用“图图转换"思维方法辨析
张爱清（湖北省武汉市第六中学武汉430016）磁卡制作
摘要神经纤维兴奋传导电位图比较抽象，一直是高中生物学学习和理解的难点之一。本文以常见相似、易混淆的神经纤维兴奋传导电位图为例，利用图图转换的思维方法，进行了比较和辨析。以期提高学生的读图解题能力，提升学生的生物学学科核心素养。 关键词神经纤维兴奋传导电位图图图转换
图图转换是指从便于理解分析和解题的目的出发，结合题意使变式图与基础模式图等进行转换，不仅使原图中的一些隐含信息变明朗，陌生信息变熟悉，还能让具体问题显得直观简单，达到化繁为简、化难为易的目的。将抽象问题进行简单化处理，进而很快到解决问题的切入点，提高解决问题的速度和准确度。例如，有关光合作用、呼吸作用、种年龄组成、有丝分裂和染体数辨别等知识点有很多变式图形，都可以应用图图转换法快速获取相关信息，读懂题意（1：$ 1图图转换法的一般步骤
1.1基本图形的储备生物学基本图形的来源主要是教材上的插图资源，包括结构生理概念插图、图表数据曲线插图、实验探索插图等（2）$还有其他学科与生物学的学科交叉渗透知识的相关图形都可储备作为基本图形。例如，数学中的幕函数图与种增长曲线息息相关，物理中简谐横波的震动波形图和种间捕食曲线有异曲同工之妙，都可以帮助我们更好地理解生物基本图形蕴含的背景知识和关键信息，并加工和转化成为解决问题的依据和参考。已经透彻理解的变式图形也可在解题中充当基本图形来使用，进而大大提高解题速度。在头脑中构建一个“基本图形库”，包括具体图形和相关生物学知识内容，是进行图图转换的前提和基础$兴奋在神经纤维上的传导是人教版高中生物学教材选择性必修1/稳态与调节》“神经冲动的产生和传导”一节的学习内容之一。在神经系统中兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的$相关的电位图形有两个，分别是教材第27页的图2-6“神经表面电位差的实验示意图”和教材第28页的图2-7“神经冲动在神经纤维上产生和传导的模式图”（见教材）$这两个图配合旁边的文字详解和教师的讲解，都可很快地被学生理解和熟知。图2-6中由电表的指针偏转与否和偏转方向可见刺激神经纤维后电极处产生一个沿着神经纤维传导的负电位$图2-7是用膜两侧的电位表现、局部电流的产生更生动直观地展现了神经纤维连续的动态的双向兴奋传导这一过程。1.2变式图形的对比演绎在基本图形的基础上，可尝试改变其类型或表现形式，从而演绎生成各种变式图形，如从直方图到坐标曲线图的改变、细胞分裂染体变化图到分裂中染体数目变化曲线图等。还可改变曲线图中横坐标或纵坐标代表的变量指标，改变不同的测量条件和测量仪器，都可使图形呈现不同的面貌。但无论图形如何变化，内含的生物学原理知识的本质是不变的$这就需要认真分析比较不同曲线图之间坐
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标轴含义、曲线变化趋势原因、生物学关键点的含义等，通过信息转换实现图图间的“同等变形”$在由兴奋传导相关的两个基本图形拓展延伸的各种变式电位图中，有两个曲线走势很相似的图非常容易引起师生的混淆和疑惑。其中一个是神经纤维膜电位变化曲线，即离体神经纤维某一部位受到适当刺激时，膜两侧电位差的变化曲线（图1），也就是在教材中图2-6基础上用示波器代替电表，给予有效刺激后屏幕上即会显示一个包括上升相和下降相的动作电位波形。完整体现了某处神经纤维由内负外正到内正外负、再恢复至内负外正的兴奋状态和未兴奋状态间的切换$无论是电流计的偏转还是示波器的电势差数值变化都与膜两侧的电位（是内正外负还是内负外正状态）有关联，从而产生交集，进行信息的提取和转换$
