高中生物模型建构教学初探

“模型”是模拟所要研究原型的运动形态或结构形态，是事物原型的抽象的概括，也是事物原型的某个表征和体现.“模型”不包括原型的全部特征，但能描述原型的本质特征.其主要分为思维模型和物质模型两大类.

随着教学改革的深入，分析历年高考试题发现，各省生物试卷（以江西卷为例）对学生建模能力及析模能力的考核要求逐年增高.例如，2010年全国高考生物卷（江西卷）中第18题的建立“遗传系谱图”，其主要考查学生概念模型的构建能力以及析模能力；又如第10题为建立“减数分裂染色体模式图”解题，这一题考查学生物理模型的建模能力.2011年江苏卷中第29题为分析光照条件下CO2浓度的“曲线图”，这一题既考查了考生数学模型和概念模型的构建能力，还考查了考生的析模能力.由此可见，着重培养学生的建模能力和析模能力可以有效的提高学生生物成绩.

二、新课标教材（人教版）有关模型建构的内容

新课标确定的能力目标为科学探究能力、信息能力、操作技能三方面的能力，其中对科学探究能力尤为重视.教育部对新课标教材（人教版）共安排了4个模型建构的内容，具体如下：

所属模块所属章节模型建构内容

《稳态与环境》第二章的第二节血糖调节模型的建构

《分子与细胞》第三章的第三节尝试真核细胞的三维结构

模型制作

《遗传与变异》第三章的第二节DNA双螺旋结构模型制作

《遗传与变异》第二章的第一节对减数分裂过程中染色

体的变化进行模拟

二、模型建构与概念教学相结合

现如今的高中学生，对生物概念的学习方式主要是死记硬背，并未真正的理解到其中的含义，因而记忆比较困难，知识掌握也不牢固.借助模型的方法可以增强学生对概念的感性认识，使得知识概念直观化和经验化，从而帮助学生对生物知识的理解和记忆.

1. “同源染色体、联会”概念学习

为了更好的帮助学生理解同源染色体和联会概念的异同点，老师摒弃了传统的灌输方法，而是采用模型建构，即使用不同颜色的粉笔画出染色体的行为变化，然后采用对话的互动方式来引导学生理解记忆：

教师：黑板上绘画出的分裂图中，长度相同，颜色不同的两条染色体配对代表的是什么过程？

学生：代表的是“联会”的过程.

教师：大家理解到“联会”过程后，我们将要引入一个新的概念，即“同源染色体”，从字面上来看，你觉得“同源染色体”该如何定义，或者是指什么染色体？

学生：可能是指来源相同的染色体，即一条染色体复制后形成的两条染色体.

教师：大家说得很对，但是既然来源相同，为何我会使用两种不同的颜色来表示呢？

（学生进行讨论、交流、各抒己见）

学生：同源染色体应该不是指相同来源的染色体，而是指在减数分裂过程中配对联会的两条形状、大小相同的染色体，两种不同的颜色代表其分别来自父方和母方.

教师：其他同学还有没有讨论出其他的定义或是有其他的理解？

教师：进行配对的两条染色体的形状和大小是否绝对的一致呢？同源染色体是否只有在进行减数分裂的细胞在联会配对时才出现呢？

（教师利用动画来模拟受精卵的结合过程、受精卵中染色体的组成，学生根据老师建立的模型来进行观察和分析）

教师：通过动画演示观察，同学们发现受精卵中的染色体的形状、大小以及来源有何特点？

学生：受精卵中的染色体分别来自母方和父方，大小和形状基本相同.

教师：那么，根据大家的理解，受精卵中染色体是否是同源染色体呢？如若是同源染色体，那么，其概念的要素是什么呢？

学生：要素主要有两个，其一是一条来自母方，一条来自父方的两条染色体；其二是两条染色体的形状和大小基本相同.

1.为了让学生更形象了理解非等位基因随同源染色体的变化而只有组合的现象和规律，老师引导学生制作含两对同源染色体的细胞进行减数分裂的物理模型.其基本要求主要有以下几点：

（1）两人一组，合作完成；

（2）利用提供的不同颜色的橡皮泥、剪刀及绳子来制作模型.利用相同颜色的橡皮泥作着丝点，绳子作为染色体的臂，同时还需利用橡皮泥的不同色来标出等位基因Aa和Bb在染色体上的位置.

（3）在制作的过程中，不仅要控制好制作时间，还需注意模型的科学性和正确性.

通过自己动手制作模型，再与其他小组的同学的作品进行对比分析，最后再由教师点评，这一系列动作完成后引导学生一起完成下列表格（构建数学模型）：

初级性母细胞同源染色体对数子细胞类型

1个1对；卵细胞各（）种

1个2对或n对；卵细胞各（）种

多个1对（）种

多个2对或n对（）或（）种

该模型制作的目的在于帮助学生理解非同源染色体的自由组合以及非等位基因随同源染色体的只有组合而重组，从而加强对孟得尔遗传定律的认识.

通过以上两个案例不难看出，模型的构建强化了学生对减数分裂过程中染色体的变化规律，为进一步理解复杂的染色体变化确立了前提条件；同时，学生通过对构建的物理模型进行对比分析后建立起DNA和染色体数目规律性变化的数学模型，从而更深层次的理解到减数分裂的本质，并利用模型来构建整体的生物学知识结构，从而加强概念的记忆和理解.

三、教学与反思

将模型建构教学方式运用到生物知识的学习中，可以充分的体现学生在高中生物知识学习与探究中的主体地位；能够极大的调动学生学习高中生物知识的积极性；还能够促进学生对生物课堂知识的理解和掌握，从而大大的提高学生自主探究的能力.因而可广泛的应用与高中生物教学乃至其他课程教学中.