高中生物模型建構(gòu)教學初探

李京輝

“模型”是模擬所要研究原型的運動形態(tài)或結(jié)構(gòu)形態(tài)，是事物原型的抽象的概括，也是事物原型的某個表征和體現(xiàn).“模型”不包括原型的全部特征，但能描述原型的本質(zhì)特征.其主要分為思維模型和物質(zhì)模型兩大類.

隨著教學改革的深入，分析歷年高考試題發(fā)現(xiàn)，各省生物試卷（以江西卷為例）對學生建模能力及析模能力的考核要求逐年增高.例如，2010年全國高考生物卷（江西卷）中第18題的建立“遺傳系譜圖”，其主要考查學生概念模型的構(gòu)建能力以及析模能力；又如第10題為建立“減數(shù)分裂染色體模式圖”解題，這一題考查學生物理模型的建模能力.2011年江蘇卷中第29題為分析光照條件下CO2濃度的“曲線圖”，這一題既考查了考生數(shù)學模型和概念模型的構(gòu)建能力，還考查了考生的析模能力.由此可見，著重培養(yǎng)學生的建模能力和析模能力可以有效的提高學生生物成績.

二、新課標教材（人教版）有關(guān)模型建構(gòu)的內(nèi)容

新課標確定的能力目標為科學探究能力、信息能力、操作技能三方面的能力，其中對科學探究能力尤為重視.教育部對新課標教材（人教版）共安排了4個模型建構(gòu)的內(nèi)容，具體如下：

所屬模塊所屬章節(jié)模型建構(gòu)內(nèi)容

《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第二章的第二節(jié)血糖調(diào)節(jié)模型的建構(gòu)

《分子與細胞》第三章的第三節(jié)嘗試真核細胞的三維結(jié)構(gòu)

模型制作

《遺傳與變異》第三章的第二節(jié)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型制作

《遺傳與變異》第二章的第一節(jié)對減數(shù)分裂過程中染色

體的變化進行模擬

二、模型建構(gòu)與概念教學相結(jié)合

現(xiàn)如今的高中學生，對生物概念的學習方式主要是死記硬背，并未真正的理解到其中的含義，因而記憶比較困難，知識掌握也不牢固.借助模型的方法可以增強學生對概念的感性認識，使得知識概念直觀化和經(jīng)驗化，從而幫助學生對生物知識的理解和記憶.

1. “同源染色體、聯(lián)會”概念學習

為了更好的幫助學生理解同源染色體和聯(lián)會概念的異同點，老師摒棄了傳統(tǒng)的灌輸方法，而是采用模型建構(gòu)，即使用不同顏色的粉筆畫出染色體的行為變化，然后采用對話的互動方式來引導(dǎo)學生理解記憶：

教師：黑板上繪畫出的分裂圖中，長度相同，顏色不同的兩條染色體配對代表的是什么過程？

學生：代表的是“聯(lián)會”的過程.

教師：大家理解到“聯(lián)會”過程后，我們將要引入一個新的概念，即“同源染色體”，從字面上來看，你覺得“同源染色體”該如何定義，或者是指什么染色體？

學生：可能是指來源相同的染色體，即一條染色體復(fù)制后形成的兩條染色體.

教師：大家說得很對，但是既然來源相同，為何我會使用兩種不同的顏色來表示呢？

（學生進行討論、交流、各抒己見）

學生：同源染色體應(yīng)該不是指相同來源的染色體，而是指在減數(shù)分裂過程中配對聯(lián)會的兩條形狀、大小相同的染色體，兩種不同的顏色代表其分別來自父方和母方.

教師：其他同學還有沒有討論出其他的定義或是有其他的理解？

教師：進行配對的兩條染色體的形狀和大小是否絕對的一致呢？同源染色體是否只有在進行減數(shù)分裂的細胞在聯(lián)會配對時才出現(xiàn)呢？

（教師利用動畫來模擬受精卵的結(jié)合過程、受精卵中染色體的組成，學生根據(jù)老師建立的模型來進行觀察和分析）

教師：通過動畫演示觀察，同學們發(fā)現(xiàn)受精卵中的染色體的形狀、大小以及來源有何特點？

學生：受精卵中的染色體分別來自母方和父方，大小和形狀基本相同.