膜电位（mV）
+35
动作电位，
与N』内流
有关，不耗
能，为协
助扩散-70
该点高低与神经纤维膜
-夕卜N』浓度呈正相关
恢复静息
_电位，此
时K*外流,
不耗能，
为协助扩
散
O
时间（ms）
静息电位，刺激Na+-K+®
与K*外流有吸k+排
关，不耗能，N』，消耗
为协助扩散能量，为
主动搭输
图1动作电位产生过程示意图
神经冲动（电信号）的传导就是一个动作电位的
传播。图1主要是表现神经纤维某一个固定位点不同 时刻的膜电位变化，与之易混淆的是兴奋在传导过程
中某一个时刻不同位点膜内外的电位图曲线（图2）。
图1是动作电位产生过程示意图，图2表示动作电位 传导示意图。横坐标代表的变量也不同，图1是时间, 图2是距离。虽然曲线走向相似，但相应节点和区间
的生物学含义还是有很大不同。
动作电位
静息电位
o o o
o o o O 4 2 2 4 6 8
手动打包工具+ + ---- >旦俱莊蟹轴突
+++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ ++
+++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ ++++
图2神经纤维动作电位传导示意图
1.3图图之间的互相转换 完成了上述两个关键步 骤后，接下来图图之间的互相转换就水到渠成了。简 单的基本图形可进阶转换成相对更复杂的变式图，变
式图也可以拆解，从而与基本图形对应起来。变式图 之间也可相互辨析%相互转换。到基本的入手方法 和图图间的内在知识关联，再通过实践解题训练，可使 学生理解“图图转换法”的解题思维和方法，锻炼其获
取、鉴别、转化和运用信息的能力，同时培养学生思路 清晰的习惯和治学严谨的科学态度，培养生物学学科 核心素养。
2图图转换的例题
例1：下左图表示动作电位产生过程示意图，下右
图表示动作电位传导示意图（图示中的横坐标表示距 离刺激点的距离），下列叙述正确的是（D ）
在这道题中，同时出现了两个易混淆的示意图。 学生在畏难情绪下较难正确地辨识该两图中相应节点
的神经纤维的电位差状态。 可利用图图转换思维各个 击破，先把每个图的曲线弄懂，再作横向对比，就可较
轻松地选出正确的选项。选项中涉及左图的是a —c 段和c 点，结合图1推知,a —c 段是属于去极化过程,c
点是曲线的顶点、转折点，此刻Na h 通道关闭，K 通道
开始开放，即将进入复极化。而右图①一⑤曲线展现 的是神经纤维中间一段电位差有大小差异的兴奋区
域。对应教材中图2-7，可直接判断膜内外电势差及 离子通道开放状况。 ①区域膜电位明显是内负外正, 难点是如何预测下一个时刻的曲线变化和电位变化,
可把这个图想象成是向右传导的机械横波。那②质点 是趋向下移,K 通道大量打开，类似左图de 段。④质 点则变化相反，即将进入左图的be 段。进行了图图转 换后，就能透彻地理解新的变式图，进而做出正确
判断。
例2：如下图表示用微电表测定神经纤维&及对 其上的某处刺激后记录的某一时刻膜电位图。 下列有 关说法中，正确的是（D ）
A. a —c 段和①一③段Na*通道开放，神经纤维膜 内外Na h 浓度差减小
B. 若神经纤维膜外K 浓度增大，左图中c 点将
上升
C. 静息电位是指图右AB 之间膜内的电位差
D. 反射弧中神经冲动沿神经纤维的传导是单
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A.神经冲动正从b 端向a 端传导
向的
牛叠亚张斌（江苏省南京市田家炳高级中学南京210000）
