利用教材資源構建紙質模型

陸奇

摘 要：為使高中生物的模型方法教學更加有效，教師以開發符合教學和學習需求的紙質模型作為突破口，通過整合教材資源、替換教材活動和添加教學內容等教材二次開發策略，創造和改進紙質模型、合理規劃課堂模型建構活動，實現了豐富學生感性認識、促進其生物學有關核心概念和理性思維形成的教學目標。

關鍵詞：教材資源；二次開發；紙質模型；模型方法

模型是人們為研究某一個對象（原型）而創造出的原型的替代物[1]，利用模型方法進行教學是高中生物教學中常用的手段，通過模型建構活動，可以讓學生體驗建立模型中的思維過程，領悟模型方法，并獲得或鞏固有關生物學概念[2]。高中生物教學中有部分模型資源。一方面，教材中已有的結構模式圖、結構示意圖、原理過程圖解等插圖都是教學中的科學模型；另一方面，教材中也設計了模型建構活動，如人教版中有“嘗試制作真核細胞的三維結構模型”“制作DNA雙螺旋模型”“建立血糖調節的模型”等活動。但教育工作者在運用模型方法時， 要自覺立足于實踐， 致力于模型的改進[3]，教師模型改進和創新過程中，應該認真研究教材，對教材內容進行適當的加工處理，使之更加符合教師的教學需要和學生的學習需求[4]。筆者通過對教材的二次開發，創新或改進了部分紙質模型。

一、整合教材插圖 創新紙質模型

高中生物教材中有許多結構模式圖、結構示意圖、原理過程圖解等插圖，教師可以整合這些教材資源來開發模型，化靜態媒體為動態模型。如“基因控制蛋白質的合成”在各地版本的高中生物學教材必修2《遺傳與進化》中都有相應的插圖說明轉錄和翻譯的過程，但由于這部分內容復雜抽象，學生不太容易通過觀察靜態的插圖而在腦海中形成動態的生理過程。例如筆者整合不同版本的插圖，構建了模擬“基因控制蛋白質的合成”的紙質模型。

整張設計圖可利用廢棄的機讀卡大量打印，學生拿到紙質模型后將各個模型元件用剪刀剪下，在空白條上可以寫出以基因的一條鏈（如下鏈）為模板鏈轉錄而來的mRNA序列；將核糖體模型沿著黑線處切開，然后將寫好的mRNA序列模型插入核糖體模型中，在特定的細胞內部背景下（背景可以用A4紙打印），模擬核糖體沿著mRNA移動、合成多肽鏈的過程（見圖2）。本紙質模型可以讓學生分組合作，共同模擬基因控制蛋白質的合成過程，體驗遺傳信息的流動過程。

二、替換教材活動 開發紙質模型

不同版別的高中生物教材中安排了較多的課外探究活動，但部分探究活動受氣候等多種因素的限制，較難實際開展，這時利用模型模擬是較好的替代方法。如不同版別的高中生物學教材必修3《穩態與環境》中安排了“利用樣方法調查種群密度”的探究活動，如人教版中安排的探究活動是“調查草地中某種雙子葉植物的種群密度”，蘇教版安排的探究活動是“測定菜地中蝸牛的種群密度”。如果這些探究活動受條件因素影響不能開展，可以通過開發相關的紙質模型模擬這個探究活動，如筆者構建了如圖3所示的紙質模型（打印后尺寸為20cm×20cm），其中黑色圓點代表蒲公英個體，圖紙中其他形狀圖形代表其他植物，學生可以利用此紙質模型在課堂上模擬“調查草地中蒲公英的種群密度”活動，還可以通過提供不同形狀的模型模擬不同地形讓學生選擇合適的取樣方法。這樣的模擬活動應用范圍更廣，更易操作，在一定條件下可以作為教材中的課外探究活動的替代方案。

三、添加教材內容 改進紙質模型

添加就是教師提供給學生更多的學習材料，對教材內容做進一步的拓展。教師增加教學內容的行為是比較常見的，其主要目的和作用為添加教學內容，幫助創設情境，實現概念深化和促進知識遷移。如人教版高中生物學教材選修3《現代生物科技專題》中安排了“重組DNA分子的模擬操作”活動，活動中的紙板設計較為簡單，僅安排了利用EcoR Ⅰ進行酶切的模擬操作，而實際操作過程中需要人為選擇和設計酶切方案。筆者在此活動的基礎上改進了紙質模型，將模型設計如圖4所示，質粒模型和目的基因模型可用不同顏色的彩紙打印，質粒模型可以剪下后首尾相連成環狀。

利用這兩個模型元件，可以組織學生完成下列三個重組質粒的建構過程：①選擇合適的酶，通過單酶切將目的基因插入載體質粒中，觀察連接的可能性。②選擇合適的酶，通過雙酶切將目的基因插入載體質粒中，觀察連接的可能性，總結優點。③利用BamH Ⅰ 、 Bgl Ⅱ和Sma Ⅰ 進行雙酶切將目的基因插入載體質粒中，觀察連接后能否被BamH Ⅰ 或Bgl Ⅱ酶切。通過以上模型活動的改進、教學內容的添加，讓學生去選擇、比較和實踐，促進其對相關概念的深化和能力的提高。

四、結語

教師對教材的二次開發的目的是為了使之更加符合教師的教學需要和學生的學習需求，過程中要綜合分析教師、學生、教材之間的關系，可創造性地開發生物模型和使用模型方法，幫助學生建立良好的知識結構體系，培養學生創新思想、批判性思維和建模運模能力，真正提高教學效率。

參考文獻：

[1]汪健群.高中生物課中利用模型方法教學的實踐[J].中學生物學，2005，21（12）：23-25.

[2]譚永平.高中生物學新課程中的模型、模型方法及模型建構[J].生物學教學，2009，34（1）：10-12.

[3]施德明.高中生物模型方法教學及策略[J].科學教育，2008（1）：10-11.

[4]蔣選榮.整合資源——生物教材的二次開發[J].中小學教學研究，2012（1）：10-11.