教師：那么，根據(jù)大家的理解，受精卵中染色體是否是同源染色體呢？如若是同源染色體，那么，其概念的要素是什么呢？

學生：要素主要有兩個，其一是一條來自母方，一條來自父方的兩條染色體；其二是兩條染色體的形狀和大小基本相同.

1.為了讓學生更形象了理解非等位基因隨同源染色體的變化而只有組合的現(xiàn)象和規(guī)律，老師引導(dǎo)學生制作含兩對同源染色體的細胞進行減數(shù)分裂的物理模型.其基本要求主要有以下幾點：

（1）兩人一組，合作完成；

（2）利用提供的不同顏色的橡皮泥、剪刀及繩子來制作模型.利用相同顏色的橡皮泥作著絲點，繩子作為染色體的臂，同時還需利用橡皮泥的不同色來標出等位基因Aa和Bb在染色體上的位置.

（3）在制作的過程中，不僅要控制好制作時間，還需注意模型的科學性和正確性.

通過自己動手制作模型，再與其他小組的同學的作品進行對比分析，最后再由教師點評，這一系列動作完成后引導(dǎo)學生一起完成下列表格（構(gòu)建數(shù)學模型）：

初級性母細胞同源染色體對數(shù)子細胞類型

1個1對精子；卵細胞各（）種

1個2對或n對精子；卵細胞各（）種

多個1對（）種

多個2對或n對（）或（）種

該模型制作的目的在于幫助學生理解非同源染色體的自由組合以及非等位基因隨同源染色體的只有組合而重組，從而加強對孟得爾遺傳定律的認識.

通過以上兩個案例不難看出，模型的構(gòu)建強化了學生對減數(shù)分裂過程中染色體的變化規(guī)律，為進一步理解復(fù)雜的染色體變化確立了前提條件；同時，學生通過對構(gòu)建的物理模型進行對比分析后建立起DNA和染色體數(shù)目規(guī)律性變化的數(shù)學模型，從而更深層次的理解到減數(shù)分裂的本質(zhì)，并利用模型來構(gòu)建整體的生物學知識結(jié)構(gòu)，從而加強概念的記憶和理解.

三、教學與反思

將模型建構(gòu)教學方式運用到生物知識的學習中，可以充分的體現(xiàn)學生在高中生物知識學習與探究中的主體地位；能夠極大的調(diào)動學生學習高中生物知識的積極性；還能夠促進學生對生物課堂知識的理解和掌握，從而大大的提高學生自主探究的能力.因而可廣泛的應(yīng)用與高中生物教學乃至其他課程教學中.

“模型”是模擬所要研究原型的運動形態(tài)或結(jié)構(gòu)形態(tài)，是事物原型的抽象的概括，也是事物原型的某個表征和體現(xiàn).“模型”不包括原型的全部特征，但能描述原型的本質(zhì)特征.其主要分為思維模型和物質(zhì)模型兩大類.

隨著教學改革的深入，分析歷年高考試題發(fā)現(xiàn)，各省生物試卷（以江西卷為例）對學生建模能力及析模能力的考核要求逐年增高.例如，2010年全國高考生物卷（江西卷）中第18題的建立“遺傳系譜圖”，其主要考查學生概念模型的構(gòu)建能力以及析模能力；又如第10題為建立“減數(shù)分裂染色體模式圖”解題，這一題考查學生物理模型的建模能力.2011年江蘇卷中第29題為分析光照條件下CO2濃度的“曲線圖”，這一題既考查了考生數(shù)學模型和概念模型的構(gòu)建能力，還考查了考生的析模能力.由此可見，著重培養(yǎng)學生的建模能力和析模能力可以有效的提高學生生物成績.

