構(gòu)建生物模型 開(kāi)啟智慧之門

龔玉紅

生物模型設(shè)計(jì)與制作評(píng)比展示活動(dòng)為學(xué)生提供了主動(dòng)學(xué)習(xí)、積極探索、動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，是開(kāi)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(yùn)用模型演示生物知識(shí)的過(guò)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(dòng)手和動(dòng)腦，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。那么初中生物課如何進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，使學(xué)生動(dòng)起來(lái)呢？朝陽(yáng)區(qū)舉辦的生物模型設(shè)計(jì)與制作活動(dòng)為解決這一問(wèn)題提供了新思路，學(xué)生在制作生物模型時(shí)，手腦并用，對(duì)改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、加深對(duì)知識(shí)的記憶和理解、培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和立體形象思維等方面都起到了很好的推動(dòng)作用。

針對(duì)初中學(xué)生，要在活動(dòng)前進(jìn)行培訓(xùn)，對(duì)活動(dòng)的目的、意義、要求、選題范圍、時(shí)間限制、獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)定等進(jìn)行說(shuō)明，特別是構(gòu)建模型的步驟和要求要作詳細(xì)說(shuō)明，使學(xué)生對(duì)于設(shè)計(jì)和制作生物模型心中有數(shù)。以下是設(shè)計(jì)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(xiàng)或多項(xiàng)進(jìn)行生物模型的設(shè)計(jì)和制作。

掌握原理：首先要弄清楚模型所代表的知識(shí)、過(guò)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(hào)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(diǎn)。

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

修飾完善：對(duì)照原理查驗(yàn)所構(gòu)建的草圖，確保其科學(xué)性，然后進(jìn)一步修飾完善，力求規(guī)范、簡(jiǎn)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(bǔ)充詮釋：填寫說(shuō)明表，對(duì)一些模型要添加必要的文字說(shuō)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(dòng)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(jì)和制作活動(dòng)帶來(lái)的啟示

開(kāi)發(fā)智力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力

生物模型設(shè)計(jì)和制作是學(xué)生思維認(rèn)知上的物化過(guò)程，既動(dòng)手又動(dòng)腦，是一個(gè)創(chuàng)造的過(guò)程，在建構(gòu)中實(shí)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(dòng)態(tài)模型”（圖見(jiàn)第24頁(yè)），通過(guò)1根塑料管和1個(gè)塑料袋，形象地展現(xiàn)了肱二頭肌的收縮和舒張過(guò)程，同時(shí)又在前臂頂端用輕黏土捏制出1個(gè)緊握的拳頭，還很美觀。學(xué)生在感悟中提到“體會(huì)到了發(fā)明創(chuàng)造的樂(lè)趣”。從這一點(diǎn)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(dòng)機(jī)

生物模型制作活動(dòng)是一種全新的探究式學(xué)習(xí)形式，學(xué)生在制作過(guò)程中表現(xiàn)出很強(qiáng)的探究欲望，特別是在完成生物模型建構(gòu)之后，學(xué)生會(huì)有喜悅感、自豪感，激發(fā)出對(duì)學(xué)習(xí)的興趣，進(jìn)而會(huì)轉(zhuǎn)化為良好的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。一些原本上課聽(tīng)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(dòng)中。有一個(gè)學(xué)困生在這次活動(dòng)中積極找材料，利用鞋墊、毛線、橡皮泥制作了草履蟲(chóng)的結(jié)構(gòu)模型（圖1）。他在感悟中寫到：“這一次活動(dòng)，讓我的動(dòng)手能力變強(qiáng)了。我以前不太喜歡生物，但通過(guò)做模型的活動(dòng)，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(dòng)感悟中寫到：“制作模型一定要科學(xué)、真實(shí)、細(xì)致，使我知道處事要腳踏實(shí)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(huì)一事無(wú)成?！备嗟暮⒆釉诨顒?dòng)即將結(jié)束時(shí)還會(huì)問(wèn)：“以后還有這樣的活動(dòng)嗎？”

