巧用模型搞好生物教學(xué)

模型是指所研究的系統(tǒng)、過程、事物或概念的一種表達(dá)形式，也可指根據(jù)實(shí)驗(yàn)、圖樣放大或縮小而制作的樣品。縱觀生物科學(xué)研究發(fā)展史，許多重大的發(fā)現(xiàn)與結(jié)論，都是由科學(xué)家們經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂螅缓髣?chuàng)建科學(xué)理想化的模型，并通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)或?qū)嵺`驗(yàn)證，最終通過借助模型來詮釋某個(gè)生物現(xiàn)象，從而得出具體的結(jié)論。

不僅如此，在生物科學(xué)知識(shí)的教學(xué)過程中，模型和模型方法也起著十分重要的作用。模型的方法是以研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法，是以簡(jiǎn)化和直觀的形式來顯示復(fù)雜事物或過程的手段。

模型和模型方法的研究在生物教學(xué)過程中的重要性也越來越突出，下面以《蛋白質(zhì)》一節(jié)教學(xué)為例談?wù)剺?gòu)建模型在生物教學(xué)中的具體應(yīng)用。

《生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì)》是高中《生物》必修第二章第2節(jié)的內(nèi)容，是本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)，學(xué)生剛剛步入高一，相應(yīng)的有機(jī)化學(xué)知識(shí)還比較缺乏，對(duì)于氨基酸、肽鍵、氫鍵、甲基等化學(xué)知識(shí)并不清楚，教師如果只是利用課本概念、圖解組織學(xué)生觀察來進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生對(duì)氨基酸脫水縮合、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)的多樣性等知識(shí)內(nèi)容含混不清，這種傳統(tǒng)教學(xué)方法探究性不強(qiáng)，不利于學(xué)生的掌握。筆者在教學(xué)中通過構(gòu)建物理模型來加強(qiáng)教學(xué)的直觀性，將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化，抽象問題形象化，既增加了學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的感性認(rèn)識(shí)，又能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

1. 構(gòu)建氨基酸的模型。學(xué)生對(duì)氨基酸的這個(gè)名詞比較熟悉，但是對(duì)于它的結(jié)構(gòu)并不清楚，在這里我用不同顏色的橡皮泥小球分別代表C、H、0、N等原子，用火柴棒染色處理代表不同的化學(xué)鍵。先組裝氨氣、甲烷、羧酸的模型再衍化出氨基、甲基、羧基結(jié)構(gòu)，最后組裝出一個(gè)完整的氨基酸。學(xué)生在觀察模型，有了一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)之后，我再在黑板上演示氨基酸分子結(jié)構(gòu)通式，闡述氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，這便于學(xué)生接受和理解，同時(shí)學(xué)生也能牢牢記住氨基酸的結(jié)構(gòu)通式，同時(shí)也有利于學(xué)生理解和區(qū)別比較不同的氨基酸具體結(jié)構(gòu)。

2.構(gòu)建氨基酸脫水縮合模型。在二肽的形成過程中有脫水縮合和肽鍵形成的變化，通常在黑板上演示，學(xué)生當(dāng)時(shí)可能看懂了，但過后對(duì)哪個(gè)基團(tuán)失去羥基，哪個(gè)基團(tuán)失去氫可能就不清楚了。教學(xué)中，我運(yùn)用前面的模型材料，組裝2個(gè)氨基酸模型進(jìn)行演示，展示肽鍵和水的形成過程，學(xué)生在多方面的感觀中理解知識(shí)，對(duì)于多個(gè)氨基酸脫水縮合后形成水分子數(shù)、肽鍵數(shù)、游離氨基、羧基數(shù)的教學(xué)，還可以采用學(xué)生“手牽手”模型來示范，每個(gè)學(xué)生代表一個(gè)氨基酸，左手代表游離的氨基，每個(gè)人左手都拿一個(gè)礦泉水蓋子代表氫，右手代表游離的羧基，每個(gè)人右手都拿一個(gè)空礦泉水瓶子代表羥基，相鄰兩個(gè)學(xué)生手牽手，一個(gè)“手牽手”即是組成一個(gè)肽鍵，同時(shí)將瓶蓋蓋在空瓶子上，代表產(chǎn)生的一分子水。學(xué)生們站成一排構(gòu)成一條肽鏈，同樣的學(xué)生站成兩排便構(gòu)成兩條肽鏈，以這兩種情況為原型分別討論肽鏈數(shù)、氨基酸數(shù)、肽鍵數(shù)、脫去水分子數(shù)、游離的氨基和羧基數(shù)量等。這兩個(gè)模型使學(xué)生對(duì)氨基酸脫水縮合抽象的過程變得直觀、清晰、形象。