二、新課標教材（人教版）有關(guān)模型建構(gòu)的內(nèi)容

新課標確定的能力目標為科學探究能力、信息能力、操作技能三方面的能力，其中對科學探究能力尤為重視.教育部對新課標教材（人教版）共安排了4個模型建構(gòu)的內(nèi)容，具體如下：

所屬模塊所屬章節(jié)模型建構(gòu)內(nèi)容

《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第二章的第二節(jié)血糖調(diào)節(jié)模型的建構(gòu)

《分子與細胞》第三章的第三節(jié)嘗試真核細胞的三維結(jié)構(gòu)

模型制作

《遺傳與變異》第三章的第二節(jié)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型制作

《遺傳與變異》第二章的第一節(jié)對減數(shù)分裂過程中染色

體的變化進行模擬

二、模型建構(gòu)與概念教學相結(jié)合

現(xiàn)如今的高中學生，對生物概念的學習方式主要是死記硬背，并未真正的理解到其中的含義，因而記憶比較困難，知識掌握也不牢固.借助模型的方法可以增強學生對概念的感性認識，使得知識概念直觀化和經(jīng)驗化，從而幫助學生對生物知識的理解和記憶.

1. “同源染色體、聯(lián)會”概念學習

為了更好的幫助學生理解同源染色體和聯(lián)會概念的異同點，老師摒棄了傳統(tǒng)的灌輸方法，而是采用模型建構(gòu)，即使用不同顏色的粉筆畫出染色體的行為變化，然后采用對話的互動方式來引導(dǎo)學生理解記憶：

教師：黑板上繪畫出的分裂圖中，長度相同，顏色不同的兩條染色體配對代表的是什么過程？

學生：代表的是“聯(lián)會”的過程.

教師：大家理解到“聯(lián)會”過程后，我們將要引入一個新的概念，即“同源染色體”，從字面上來看，你覺得“同源染色體”該如何定義，或者是指什么染色體？

學生：可能是指來源相同的染色體，即一條染色體復(fù)制后形成的兩條染色體.

教師：大家說得很對，但是既然來源相同，為何我會使用兩種不同的顏色來表示呢？

（學生進行討論、交流、各抒己見）

學生：同源染色體應(yīng)該不是指相同來源的染色體，而是指在減數(shù)分裂過程中配對聯(lián)會的兩條形狀、大小相同的染色體，兩種不同的顏色代表其分別來自父方和母方.

教師：其他同學還有沒有討論出其他的定義或是有其他的理解？

教師：進行配對的兩條染色體的形狀和大小是否絕對的一致呢？同源染色體是否只有在進行減數(shù)分裂的細胞在聯(lián)會配對時才出現(xiàn)呢？

（教師利用動畫來模擬受精卵的結(jié)合過程、受精卵中染色體的組成，學生根據(jù)老師建立的模型來進行觀察和分析）

教師：通過動畫演示觀察，同學們發(fā)現(xiàn)受精卵中的染色體的形狀、大小以及來源有何特點？

學生：受精卵中的染色體分別來自母方和父方，大小和形狀基本相同.

教師：那么，根據(jù)大家的理解，受精卵中染色體是否是同源染色體呢？如若是同源染色體，那么，其概念的要素是什么呢？

學生：要素主要有兩個，其一是一條來自母方，一條來自父方的兩條染色體；其二是兩條染色體的形狀和大小基本相同.

1.為了讓學生更形象了理解非等位基因隨同源染色體的變化而只有組合的現(xiàn)象和規(guī)律，老師引導(dǎo)學生制作含兩對同源染色體的細胞進行減數(shù)分裂的物理模型.其基本要求主要有以下幾點：

（1）兩人一組，合作完成；

（2）利用提供的不同顏色的橡皮泥、剪刀及繩子來制作模型.利用相同顏色的橡皮泥作著絲點，繩子作為染色體的臂，同時還需利用橡皮泥的不同色來標出等位基因Aa和Bb在染色體上的位置.

（3）在制作的過程中，不僅要控制好制作時間，還需注意模型的科學性和正確性.

