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坐标图属于数学模型，大致可分为三种：①平面直角坐标图(可细分曲线图、折线图、柱形图)；②变形坐标图；③平面正三角坐标图(三轴坐标系)。目前各版本的高中生物教材大多以平面直角坐标图为主，以坐标图模型简洁的形式反映生物生命现象、规律与相关变量之间的内在联系，要求学生根据地图识别和绘图探索生物知识之间的相互联系。以人民教育版高中生物教材为例。

 

1. 人教版高中生物必修教材中坐标图模型分布情况

 

人民教育版高中生物必修教材所涉及的坐标图模型有三种:柱形图、曲线图和折线图(表1)。

 

2. 解读坐标图模型

 

2.1 柱形图模型分析

 

人民教育版生物必修教科书中的柱形图一般为横坐标表示类型，纵坐标表示数量或浓度，柱形图应用的要求和难度逐渐增加。

 

（1）地图识别：必修1主要要求学生区分水平坐标的类型。随着类型的不同，垂直坐标的数量或浓度也会有所不同（如必修1P63数据分析，如图1所示）；必修2开始使用数据进行分析，并对此类图进行说明(必修2P13，如图2所示)；必修3的图形与前两卷完全不同。柱形图的横坐标不再是类型，而是数量。纵坐标为百分比，涉及的问题难度也增加（必修3P86，如图3所示）。

 

（2）在图纸上：必修1要求学生在阅读图纸后使用所得信息进行简单的知识讲解；必修2是阅读图纸后，根据数据分析涉及的生物知识，回答问题（必修2P14“技能应用”中蝴蝶纯亲本杂交产生的1355F2代特征，对图纸中的数据进行分析，判断隐性）；必修3对柱形图开始在坐标轴左右排列。使用图纸时，不仅要清楚坐标轴左右数据的内容，还要看其变化趋势(必修3P64两个国家的人口年龄组成图)，然后根据题目要求回答。

 

（3）在绘图中：必修1和必修2只涉及曲线图和折线图，基本上没有柱图。必修3要求根据表中的数据绘制柱图，找出柱图中的数据规律（必修3P131的“技能应用”绘制哺乳动物和鸟类受四个因素和比例柱图的影响）。从这些现象可以看出，生物学教学中柱图模型的要求和难度逐渐增加，教材的设计也符合学生认知心理学的发展。学生学习后，老师可以要求学生根据情况做相应的练习来巩固。

 

2.2 解读曲线图模型

 

根据表1统计，人民教育版生物必修教材中柱形图、曲线图、折线图的数量比为8∶20∶9.由此可见，曲线图模型教学具有一定的优势，许多生物现象具有一定的规律性。读者需要使用曲线图来提取和分析信息，以找出规则，从而达到坐标图模型教学的目的。解读坐标曲线图的关键可以概括为八个字：标识、明点、分析和解面。

 

(1)“识标”：在曲线图中，坐标分为水平坐标（自变量）和V坐标（因变量），通常由变量随变量而变化。坐标轴上所示的含义是识别地图时必须掌握的部分信息，有时伴随着“单位”的出现。同时，应注意坐标图水平和垂直坐标上的文本内容。例如，影响酶活性的温度看起来与pH值的坐标图非常相似，但一个是“温度”，另一个是“温度”pH“，曲线和横向和纵向坐标的变化会有所不同，即过酸、过碱或过高的温度会破坏酶的空间结构，使酶永久失活。低温可以降低活性，但并不意味着酶被破坏和失去活性。这些都会增加使用图纸的难度。

 

(2)“明点”：点在曲线图中可以表示生物体在特定状态下的生命活动或物质在最适浓度下的状态。坐标中的一些特殊点（如起点、终点、最高点、最低点、转折点、交叉点等）所表示的生物意义是亮点的关键（必需1叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱，如图4所示）。

 

(3)“分线”：也就是说，分析曲线的变化趋势和方向。坐标图中的线条主要反映事物的变化规律，一般由水平坐标的变化引起，然后让学生找到信息，分析线趋势，从定量数据到定性分析，总结事物的变化规律，得出结论，如图5所示。

 

(4)“解面”：“表面”是对坐标中的曲线和坐标轴（或几条曲线）周围的区域进行“圈地运动”，了解该区域的生物意义，分析隐藏的信息。

 

2.3 折线图模型清晰

 

其实折线图和曲线图差不多，可以说是因为变量随着变量的变化而变化，有些曲线图是从折现图转化而来的(必修3图4-5某岛环颈椎种群数量的增加，”J“类型曲线)。但是，在特殊情况下，生物体的生命活动只能用特定的折线图来表示(必修2“受精”中的“技能训练”――图纸识别和绘图：某些生物的精原细胞在精子形成过程中有丝分裂和染色体数量变化。如果使用曲线图，很难表示数量的具体变化与分裂期之间的关系。

 

当然，折线图模型也可以通过标识、亮点、分析和解释（很少涉及折线图）来解释。步骤与曲线图模型的解释基本相同。区别在于强调水平坐标上特定点对应的纵坐标值，即数据分析的准确性要求较高。坐标轴上的文本信息、数据和“标记”不容忽视，因为它们隐藏的信息可能是读者容易忽略的关键点。

 

3. 使用坐标图模型的问题和对策

 

坐标图模型的应用并不是万能的。首先，对于某些特定现象（质壁分离动态变化）或设备图实际操作（显微镜观察几个细胞），坐标图模型的应用是微不足道的。此外，图表问题过于单调，基本上是数据分析和坐标图处理，如结构模式图、物理图和一些概念图等问题很少涉及。但这些图表也是测试学生掌握知识和动手操作能力的关键。这些图形在新课程改革中的出现反映了素质教育的趋势，主要是全面发展人才。鉴于这种情况，教师可以使用物理图、动画、动手操作和多媒体演示，以加深学生对知识点的学习和掌握。因此，坐标图模型的应用只是教学的一部分，需要结合其他图像的综合应用是教育发展的趋势。

 

其次，坐标图模型过于定性化。由于影响生物生命现象和活动的内外因素复杂，很难探索生物学的基本规律。因此，更多的坐标曲线图只从定性的角度分析自变量与因变量的关系，忽略了自身本质的变化规律，盲目追求结果，失去了探索过程本身的意义。面对这一结果，教师可以通过误差分析、重复实验、探索无关变量在其中的作用等方式进行处理，从而在一定程度上改进实验。

 

当然，到目前为止，坐标图模型在生物学中涵盖了丰富的内涵和知识，是事物变化基本规律的体现，也是学生能力测试的体现。它不仅培养了学生的图形转换能力，考察了学生的实际操作能力和分析事物变化规律的能力，而且提高了学生交叉运用知识的能力。因此，教师应正确理解坐标图模型，解释其教学策略和实际应用，反映坐标图模型对生物学教学的价值。