生物学中物理模型制作例谈

摘要：用模型来解释现象，用模型方法解决生物学问题，是生物学的学科特色。文章列举实例阐述了物理模型在生物教学中的运用。

关键词：模型；案例

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2012）24-0164-02

“要让学生领悟生物科学理论或模型的科学美”是生物课标的要求。在生物教材中有许多可供学生进行研究性学习的材料，例如，在必修1和必修2中增加了两个《模型建构》的内容，细胞的三维结构模型和减数分裂中染色体的变化模型。模型构建是一种创造性活动，合理运用有助于不同层次学生个性的发展和潜能的开发。

在引导学生“建构物理模型”中，如何提高学生在模型构建中的动手兴趣？如何尝试实验材料的开放性使用，提高解决问题的能力呢？下面以两个实例来说明。

一、细胞模型的制作

生物“物理模型”有非常实用的价值。细胞的内容本身是微观的知识，学生又很难把它和自身或实际的生活联系起来。引导学生参与细胞结构模型的制作，模型提供观念和印象，能使学生的知识发生正迁移，起到举一反三的效果。

1.分组讨论制作方案：在讨论过程中学生提出了二个问题。 第个一问题，各细胞器的大小关系如何？第二个问题，各细胞器在细胞中是否有固定的位置？针对这二个问题，学生开始积极收集资料，有的去网上查阅，有的去图书馆找相应的资料。通过收集资料，同学得出细胞器的大小。

核糖体：最小

溶酶体：直径为0.2～0.8μm

线粒体：直径为0.5～1μm，长度为2～3μm

中心体：直径为0.2～0.4μm

细胞核：直径为5～10μm

细胞器在细胞内是可以运动的，中心体紧靠细胞核，内质网上有核糖体吸附，内质网是细胞膜和细胞核的联系通道。有了这些基础知识之后，做出的模型就更有科学性。

2.选择合适的材料：根据细胞各部的结构，大小情况选择相应的制作材料。在这一过程中很多组都遇到这样一个问题，用什么材料能很好地体现细胞膜的结构？有的同学就想到用花生代表细胞膜上的蛋白质。

3.制作：在确定制作方案，收集齐制作材料之后，开始制作过程。有的组采用共同完成法，大家在收集齐材料之后，一起制作。有的采用每个同学单独完成配件制作之后，拿回学校组装。对照方案，完成草模之后，修补缺陷；增加模型的美观和艺术性。

4.制作成果：在选择材料过程中，除了很好地体现知识的同时，学生还联系实际情况，多用一些符合环保的材料，节约资源，废物利用。不同组的学生制作了不同的模型，有的用铁丝，有的以文旦外皮、泡沫塑料为框架，利用橡皮泥，吸管，易拉罐，水果等为材料，制作了不同的细胞模型，放在班级中交流，评出优秀的作品在年级段中展出。有的同学还以制作的过程写出了生物小论文。

5.课后反思：通过制作模型，学生很好地了解了真核细胞的结构，还学到很多课本上没有的知识，如各细胞器的大小，各细胞器的相应位置，通过实践获取知识，在整个模型的制作过程中，学生查阅资料能力、发现问题，解决问题能力，动手能力，相互合作的精神得到了很好的培养。与没有进行过模型建构时相比，学生对课程内容的了解更清楚了，学习的主动性和积极性得到了很大的促进，提高了学习的效率。

二、模拟减数分裂中染色体的变化过程

减数分裂是高中生物教学的重点内容。减数分裂一节内容涉及许多概念，过程又很复杂，如果只靠教师的传授，一二节课下来难让学生构建出一个完整的减数分裂过程。要突破这个瓶颈，我们可以通过建构物理模型，抽象出减数分裂过程中染色体变化的本质特征。

如果能让学生通过模拟减数分裂中染色体的变化过程，就能帮助同学们很好地理解同源染色体的概念，交叉互换的含义，减数分裂过程中染色体的行为，染色体减半的时期等知识，从而形成对减数分裂过程的直观印象。

在上课之前，分给学生两色橡皮泥，让学生制作出含有单体的染色体，每种颜色各两条，不同色的染色体大小形态相同。有些学生会问：为何要求不同色的染色体大小相同，笔者让他在上课中去体会。上课时板画一个只有两条染色体的细胞图和形成它的精原细胞图，引导学生观察中染色体的特征，并和精原细胞进行对比，讨论猜测的形成过程。学生发现这样一个问题，中的染色体比精原细胞减半，而且大小形态各不相同。由于猜测的形成可能是不复制就分裂，或者复制一次，连续两次分裂。讨论之后认为后者较可能。结合两图让学生自己去模拟减数分裂过程中染色体的变化。学生在模拟过程中发现：通过染色体复制——细胞分裂一次（着丝点不分裂，减数）——细胞分裂二次（着丝点分裂，不减数）和染色体复制——细胞分裂一次（着丝点分裂，不减数）——细胞二次分裂（减数）两种途径都可能得到图示的。让学生自己讨论哪种途径更加合理，教师出示初级精母细胞减I后期，减II后期的图。让学生进行第二次模拟，学生得出正确的减数分裂过程。有的学生观察到自己模拟得到的细胞图和别人的染色体组成不同，通过对比模拟过程发现是因为在第一次分裂过程中的不同色染色体不同组合结果，于是提出了在两色的染色体之间可以自由组合的现象。再结合课本，学生能深刻理解同源染色体、联会、四分体的概念，非同源染色体的自由组合的含义。之后提出交叉互换等知识，并引导学生根据模拟的过程画出DNA和染色体的数目变化曲线。

以上两例说明，生物“物理模型”的精髓是“做中学”，不亲力亲为，很难发现其中的要素与关键之所在。模型的建立过程就是一个科学探究的过程，建构模型不能仅仅是停留在模型本身的结构与性质的探索上，更要上升到科学能力的发展的高度。在生物课堂模型的制作中，教师要坚持让学生自己唱主角，顺着科学的思路和方法主动地去思考、探索，在不知不觉中领略到生物学知识的真谛。

参考文献：

[1]牛艳丽.生物课堂教学中实施研究性学习的思考[M].合肥:安徽教育出版社.

[2]孙宾.研究研究性学习与教师观念的转变[J].中学生物教学.