通過自己動手制作模型，再與其他小組的同學的作品進行對比分析，最后再由教師點評，這一系列動作完成后引導(dǎo)學生一起完成下列表格（構(gòu)建數(shù)學模型）：

初級性母細胞同源染色體對數(shù)子細胞類型

1個1對精子；卵細胞各（）種

1個2對或n對精子；卵細胞各（）種

多個1對（）種

多個2對或n對（）或（）種

該模型制作的目的在于幫助學生理解非同源染色體的自由組合以及非等位基因隨同源染色體的只有組合而重組，從而加強對孟得爾遺傳定律的認識.

通過以上兩個案例不難看出，模型的構(gòu)建強化了學生對減數(shù)分裂過程中染色體的變化規(guī)律，為進一步理解復(fù)雜的染色體變化確立了前提條件；同時，學生通過對構(gòu)建的物理模型進行對比分析后建立起DNA和染色體數(shù)目規(guī)律性變化的數(shù)學模型，從而更深層次的理解到減數(shù)分裂的本質(zhì)，并利用模型來構(gòu)建整體的生物學知識結(jié)構(gòu)，從而加強概念的記憶和理解.

三、教學與反思

將模型建構(gòu)教學方式運用到生物知識的學習中，可以充分的體現(xiàn)學生在高中生物知識學習與探究中的主體地位；能夠極大的調(diào)動學生學習高中生物知識的積極性；還能夠促進學生對生物課堂知識的理解和掌握，從而大大的提高學生自主探究的能力.因而可廣泛的應(yīng)用與高中生物教學乃至其他課程教學中.

“模型”是模擬所要研究原型的運動形態(tài)或結(jié)構(gòu)形態(tài)，是事物原型的抽象的概括，也是事物原型的某個表征和體現(xiàn).“模型”不包括原型的全部特征，但能描述原型的本質(zhì)特征.其主要分為思維模型和物質(zhì)模型兩大類.

隨著教學改革的深入，分析歷年高考試題發(fā)現(xiàn)，各省生物試卷（以江西卷為例）對學生建模能力及析模能力的考核要求逐年增高.例如，2010年全國高考生物卷（江西卷）中第18題的建立“遺傳系譜圖”，其主要考查學生概念模型的構(gòu)建能力以及析模能力；又如第10題為建立“減數(shù)分裂染色體模式圖”解題，這一題考查學生物理模型的建模能力.2011年江蘇卷中第29題為分析光照條件下CO2濃度的“曲線圖”，這一題既考查了考生數(shù)學模型和概念模型的構(gòu)建能力，還考查了考生的析模能力.由此可見，著重培養(yǎng)學生的建模能力和析模能力可以有效的提高學生生物成績.

二、新課標教材（人教版）有關(guān)模型建構(gòu)的內(nèi)容

新課標確定的能力目標為科學探究能力、信息能力、操作技能三方面的能力，其中對科學探究能力尤為重視.教育部對新課標教材（人教版）共安排了4個模型建構(gòu)的內(nèi)容，具體如下：

所屬模塊所屬章節(jié)模型建構(gòu)內(nèi)容

《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第二章的第二節(jié)血糖調(diào)節(jié)模型的建構(gòu)

《分子與細胞》第三章的第三節(jié)嘗試真核細胞的三維結(jié)構(gòu)

模型制作

《遺傳與變異》第三章的第二節(jié)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型制作

《遺傳與變異》第二章的第一節(jié)對減數(shù)分裂過程中染色

體的變化進行模擬

二、模型建構(gòu)與概念教學相結(jié)合

現(xiàn)如今的高中學生，對生物概念的學習方式主要是死記硬背，并未真正的理解到其中的含義，因而記憶比較困難，知識掌握也不牢固.借助模型的方法可以增強學生對概念的感性認識，使得知識概念直觀化和經(jīng)驗化，從而幫助學生對生物知識的理解和記憶.

1. “同源染色體、聯(lián)會”概念學習

為了更好的幫助學生理解同源染色體和聯(lián)會概念的異同點，老師摒棄了傳統(tǒng)的灌輸方法，而是采用模型建構(gòu)，即使用不同顏色的粉筆畫出染色體的行為變化，然后采用對話的互動方式來引導(dǎo)學生理解記憶：

教師：黑板上繪畫出的分裂圖中，長度相同，顏色不同的兩條染色體配對代表的是什么過程？

學生：代表的是“聯(lián)會”的過程.

