就  越  多。                                                                                                                                         图 6                                           

1.4 有利于表达复杂的实物结构图          

例9 噬菌体结构示意图

解析  如图7噬菌体侵染细菌的实验表明，在噬菌体中，亲代与子

代之间具有连续性的物质是DNA，而不是蛋白质。通过同位素标记法就

可以检测到这种物质是蛋白质还是DNA，但在实际教学中，可直接用简    

单的两种色彩的粉笔分别画出噬菌体的外壳与DNA，画外壳的那种颜色

并没有在下代噬菌体中出现。                                                                                                    图7

例2、DNA结构示意图

解析： DNA双螺旋结构较复杂，但有关DNA分子的计算与推导题

常常出现在各级各类考试中，因此在讲这类试题时，通过画简易图（如图

8），即节约了时间，又便于学生理解。

                                                                           图8    

2  使用简笔几何图的注意事项                                                                                             

2.1  弄清简笔几何图与实物图之间的关系 

简笔画示意图，就是为了让学生在更短的时间内获取更多有用信息，这种简笔画法，无法完全表达出实际的实物图所蕴含的所有信息，因此在实际的教学中，我们教师也没有必要传达整个实物图的所有信息，而要根据教学要求重点突出某一部分就足够了。                                        

2.2说清图中各部分所代表的具体含义

图的形态结构是我们根据教学的需要而在人脑中抽象出来的，而每个人对事物的看法往往会有不同的结果，因此要求教师要把某一信息传授给学生时，就必须讲清楚图形中的某一结构是分别代表了实物图中的哪一部分，或者是想表达哪一生物现象的哪一个具体过程，否则学生会根据大脑已有的信息进行综合分析形成自己的“版本”，扭曲了原有的意义。

2.3 补充图形本身不能表达的有用信息

有些图形看着很直观，通过教师的解释后，学生就能接受了，但有些示意图还必须用文

字语言来加以表述，弥补图形本身的缺陷，把隐藏在图形内部的信息充分表达出来，若能把图形与语言文字进行合理的搭配，就能大大提高了图形的有效性。

2.4 不断完善自己所画的几何图形

教材中的很多模式图最好不要随意更改，以免误导学生，但有些示意图，是教师们在板书教学中自己总结出来的，可以随手在黑板上画出。由于个人的理解程度不同，会产生不同的画法，所以这种示意图有个人的“专一性”，随着个人对知识的理解进一步深入，图形的画法就会有所改变。只要我们不断地完善、总结自己的教学经验和技能，就会让简笔几何图更完美地表达出实际要表达的效果，就可以提高简笔几何图的有效传递效率。

凡事都具有两面性，我们不能因为直观教学会阻碍学生的空间想像能力，而忽略了简笔几何图在教学中积极有利的一面，应该扬长避短，让简笔几何图更规范、更美丽、更有效地呈现在实际的教学中，体现它应有的教学价值。