模型建構(gòu)在生物教學(xué)中的應(yīng)用實例

李桂梅

摘要：結(jié)合“孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋”的教學(xué)設(shè)計實例，談?wù)勆锝虒W(xué)中構(gòu)建模型、利用模型以提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：模型構(gòu)建 生物教學(xué) 遺傳規(guī)律 現(xiàn)代解釋

中圖分類號：G633.91 文獻標(biāo)識碼：B

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認知對象所做的一種簡化的描述，通過建構(gòu)模型，可排除、舍棄事物的非本質(zhì)因素，突出事物的本質(zhì)特征，使生命現(xiàn)象或過程得到純化和簡化，讓學(xué)生更容易掌握知識之間的本質(zhì)聯(lián)系和內(nèi)在規(guī)律。我國的《普通高中生物課程標(biāo)準》中也指出：“要讓學(xué)生領(lǐng)悟建立模型的科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的作用?！币虼?，模型建構(gòu)是學(xué)生必須掌握的科學(xué)方法之一。

在生物教學(xué)中，如果教師能夠引導(dǎo)，讓學(xué)生在一定的情境中通過自己思考或動手，建構(gòu)相關(guān)模型來學(xué)習(xí)生物學(xué)知識，將會提高學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)效率。

1.教材分析

此部分內(nèi)容安排在遺傳與進化模塊的第二章第二節(jié)“基因位于染色體上”的后面，即學(xué)完“孟德爾的雜交實驗”和“減數(shù)分裂與受精作用”，并認同基因位于染色體上之后。其實“孟德爾的遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋”就是對以上知識內(nèi)容的相互聯(lián)系、綜合、總結(jié)，使學(xué)生在細胞水平上理解孟德爾的遺傳規(guī)律，并深化和鞏固減數(shù)分裂的過程，是一個對已有知識進行融會貫通的過程。雖然，教材上沒有對這部分內(nèi)容做很多的講解，但這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)效果，將決定著前面內(nèi)容的總體效果。

2.教學(xué)目標(biāo)

在“孟德爾的雜交實驗”和“減數(shù)分裂與受精作用”的知識背景下，借助基因與染色體的關(guān)系，運用模型構(gòu)建的方法，模擬減數(shù)分裂過程中基因、染色體的行為變化，闡明孟德爾遺傳規(guī)律的實質(zhì)。

3.學(xué)情分析

學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)基因分離定律、基因自由組合定律和減數(shù)分裂過程中染色體的數(shù)目、行為變化等知識，為本節(jié)課的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，但理解不夠透徹，知識零散沒有聯(lián)系，需進一步將知識進行整合。同時，高中學(xué)生具備一定的認知能力，思維的目的性、連續(xù)性和邏輯性也已初步建立，但還不夠完善，在模型構(gòu)建的目的性和方向性上需要教師指導(dǎo)。

4.教具準備

用兩種不同顏色的剪紙剪出兩對同源染色體，兩對大小不一，每對一紅一白表示一條來自父方，一條來自母方。在兩對同源染色體上標(biāo)記出兩對等位基因，準備8個磁鐵石，作為染色體的著絲點。

5.教學(xué)過程

導(dǎo)入：“既然基因位于染色體上，那我們再來回顧下減數(shù)分裂的過程，把基因加到染色體上去，看看基因是如何分離和自由組合的。

5.1基因的分離定律（一對等位基因）

教師假設(shè)一個細胞只有一對同源染色體，上面只有一對等位基因Aa，請一位學(xué)生上臺演示減數(shù)分裂過程（圖1），其他學(xué)生和教師一起回顧減數(shù)分裂過程各時期的特點，為演示的學(xué)生做引導(dǎo)：間期（染色體復(fù)制）→減I前期→減I中期→減I后期（同源染色體分離，非同源染色體自由組合）→減Ⅱ前期（無同源染色體，有染色單體）→減Ⅱ中期→減Ⅱ后期（著絲點分裂）→減Ⅱ末期（無同源染色體，無染色單體）。每演示一步，將前一個步驟的印記用紅白粉筆畫下，最后在黑板上呈現(xiàn)出一個完整的減數(shù)分裂過程圖（圖2）。