摘要为研究认知运动对小鼠学习记忆能力的影响，实验设置了活动丰富和活动单一环境，建立了小鼠学习记忆模型。实验结果表明：对小鼠进行一定强度的水迷路游泳训练后发现，一定强度的训练对两组小鼠的学习记忆能力均有显著的提高。活动丰富环境更有利于提升小鼠学习记忆的能力。干墙
关键词活动丰富度水迷路训练学习记忆提高
学习记忆是作为人脑的高级功能之一，是人教版
高中生物学教材必修3《稳态与环境0“通过神经系统
的调节”一节中的内容。在理解了学习记忆的神经生
理学原理后，学生对影响学习记忆的环境因素以及如
何利用这些因素来提高学习记忆能力产生了兴趣，并
利用小鼠和水迷路实验箱进行了探索。
在查阅了环境对小鼠学习记忆能力影响的相关文
献后发现，丰富环境比贫瘠环境有利于小鼠学习记忆能力的养成⑴。但以往各研究是以认知运动及社会交往两个方面总体指标来判断环境的好坏，而对认知运动和社会交往两者的分别作用研究较少，研究认知运动对学习记忆能力的影响更少。于是，学生尝试在保持社会交往因素一致的条件下，仅从认知运动刺激设置小鼠活动的丰富度，来探究“活动丰富度对小鼠学习记忆能力的影响”$
1实验方案
1.1创设活动丰富和单一环境将2个430X330X 270mm透明塑料盒安装水源食物槽和防小鼠逃逸金属网，制成鼠笼$1个鼠笼设置成活动丰富环境，在基础垫料上放置小鼠专用玩具（如鼠标活动轮、透明冰屋、玩具筒和塑料管道等，图1）$另一鼠笼除基础垫料外不设任何物体，设置为活动单一环境$
1.2学习记忆能力的测试取16只鼠龄4周、体重（16±2）g的雌性小鼠，随机平均分为两组，分别置于上述活动丰富和活动单一鼠笼内饲养25d$保证水及食物充足，每2d更换1次垫料$观察发现，活动丰富组
B.①⑤处均没有发生Nt的跨膜转运
C.③⑤处均有K外流，且速度相同
D.③处电表指针即将右偏,④处电表相反
该题的题图巧妙地把教材中图2-6和图2组合在一起，大大增加了难度$利用图图转换可以抽丝剥茧，加快学生的思考和解题速度。根据电位图，此图应该示意的是神经纤维上传导情况，其难点是判断兴奋传导的方向$根据电流计指针偏转方向和电位数值大小，②处的膜电位比静息电位更偏下，与图1中D点以后的正后电位对应，其机制是生理性钠离子泵活动增
图1活动丰富组小鼠装置
注：①可折卸式密封盖;②空气交换器连接口；③防小鼠逃逸网;④小鼠专用玩具;⑤一体化水源食物谱⑥颗粒食物;⑦水壶
小鼠在管道冰屋中钻进钻出，在活动轮上奔跑转动，活跃度明显高于活动单一组小鼠$
小鼠学习记忆能力的测试工具为水迷路，分为1个起点,1个逃生平台,4个盲端（图2）$饲养过程中每5d利用水迷路进行1次学习记忆能力测试，共测试5次$每次测试前先让小鼠学习逃生路线，关闭所有盲端，只留出正确逃生路线$将小鼠从起点放入水中，小鼠出于“本能”而逃离，沿正确路线游到逃生平台，立即用毛巾擦干小鼠$休息20min，测试小鼠学习记忆能力，打开所有盲端，使逃生路线出现岔路。再次将小鼠从起点放入水中，记录小鼠游到逃生平台所用时间（即：逃避潜伏期）以及进入盲端的错误次数$3min 未到逃生平台，就由实验员引导其游到终点，时间记为3min，进入盲端的错误次数以3min内为准$测试后,
强造成的，这也就是说②处于刚刚兴奋完毕恢复静息的状态$而右侧的③④明显正处于动作电位的兴奋期。⑤是未兴奋部位。由此正确的选项经A和D对比分析后即可得出$
主要参考文献
[1]张育旗•生物学教学中图图转换与图文转换的形式[J]•生物
学教学，2016,41（4）:27-28.
[2]蔡留忠•高中生物学教材插图的功能分类和使用策略[J]•生
稀土镁合金物学教学，2011,36（1）：10-11.
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