構(gòu)建生物模型 開啟智慧之門

龔玉紅

生物模型設(shè)計與制作評比展示活動為學(xué)生提供了主動學(xué)習(xí)、積極探索、動手實踐的機會，是開發(fā)學(xué)生智慧的有效途徑。學(xué)生在親自參與制作生物模型和運用模型演示生物知識的過程中，賦予了課堂新的活力。

引領(lǐng)學(xué)生構(gòu)建生物模型

初中生物新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生勤于動手和動腦，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力。那么初中生物課如何進行探究性學(xué)習(xí)，使學(xué)生動起來呢？朝陽區(qū)舉辦的生物模型設(shè)計與制作活動為解決這一問題提供了新思路，學(xué)生在制作生物模型時，手腦并用，對改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、加深對知識的記憶和理解、培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力和立體形象思維等方面都起到了很好的推動作用。

針對初中學(xué)生，要在活動前進行培訓(xùn)，對活動的目的、意義、要求、選題范圍、時間限制、獎項設(shè)定等進行說明，特別是構(gòu)建模型的步驟和要求要作詳細(xì)說明，使學(xué)生對于設(shè)計和制作生物模型心中有數(shù)。以下是設(shè)計和制作模型的主要步驟和要求。

自選題目：學(xué)生從生物教材中自選題目，每人自選1項或多項進行生物模型的設(shè)計和制作。

掌握原理：首先要弄清楚模型所代表的知識、過程、規(guī)律，弄清楚模型構(gòu)成要素之間的邏輯關(guān)系。

構(gòu)建草圖：選擇適當(dāng)?shù)膱D形、文字、符號勾勒出草圖，思考制作的材料要選擇什么材質(zhì)、什么顏色、什么形狀以表達(dá)模型的結(jié)構(gòu)和特點。

建構(gòu)模型：利用課余時間收集身邊的各種材料按照設(shè)計草圖建構(gòu)生物模型。

修飾完善：對照原理查驗所構(gòu)建的草圖，確保其科學(xué)性，然后進一步修飾完善，力求規(guī)范、簡潔、直觀、有美感，并注意模型尺寸大小，最后構(gòu)建出正式的模型。

補充詮釋：填寫說明表，對一些模型要添加必要的文字說明、示例、圖注等，使模型更科學(xué)、更清楚、更規(guī)范。

為了最大限度地激發(fā)學(xué)生潛在的創(chuàng)造力，活動采取自愿選題的原則。此外，模型作品還可以為生物教學(xué)提供教具，豐富教學(xué)資源。

生物模型設(shè)計和制作活動帶來的啟示

開發(fā)智力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力

生物模型設(shè)計和制作是學(xué)生思維認(rèn)知上的物化過程，既動手又動腦，是一個創(chuàng)造的過程，在建構(gòu)中實現(xiàn)了行為與思維的統(tǒng)一。不同的生物模型需要用到不同的材料，制作的方法也不相同，如學(xué)生制作的“伸肘屈肘動態(tài)模型”（圖見第24頁），通過1根塑料管和1個塑料袋，形象地展現(xiàn)了肱二頭肌的收縮和舒張過程，同時又在前臂頂端用輕黏土捏制出1個緊握的拳頭，還很美觀。學(xué)生在感悟中提到“體會到了發(fā)明創(chuàng)造的樂趣”。從這一點看，構(gòu)建模型的目的就不只是停留在模型本身的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的探索上，而是上升到科學(xué)能力的發(fā)展高度了。

激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，轉(zhuǎn)化為良好的學(xué)習(xí)動機

生物模型制作活動是一種全新的探究式學(xué)習(xí)形式，學(xué)生在制作過程中表現(xiàn)出很強的探究欲望，特別是在完成生物模型建構(gòu)之后，學(xué)生會有喜悅感、自豪感，激發(fā)出對學(xué)習(xí)的興趣，進而會轉(zhuǎn)化為良好的學(xué)習(xí)動機。一些原本上課聽講不認(rèn)真、下課作業(yè)也不寫的學(xué)生也以極大的熱情投入到了模型制作活動中。有一個學(xué)困生在這次活動中積極找材料，利用鞋墊、毛線、橡皮泥制作了草履蟲的結(jié)構(gòu)模型（圖1）。他在感悟中寫到：“這一次活動，讓我的動手能力變強了。我以前不太喜歡生物，但通過做模型的活動，讓我感受到了我多么喜歡生物，我一定要好好學(xué)習(xí)。”還有學(xué)生在活動感悟中寫到：“制作模型一定要科學(xué)、真實、細(xì)致，使我知道處事要腳踏實地，不能馬馬虎虎糊弄，更不能一遇到困難就退縮，半途而廢會一事無成。”更多的孩子在活動即將結(jié)束時還會問：“以后還有這樣的活動嗎？”

豐富生物教學(xué)資源，在教學(xué)中更容易突出重點、突破難點

我選擇科學(xué)性和準(zhǔn)確性強并且美觀的生物模型保留下來，補充到生物實驗室中。在生物課上，我拿著學(xué)生做的生物模型當(dāng)作教具在課堂上演示，學(xué)生看著自己做的模型非常興奮，更有利于掌握重要概念，生物學(xué)知識的重點、難點也更容易理解，教學(xué)效果很好，還能激發(fā)其他學(xué)生制作生物模型的積極性。