3.構(gòu)建蛋白質(zhì)的模型。對(duì)于蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，需要學(xué)生具備良好的抽象思維能力，因?yàn)樵诮虒W(xué)中無法直觀地顯示出一種蛋白質(zhì)分子的真實(shí)結(jié)構(gòu)，學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分知識(shí)時(shí)會(huì)有摸不著頭腦的感覺，因此在教學(xué)時(shí)我先進(jìn)行簡(jiǎn)單的描述：蛋白質(zhì)的多肽鏈?zhǔn)峭ㄟ^氨基酸脫水縮合而成，也是蛋白質(zhì)最基本的結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)分子的多肽鏈并非呈線形伸展，而是折疊和盤曲構(gòu)成特有的比較穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)。然后提出問題：蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是怎樣的?再請(qǐng)學(xué)生觀察氨基酸形成蛋白質(zhì)的示意圖，同時(shí)讓學(xué)生拿出課前準(zhǔn)備好的細(xì)鐵絲、塑料珠子、折疊的幸運(yùn)星、球形紙團(tuán)、礦泉水瓶蓋子等材料分組制作模型，讓學(xué)生通過討論、合作制作、比較、分析等活動(dòng)來掌握蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，在最后的小組評(píng)價(jià)中，教師對(duì)學(xué)生的不足和缺陷進(jìn)行糾正，雖然每個(gè)小組的蛋白質(zhì)模型材料不一樣，但是學(xué)生作品非常精美，具有較好的創(chuàng)造性，基本上都反應(yīng)了氨基酸—多肽—蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次，特別是展示了空間折疊的方向，有的還考慮到了二硫鍵的存在，效果不錯(cuò)。

4.構(gòu)建蛋白質(zhì)多樣性模型。高一學(xué)生還沒有學(xué)排列組合知識(shí)，學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)多樣性的時(shí)候，學(xué)生比較難理解，實(shí)際上這部分內(nèi)容也可以通過學(xué)生活動(dòng)制作模型來學(xué)習(xí)，活動(dòng)時(shí)兩個(gè)學(xué)生一組，每組用3支彩色粉筆在課桌上擺放，看看有幾種排列方式，讓學(xué)生有位置的空間概念，然后告訴學(xué)生每支粉筆代表不同的氨基酸，把它們放在不同的排列位置就會(huì)形成不同的肽鏈。每個(gè)小組和其他小組互換2支粉筆，再排列，看看肽鏈?zhǔn)欠癜l(fā)生改變，從而引出氨基酸種類的不同與肽鏈種類的關(guān)系。兩個(gè)或者三個(gè)小組的學(xué)生把粉筆聚合在一起排列，看著肽鏈?zhǔn)遣皇怯职l(fā)生了變化，這當(dāng)中強(qiáng)調(diào)的是數(shù)目的變化與肽鏈種類的關(guān)系。通過模型的演示，蛋白質(zhì)多樣性這個(gè)難題就輕松解決了。

通過構(gòu)建模型能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新意識(shí)，雖然多花費(fèi)一些課時(shí)，但是能達(dá)到事半功倍的效果。

◆(作者單位： 江西省南昌市實(shí)驗(yàn)中學(xué))

責(zé)任編輯：周瑜芽