豐富生物教學(xué)資源，在教學(xué)中更容易突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)

我選擇科學(xué)性和準(zhǔn)確性強(qiáng)并且美觀的生物模型保留下來(lái)，補(bǔ)充到生物實(shí)驗(yàn)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(shí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)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(yùn)動(dòng)是重點(diǎn)和難點(diǎn)，學(xué)生對(duì)于“是吸氣導(dǎo)致胸廓擴(kuò)大還是胸廓擴(kuò)大導(dǎo)致吸氣”這一難點(diǎn)出現(xiàn)理解性錯(cuò)誤。這時(shí)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(diǎn)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(dòng)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(yùn)動(dòng)的過(guò)程：隨著“膈肌”的收縮、舒張，“胸腔”容積擴(kuò)大、縮小，最終導(dǎo)致“肺”的擴(kuò)張、回縮，引起吸氣、呼氣。這一難點(diǎn)在輕松、歡快的環(huán)境中得以突破。

初中《生物》第3冊(cè)第10章第1節(jié)“生物的有性生殖”中，綠色開(kāi)花植物的雙受精過(guò)程是重點(diǎn)和難點(diǎn)。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(guò)程簡(jiǎn)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(kāi)花植物的雙受精過(guò)程，并通過(guò)自己的語(yǔ)言把整個(gè)過(guò)程描述出來(lái)，教學(xué)重點(diǎn)突出了，難點(diǎn)也迎刃而解了。

在學(xué)習(xí)動(dòng)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(shí)時(shí)，我都安排學(xué)生自帶橡皮泥建構(gòu)動(dòng)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(diǎn)。然后分工制作不同的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，最后展示評(píng)比，找出優(yōu)缺點(diǎn)，并進(jìn)行適當(dāng)修改。建構(gòu)模型既加深了對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，也更有利于教師很好地考查學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解程度。

加深對(duì)知識(shí)的記憶和理解，糾正認(rèn)知錯(cuò)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(guò)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(yàn)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(duì)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(shí)和圖片建構(gòu)模型使之實(shí)物化、立體化、擴(kuò)大化，而且能將各部分結(jié)構(gòu)明確地表示出來(lái)，形象且直觀，從而加深對(duì)知識(shí)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(shí)，同時(shí)有助于學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)模型解決生物學(xué)問(wèn)題，糾正一些錯(cuò)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(méi)體現(xiàn)出來(lái)，經(jīng)過(guò)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(duì)的位置？？在反復(fù)修改的過(guò)程中，糾正了學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)過(guò)程中出現(xiàn)的科學(xué)性錯(cuò)誤，明確了生物體結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系。

建立知識(shí)間的橫向聯(lián)系

任何知識(shí)結(jié)構(gòu)都不是孤立存在的，特別是在制作生物模型的過(guò)程中，要將生物知識(shí)和其他學(xué)科知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，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(yùn)動(dòng)模型（圖見(jiàn)第24頁(yè)）利用氣壓原理完成動(dòng)態(tài)演示過(guò)程，這都是將生物知識(shí)和物理知識(shí)相聯(lián)系，也為學(xué)生學(xué)習(xí)物理打下一個(gè)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(shí)和勞技課的縫紉技能有機(jī)結(jié)合起來(lái)，看似簡(jiǎn)單的縫縫補(bǔ)補(bǔ)，在學(xué)生的手下卻變成了美麗生動(dòng)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(shí)

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(qiáng)，材料來(lái)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(lái)的，而生物進(jìn)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(shí)，使他們認(rèn)識(shí)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(guò)程是一個(gè)主動(dòng)探究的過(guò)程，是開(kāi)發(fā)學(xué)生智慧的有效途徑，既需要生物學(xué)知識(shí)作支撐，又需要?jiǎng)邮趾蛣?dòng)腦，學(xué)生身臨其境，探索其中體驗(yàn)創(chuàng)造的樂(lè)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。