教師：大家理解到“聯(lián)會”過程后，我們將要引入一個新的概念，即“同源染色體”，從字面上來看，你覺得“同源染色體”該如何定義，或者是指什么染色體？

學生：可能是指來源相同的染色體，即一條染色體復(fù)制后形成的兩條染色體.

教師：大家說得很對，但是既然來源相同，為何我會使用兩種不同的顏色來表示呢？

（學生進行討論、交流、各抒己見）

學生：同源染色體應(yīng)該不是指相同來源的染色體，而是指在減數(shù)分裂過程中配對聯(lián)會的兩條形狀、大小相同的染色體，兩種不同的顏色代表其分別來自父方和母方.

教師：其他同學還有沒有討論出其他的定義或是有其他的理解？

教師：進行配對的兩條染色體的形狀和大小是否絕對的一致呢？同源染色體是否只有在進行減數(shù)分裂的細胞在聯(lián)會配對時才出現(xiàn)呢？

（教師利用動畫來模擬受精卵的結(jié)合過程、受精卵中染色體的組成，學生根據(jù)老師建立的模型來進行觀察和分析）

教師：通過動畫演示觀察，同學們發(fā)現(xiàn)受精卵中的染色體的形狀、大小以及來源有何特點？

學生：受精卵中的染色體分別來自母方和父方，大小和形狀基本相同.

教師：那么，根據(jù)大家的理解，受精卵中染色體是否是同源染色體呢？如若是同源染色體，那么，其概念的要素是什么呢？

學生：要素主要有兩個，其一是一條來自母方，一條來自父方的兩條染色體；其二是兩條染色體的形狀和大小基本相同.

1.為了讓學生更形象了理解非等位基因隨同源染色體的變化而只有組合的現(xiàn)象和規(guī)律，老師引導(dǎo)學生制作含兩對同源染色體的細胞進行減數(shù)分裂的物理模型.其基本要求主要有以下幾點：

（1）兩人一組，合作完成；

（2）利用提供的不同顏色的橡皮泥、剪刀及繩子來制作模型.利用相同顏色的橡皮泥作著絲點，繩子作為染色體的臂，同時還需利用橡皮泥的不同色來標出等位基因Aa和Bb在染色體上的位置.

（3）在制作的過程中，不僅要控制好制作時間，還需注意模型的科學性和正確性.

通過自己動手制作模型，再與其他小組的同學的作品進行對比分析，最后再由教師點評，這一系列動作完成后引導(dǎo)學生一起完成下列表格（構(gòu)建數(shù)學模型）：

初級性母細胞同源染色體對數(shù)子細胞類型

1個1對精子；卵細胞各（）種

1個2對或n對精子；卵細胞各（）種

多個1對（）種

多個2對或n對（）或（）種

該模型制作的目的在于幫助學生理解非同源染色體的自由組合以及非等位基因隨同源染色體的只有組合而重組，從而加強對孟得爾遺傳定律的認識.

通過以上兩個案例不難看出，模型的構(gòu)建強化了學生對減數(shù)分裂過程中染色體的變化規(guī)律，為進一步理解復(fù)雜的染色體變化確立了前提條件；同時，學生通過對構(gòu)建的物理模型進行對比分析后建立起DNA和染色體數(shù)目規(guī)律性變化的數(shù)學模型，從而更深層次的理解到減數(shù)分裂的本質(zhì)，并利用模型來構(gòu)建整體的生物學知識結(jié)構(gòu)，從而加強概念的記憶和理解.

三、教學與反思

將模型建構(gòu)教學方式運用到生物知識的學習中，可以充分的體現(xiàn)學生在高中生物知識學習與探究中的主體地位；能夠極大的調(diào)動學生學習高中生物知識的積極性；還能夠促進學生對生物課堂知識的理解和掌握，從而大大的提高學生自主探究的能力.因而可廣泛的應(yīng)用與高中生物教學乃至其他課程教學中.