淺談模型建構教學的實踐研究

俞秋錦

【摘要】物理模型是用實物或圖畫形式直觀表達認識對象的特征。應用模型教學法可以幫助學生突破課堂中的難點，突出重點，能促進學生理性思維的培養。

【關鍵詞】物理模型；蛋白質教學；理性思維

生物學模型是人們為了某種特定目的而對人事對象所做的一種簡化的概括性的描述，有的借助于具體的實物或者其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達[1]。模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、數學模型等。以實物或者圖畫形式直觀地表達認識對象的特征，這種模型就是物理模型。用模型方法探討生物問題，遵從實驗到理論的過程，符合從感性到理性的認知規律，能促進學生認知水平的發展，激發學生思維的興趣，培養學生的創造能力[2]。運用模型方法進行教學的實例很多，本文就以蛋白質一節的教學為例，研究隨手擷取的模型對于生物教學難點突破的意義。

本節主要介紹蛋白質的結構和功能以及氨基酸結構式和脫水縮合反應等有機化學內容，知識多且是學生剛進入高中后接觸的難點。從初步了解物質組成到探究物質結構，并且樹立結構決定功能的理性思維，這個過渡需要教師好好引導，因此選擇適當的模型建構方法來幫助學生建立概念，培養理性思維就很重要了。

下面是教學中的部分片段擷取，以體現模型的應用。

1.介紹蛋白質基本單位，以形象化的“人體模型”識記氨基酸結構式。

師：生物中經常說結構決定功能，因此蛋白質功能多樣是由于它的結構具有多樣性。我們來看一種大家都比較熟悉的蛋白質——胰島素。PPT呈現胰島素結構式和介紹，引導學生觀察胰島素的基本組成分子小圓圈，也就是一個個胰島素的基本單位——氨基酸，胰島素就是靠這些基本單位連接而成的生物大分子。我們先把這個小圈放大，也就是氨基酸，接著呈現四種不同結構的氨基酸分子式，分別是甘氨酸，纈氨酸，丙氨酸和亮氨酸。請同學們觀察這四種氨基酸，能否找出它們結構的共同點。生：觀察結構式，思考并討論，基本得出主要由C、H、O、N四種元素組成，并且有一些共同的結構，主要都有一個C，一個—NH2，一個-COOH，一個H原子。師：同學們的觀察都很仔細，氨基酸的結構式和我們以前學的化學分子式有點不同，是一種有機分子式，所以我們看到的相同部分會以基團來命名，剛剛大家找到的共同部分分別是氨基，羧基和氫基，幾個部分都連接在一個中心碳原子上，還有一部分結構是各個氨基酸之間不同的，也是決定氨基酸種類的，叫作R基，因此20種氨基酸就有一個結構通式： ，由于這個有機結構式是大家第一次接觸，因此我們來構建個大家很熟悉的模型幫助記憶吧。

大家有沒有發現這個結構式很像一個人啊，我們請兩位同學上臺演示下。兩位學生都伸展雙臂，可以假設左手是氨基，右手就是羧基，而兩條腿就是氫基，每個同學的頭不一樣，也就代表是R基，我們給他們分別貼上標簽（將事先做好的不同氨基酸結構的卡片貼于學生胸前）。生：觀察演示，并對照自己記憶結構式。

設計意圖：由觀察剛看過的蛋白質入手，研究結構式，學生能理解。氨基酸結構式是較難的有機分子式，學生第一次接觸，較難理解基團的概念，以學生熟悉的人體作為模型，可以幫助學生理解。

2.以模型作演示，理解蛋白質結構及多樣性的原因。

師：氨基酸只有約20種，可當它構成蛋白質后，可能有1010-1012種，氨基酸是如何構成蛋白質的呢？蛋白質種類為何有這么多呢？自學書本上的過程圖，請同學來講解下過程。生：自學書本內容，寫出蛋白質形成的過程，最后再首尾呼應和開始的胰島素分子式聯系起來，了解蛋白質形成過程。師：我們來進一步探究20種氨基酸是如何構成上億種蛋白質的吧。在自學蛋白質構成過程中，同學們其實已經有點概念了，那我再請兩位同學上來扮演氨基酸，分別貼上丙氨酸和亮氨酸的標記。現在我們就讓這四位同學來演示下氨基酸是如何形成蛋白質的吧。生：表演模擬脫水縮合過程（牽手）和形成的多肽鏈，再擺出不同造型模擬盤曲折疊形成蛋白質過程。其他學生觀察并思考這一過程是如何導致蛋白質具有多樣性的。在觀察和相互的討論中，師生共同總結：氨基酸種類、數目、排列順序不同，肽鏈的盤曲折疊方式不同等都是構成蛋白質結構多樣性的原因。

設計意圖：蛋白質結構多樣性是難點，通過這樣一個模擬演示，學生很容易明白，也給課堂增加了歡樂。

物理模型可以幫助學生熟悉對象的各個特征、微觀結構的位置以及相互關系。對于隨手擷取的物理模型，由于操作簡便，形象直觀并且可以多次重復，因而訓練了學生的動手能力和立體形象思維。

模型的建構改變了傳統教師滿堂灌的局面，加強了師生間的互動，體現了新課程改革的理念，培養了學生的理性思維，有助于不同層次學生個性的發展和潛能的開發。另外模型教學又是一個不斷發展、修正和完善的過程，對于學生的深層學習和合作學習也有很好的促進作用。

【參考文獻】

[1]普通高中課程標準實驗教科書生物必修1分子與細胞[M].北京：人民教育出版社，2014.

[2]施德明.高中生物模型方法教學及策略[J].科學教育，2008（01）：10-11.