設(shè)問：①Aa這對等位基因是在細胞分裂的什么時期分離的？

②Aa這對等位基因是由于什么原因分離的？

③減數(shù)分裂得到的四個配子，每個配子得到一對等位基因的幾個？有幾種類型？

④等位基因分離的實質(zhì)是什么？（總結(jié)出分離定律的現(xiàn)代解釋）

設(shè)計說明：用剪紙和磁石模擬染色體，建構(gòu)物理模型，將染色體形象具體化，利用剪紙的活動變化來模擬減數(shù)分裂中染色體的變化，給學(xué)生直觀的印象，更易理解和記憶。在演示染色體變化的同時，將每一步的印記留下，最后可以展示出完整的減數(shù)分裂過程，便于學(xué)生對整體過程的把握。同時，在讓學(xué)生回答問題時，黑板上的完整過程呈現(xiàn)可提供提示信息。由于高中生的邏輯思維能力還不夠完善，探究能力還在培養(yǎng)當(dāng)中，所以讓每個學(xué)生獨立完成這個過程模型的建構(gòu)，難度較大。因此，采取一個學(xué)生上臺演示，教師調(diào)動所有的學(xué)生一起參與，并在適當(dāng)?shù)臅r候給予提示和幫助。

5.2基因的自由組合定律（兩對等位基因）

在圖2的基礎(chǔ)上，如果再加一對同源染色體，這對同源染色體上有一對Bb的等位基因，那么在減數(shù)分裂的過程中，基岡是如何分離和組合的呢？請一位學(xué)生上黑板演示（圖3），并在黑板上呈現(xiàn)出一個完成的減數(shù)分裂過程圖（圖4）。其他學(xué)生畫在學(xué)案上。

設(shè)問：①Aa、Bb兩對等位基因是在什么分裂時期自由組合的？②兩對等位基因是由于什么原因自由組合的？③除了黑板上的組合方式，還有什么組合方式？（請在學(xué)案上畫出來）④基因自由組合的實質(zhì)是什么？（總結(jié)出自由組合定律的現(xiàn)代解釋）

設(shè)計說明：同樣也是利用剪紙的活動來模擬減數(shù)分裂過程，不同的是，由于有前一次的基礎(chǔ)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)到這種構(gòu)建模型的方法，教師可以讓每位學(xué)生獨立完成過程模型的構(gòu)建，并且可以進一步把它轉(zhuǎn)化為圖畫模型，呈現(xiàn)在學(xué)案上。此處學(xué)生不僅利用了實物模擬的物理過程模型，還利用了圖畫過程模型，鞏固和深化了物理模型構(gòu)建方法的學(xué)習(xí)。同時，又通過自己的構(gòu)建模型，獲得了相關(guān)知識。

6.教學(xué)反思

本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)利用了實物模擬、圖畫等物理過程模型的構(gòu)建。物理模型最顯著的特點是形象直觀，讓看不見摸不著的知識變得形象、具體，使學(xué)生從形象思維人手，降低了學(xué)習(xí)難度。本節(jié)課中學(xué)生通過實物演示的過程，很快理解等位基因分離、非等位基因自由組合的原因，以及能自由組合的非等位基因，并能自己初步總結(jié)出基因的分離和自由組合定律的實質(zhì)，不再像以前那樣似懂非懂的死記硬背，提高了學(xué)習(xí)興趣。

模型的建立過程實際上是一個科學(xué)探究的過程，在構(gòu)建模型時，學(xué)生在親歷思考和探究中完成知識體系的構(gòu)建，領(lǐng)悟到科學(xué)探究的方法。因此，教師利用模型進行探究性學(xué)習(xí)，能夠讓學(xué)生置身于探索科學(xué)現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的活動中，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究能力。

構(gòu)建模型的教學(xué)方式提高了學(xué)生在教學(xué)中的參與度，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性。模型建構(gòu)教學(xué)活動，是以學(xué)生為主體，以建構(gòu)模型為主線，讓學(xué)生去探索、交流和學(xué)習(xí)，所有的學(xué)生都積極參與其中。

通過建構(gòu)模型還可以讓學(xué)生在自主探究又合作交流的環(huán)境中進行學(xué)習(xí)，在培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，增強合作意識等方面都有重要意義。

因此，在教學(xué)中教師要善于運用模型構(gòu)建的教學(xué)方法，會達到事半功倍的效果。