模型制作：提高學(xué)生思維探究能力

羅鳳芳

摘 要：通過以“噬菌體侵染大腸桿菌實驗”制作模型為例，從提出問題、操作流程和實踐思考三個方面，談高中生模型制作的實踐和思考。同時可以促進教學(xué)質(zhì)量的提高和素質(zhì)教育的實現(xiàn)，還可以提升高中生探究思維能力。

關(guān)鍵詞：模型制作過程;探究思維;“噬菌體侵染大腸桿菌實驗”

一、提出問題

建構(gòu)模型是現(xiàn)代生物科學(xué)研究的重要方法。模型制作是對高中生物教學(xué)中的問題進行抽象處理的學(xué)習(xí)方法，利用模型可以揭示原型的形態(tài)、特征、本質(zhì)和規(guī)律，是邏輯方法的一種簡化形式[1]。但是在實際教學(xué)中學(xué)生制作模型的頻率并不高，原因有兩方面：一是教師只注重有關(guān)生物學(xué)知識的教學(xué)，在短時間內(nèi)提高學(xué)生成績，忽略了對學(xué)生探究思維能力的訓(xùn)練，同時也忽略了對模型制作的引導(dǎo)和指導(dǎo);二是學(xué)生不能掌握已學(xué)模型特點、抓不住問題本質(zhì)、缺少模型制作方法、制作模型不主動等。

二、制作流程

在模型制作活動中，學(xué)生需要運用已有知識進行假設(shè)、模擬、實驗、觀察和對比及歸納與演繹，將復(fù)雜的事物進行簡化，將抽象的概念形象化、具體化，總結(jié)事物的本質(zhì)屬性。結(jié)合新課標(biāo)倡導(dǎo)的探究性學(xué)習(xí)的理論，引導(dǎo)學(xué)生參與，并在探索中感悟模型制作的方法，可以使其獲得收集和處理信息的能力，實現(xiàn)創(chuàng)新精神的形成和實踐能力的養(yǎng)成。

（一）制作之前

噬菌體侵染細(xì)菌的實驗是一個探究性實驗，課堂教學(xué)應(yīng)當(dāng)以探究為主線進行。

第1步：導(dǎo)入新課。艾弗里轉(zhuǎn)化實驗所提取的DNA純度雖然非常高，但仍然含有極少量的蛋白質(zhì)，這也是當(dāng)時引起不少科學(xué)家質(zhì)疑的原因所在。還有沒有更具說服力的方法來證明DNA是遺傳物質(zhì)呢？由此導(dǎo)入赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌的實驗。首先介紹噬菌體的相關(guān)知識。著重比較噬菌體的兩種重要的化學(xué)成分蛋白質(zhì)和DNA在元素組成方面的差異，為后面放射性同位素標(biāo)記做準(zhǔn)備。

第2步：推測噬菌體侵入細(xì)菌方式。交代噬菌體的生活方式是細(xì)胞內(nèi)寄生。并提出問題：噬菌體是怎樣進入大腸桿菌體內(nèi)的？讓學(xué)生一起分組討論并推測可能的形式，討論結(jié)果可能有3種：第1種是只注入蛋白質(zhì)不注入DNA，第2種是只注入DNA不注入蛋白質(zhì)，第3種是同時注入蛋白質(zhì)和DNA。由此提出：怎樣知道是噬菌體的蛋白質(zhì)還是DNA注入細(xì)菌體內(nèi)呢？都是肉眼觀察不到的生物，讓學(xué)生自由討論，并回顧高一學(xué)習(xí)的實驗真核細(xì)胞中分泌蛋白的合成、運輸與分泌過程，激發(fā)學(xué)生思維的拓展，知識點的遷移，從而提出用放射性同位素標(biāo)記法。

第3步：探究檢測方法。噬菌體侵染大腸桿菌時，究竟是注入了DNA還是蛋白質(zhì)，還是同時注入了蛋白質(zhì)和DNA，用什么方法進行檢測呢？讓學(xué)生自由討論，并提出實驗思路和操作方法。教師適時引導(dǎo)點撥，并匯總學(xué)生的意見，形成方案：分別用放射性元素35S標(biāo)記噬菌體的外殼蛋白質(zhì)，用放射性同位素32P標(biāo)記噬菌體的DNA，然后分別侵染細(xì)菌，再通過攪拌離心的方法分離上清液（噬菌體）和沉淀物（細(xì)菌），注入細(xì)菌內(nèi)的噬菌體物質(zhì)隨細(xì)菌沉淀在試管的底部，未注入細(xì)菌內(nèi)的噬菌體物質(zhì)則留在上清液中，其后分別檢測上清液和沉淀物的放射性即可。

（二）制作之中：預(yù)期檢測結(jié)果

講到這里學(xué)生有些不好理解，我們可以借助構(gòu)建模型清晰表達(dá)出剛才的要點分析。每組學(xué)生手里有三種顏色的彩紙，統(tǒng)一規(guī)定白色的彩紙表示未標(biāo)記的噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA，黃色的彩紙代表放射性同位素35S標(biāo)記噬菌體的外殼，青色的彩紙代表放射性同位素32P標(biāo)記噬菌體的DNA。小組合作，模擬噬菌體侵染細(xì)菌的實驗。

學(xué)生通過動手動腦、親身實踐、真切體驗、充分感知，真正明白模型制作不僅能簡單地揭示規(guī)律，更重要的是了解探究過程需要不斷修正、完善和發(fā)展，掌握科學(xué)探究活動的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性。

（三）制作之后：分析實驗結(jié)果并得出實驗結(jié)論

教師展示1952年赫爾希和蔡斯利用放射性同位素標(biāo)記法完成噬菌體侵染大腸桿菌的實驗過程圖，由此看出，赫爾希和蔡斯實驗結(jié)論支持第二組預(yù)期實驗，即噬菌體侵染大腸桿菌時只將DNA注入大腸桿菌體內(nèi)，沒有將蛋白質(zhì)注入大腸桿菌體內(nèi)，所以DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。

三、實踐思考

（一）知識與技能有機融合

盡管制作模型會耗費較多的時間和精力，但這一過程讓學(xué)生對抽象的生物學(xué)知識有了直觀的認(rèn)識和體會，激發(fā)創(chuàng)作和制作的欲望，使基礎(chǔ)知識與動手操作有機結(jié)合，既利于理解生物學(xué)知識，又提高了制作技能，便于幫助學(xué)生尋找解決問題的途徑與方法。

（二）模型與知識點的遷移

引導(dǎo)學(xué)生利用生物學(xué)基本概念和原理制作模型，對原事物進行模型構(gòu)建，有利于揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)，也有利于學(xué)生深刻理解感性材料，體驗到平常肉眼無法觀察到的生物學(xué)現(xiàn)象，加深對事物的理解，高度概括和抽象出生物學(xué)規(guī)律，這一構(gòu)建過程實際上就是揭示、理解和探索規(guī)律的過程。

編輯 張俐麗