在北京版初中生物教材“人體的呼吸”中，呼吸運動是重點和難點，學(xué)生對于“是吸氣導(dǎo)致胸廓擴大還是胸廓擴大導(dǎo)致吸氣”這一難點出現(xiàn)理解性錯誤。這時單靠教師的講解和媒體圖片、視頻展示已經(jīng)不能突破難點了，如果利用生物模型就游刃有余。在課前我就安排學(xué)生收集身邊的材料自己動手制作模型（圖2）。在課堂上，我讓學(xué)生拿著自己制作的模型邊操作邊講解呼吸運動的過程：隨著“膈肌”的收縮、舒張，“胸腔”容積擴大、縮小，最終導(dǎo)致“肺”的擴張、回縮，引起吸氣、呼氣。這一難點在輕松、歡快的環(huán)境中得以突破。

初中《生物》第3冊第10章第1節(jié)“生物的有性生殖”中，綠色開花植物的雙受精過程是重點和難點。在上課之前，我也要求學(xué)生提前制作，在課堂上學(xué)生拿著自己用白板紙、膠帶等材料制作的雙受精過程簡易模型（圖3）邊操作邊講解，每位學(xué)生都能直觀觀察到綠色開花植物的雙受精過程，并通過自己的語言把整個過程描述出來，教學(xué)重點突出了，難點也迎刃而解了。

在學(xué)習(xí)動植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能、血細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)等知識時，我都安排學(xué)生自帶橡皮泥建構(gòu)動植物細(xì)胞模型、血細(xì)胞模型（圖4）等，在課堂上，學(xué)生興趣很高。他們分成小組通力合作，先是討論建構(gòu)模型的方案，確定用什么顏色的橡皮泥做細(xì)胞的哪一部分結(jié)構(gòu)，做成什么形狀更能體現(xiàn)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點。然后分工制作不同的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，最后展示評比，找出優(yōu)缺點，并進行適當(dāng)修改。建構(gòu)模型既加深了對細(xì)胞結(jié)構(gòu)知識的認(rèn)識，也更有利于教師很好地考查學(xué)生對相關(guān)知識的理解程度。

加深對知識的記憶和理解，糾正認(rèn)知錯誤

初中學(xué)生的思維處于從具體形象思維向抽象邏輯思維過渡的階段，但是這種抽象邏輯思維在很大程度上，仍然是直接與感性經(jīng)驗相聯(lián)系的，仍然具有很大成分的具體形象性。在生物教學(xué)中，有些觀察對象小或者結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易清楚觀察其結(jié)構(gòu)，例如葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)（圖5）、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)（圖6）和神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)（圖7）。學(xué)生根據(jù)課本上的文字知識和圖片建構(gòu)模型使之實物化、立體化、擴大化，而且能將各部分結(jié)構(gòu)明確地表示出來，形象且直觀，從而加深對知識的記憶，幫助學(xué)生系統(tǒng)地、完整地學(xué)習(xí)和理解新知識，同時有助于學(xué)生運用生物學(xué)模型解決生物學(xué)問題，糾正一些錯誤的認(rèn)知。比如，有學(xué)生制作的葉片立體結(jié)構(gòu)，用數(shù)層大豆表示表皮細(xì)胞，而在葉片結(jié)構(gòu)中，表皮細(xì)胞通常就是單層細(xì)胞；保衛(wèi)細(xì)胞的細(xì)胞壁內(nèi)壁比外壁厚，學(xué)生的作品也沒體現(xiàn)出來，經(jīng)過教師指導(dǎo)，學(xué)生多次修改才更合理；還有學(xué)生最初制作的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，毛球代表的磷酸分子粘到了堿基對的位置？？在反復(fù)修改的過程中，糾正了學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)知識過程中出現(xiàn)的科學(xué)性錯誤，明確了生物體結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系。

建立知識間的橫向聯(lián)系

任何知識結(jié)構(gòu)都不是孤立存在的，特別是在制作生物模型的過程中，要將生物知識和其他學(xué)科知識有機結(jié)合起來，如學(xué)生制作的噬菌體用燈泡演示內(nèi)部DNA結(jié)構(gòu)（圖8），伸肘屈肘運動模型（圖見第24頁）利用氣壓原理完成動態(tài)演示過程，這都是將生物知識和物理知識相聯(lián)系，也為學(xué)生學(xué)習(xí)物理打下一個良好的基礎(chǔ)。再如草原食物鏈模型（圖9）和神經(jīng)元結(jié)構(gòu)（圖7），將生物知識和勞技課的縫紉技能有機結(jié)合起來，看似簡單的縫縫補補，在學(xué)生的手下卻變成了美麗生動的生物模型；舌頭結(jié)構(gòu)模型（圖10）和腦的模型（圖11）則是用到了美術(shù)陶藝技術(shù)，一件件模型作品更像是一件件藝術(shù)品。

培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識

搜集身邊的各種材料，甚至是生活廢棄物用于生物模型的制作，可操作性強，材料來源廣泛且易獲取，如橡皮泥、泡沫板、海綿、布料、棉簽、毛線、鞋墊、花泥、一次性飯盒、塑料、紙盒、紙張等。眼球的結(jié)構(gòu)模型（圖12）和木質(zhì)莖的結(jié)構(gòu)模型（圖13），學(xué)生完全是用紙慢慢一層一層粘起來的，而生物進化歷程模型（圖14）則是由泡沫板加工而成，培養(yǎng)了學(xué)生的環(huán)保意識，使他們認(rèn)識到生活中的很多廢棄物是可以再利用的。

建構(gòu)生物模型的過程是一個主動探究的過程，是開發(fā)學(xué)生智慧的有效途徑，既需要生物學(xué)知識作支撐，又需要動手和動腦，學(xué)生身臨其境，探索其中體驗創(chuàng)造的樂趣。而將生物模型適當(dāng)、合理地應(yīng)用到教學(xué)中，則賦予了課堂新的活力，在輕松、愉快地氛圍中幫助學(xué)生理解生物學(xué)重要概念。