模型構(gòu)建在高中生物自主性學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

唐媛媛

隨著生命科學(xué)的迅猛發(fā)展，生物學(xué)教學(xué)也隨之融入了許多研究生命本質(zhì)的問題，作為一門實(shí)驗性科學(xué)，教學(xué)活動中歷來強(qiáng)調(diào)教學(xué)的直觀性，需要充分利用教學(xué)手段如掛圖、幻燈片等來輔助教學(xué)。在抽象內(nèi)容的教學(xué)過程中借助模型進(jìn)行教學(xué)，不僅可達(dá)到非常好的直觀效果，而且激發(fā)學(xué)生的求知欲望。《高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》對該方法的應(yīng)用提出了更高的要求，如，在“課程設(shè)計思路”中要求“領(lǐng)悟假說演繹、建立模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用”“領(lǐng)悟系統(tǒng)分析、建立數(shù)學(xué)模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用”，在活動建議中列舉了八個與模型方法有關(guān)的探究活動。

一、模型構(gòu)建在生物學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用

在生物教學(xué)中，模型教學(xué)法是其中很重要的一種方法，建立模型能使抽象的知識內(nèi)容變得易于理解，增強(qiáng)學(xué)生的直觀感受，加快學(xué)生對知識的吸收與理解，高中生物教材必修三個模塊均加強(qiáng)了對學(xué)生模型方法的訓(xùn)練，不僅重視模型的使用，更要培養(yǎng)學(xué)生自主建模的能力。模型方法是以研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法，以簡化的形式再現(xiàn)原型的結(jié)構(gòu)、功能和聯(lián)系，是連接理論和應(yīng)用的橋梁。

高中生物教學(xué)中的模型有三種，分為物理模型、數(shù)學(xué)模型和概念模型。針對不同內(nèi)容特點(diǎn)設(shè)計模型建構(gòu)，如物理模型，通過一個實(shí)體結(jié)構(gòu)或者一種簡單的實(shí)物模型描述一個生物學(xué)概念或過程的模型，例如DNA分子雙螺旋模型、細(xì)胞結(jié)構(gòu)模型、有絲分裂中染色體的行為變化等。模型構(gòu)建有利于學(xué)生提升接受能力，提高感性認(rèn)識，同時使問題簡單化、形象化，在建模行程中還能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維。

二、在生物教學(xué)中開展自主性學(xué)習(xí)

自主性學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)了課程資源的充分利用和研究型學(xué)習(xí)的開展，我校開展“三自”教育以來，充分調(diào)動學(xué)生積極性，注重課前和課上學(xué)生的自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的設(shè)置，作為教學(xué)活動形式充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自覺意識和能動作用。為了使學(xué)生保持良好的學(xué)習(xí)動機(jī)，教師要對學(xué)習(xí)時間及進(jìn)度做出合理的計劃和安排，根據(jù)我校學(xué)生的實(shí)際情況制定學(xué)習(xí)方案，如課前設(shè)計講學(xué)稿，要求學(xué)生課前完成預(yù)習(xí)題，并提前閱讀課堂相關(guān)問題，帶著問題來學(xué)習(xí)新知。合理地選擇、使用多種學(xué)習(xí)資源，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在教學(xué)過程中保持高度的注意力，有效地參與學(xué)習(xí)交互活動。

三、結(jié)合模型構(gòu)建的生物自主性學(xué)習(xí)案例

1.主題教學(xué)選材。人教版必修二模塊《遺傳與進(jìn)化》第二章第一節(jié)“減數(shù)分裂和受精作用”建立在必修一模塊《分子與細(xì)胞》第六章內(nèi)容《細(xì)胞增殖》的基礎(chǔ)之上，學(xué)生已有染色體、細(xì)胞分裂、DNA數(shù)量變化等相關(guān)知識基礎(chǔ)，本節(jié)是對有絲分裂、生殖知識的延伸和拓展。減數(shù)分裂過程中染色體數(shù)目的變化以及染色體的行為,是本節(jié)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)內(nèi)容，學(xué)生對此處內(nèi)容的掌握程度直接關(guān)系到對遺傳定律、生物變異的真正理解和運(yùn)用。

《高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》中增加了“建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型的探究活動”，倡導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、體驗學(xué)習(xí)。模型建構(gòu)是知識內(nèi)化的過程，有利于學(xué)生直觀學(xué)習(xí)和掌握減數(shù)分裂中染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)目的變化，可幫助學(xué)生理解減數(shù)分裂的過程。

在此節(jié)課的教學(xué)設(shè)計中，我設(shè)置三次模型建構(gòu)，層層突破教學(xué)難點(diǎn)。通過手工制作使學(xué)生更有效地參與染色體結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，采用錄像播放學(xué)生角色扮演構(gòu)建減數(shù)分裂中染色體變化的過程，使學(xué)生理解減數(shù)分裂過程中一對同源染色體的變化，再通過學(xué)生自己嘗試模型建構(gòu)來模擬減數(shù)分裂的過程。

2.課前準(zhǔn)備過程。精子的形成過程是微觀抽象的連續(xù)變化的動態(tài)過程，過程復(fù)雜，概念較多，給學(xué)生準(zhǔn)確認(rèn)知帶來困難，因此，在課前師生都要進(jìn)行比較充分的準(zhǔn)備，準(zhǔn)備工作如下。

（1）手工制作模型。學(xué)生課前分為6組，每組8名同學(xué)，準(zhǔn)備10cm、15cm的鋁線各四根，吸鐵石4個，組成一套，課上制作同源染色體結(jié)構(gòu)。結(jié)合教材關(guān)于同源染色體的敘述編寫手工制作方法的文字說明，并在說明中提出思考題，讓學(xué)生帶著問題動手構(gòu)建模型。

（2）角色扮演模擬染色體的行為。挑選6名已經(jīng)學(xué)習(xí)過減數(shù)分裂的同學(xué)通過肢體動作設(shè)計模擬減數(shù)分裂過程中一對同源染色體行為變化過程。明確肢體動作代表的結(jié)構(gòu)含義，四名同學(xué)代表染色單體，兩名同學(xué)負(fù)責(zé)牽引紡錘絲。編排熟練后進(jìn)行錄像，并增加配音加強(qiáng)觀看者的理解。

3.課堂分組活動。

（1）模擬細(xì)胞分裂前期染色質(zhì)高度螺旋形成染色體。引導(dǎo)學(xué)生閱讀活動說明按要求，把手工材料鋁線制作成染色體結(jié)構(gòu)，通過模型制作模擬間期染色體的形態(tài)變化，同時閱讀問題：中央的吸鐵石代表什么結(jié)構(gòu)？學(xué)生通過分組構(gòu)建模型，協(xié)力合作，討論困惑之處，既動手又動腦，增強(qiáng)了學(xué)生的溝通交流能力，提高了學(xué)習(xí)興趣。

（2）觀看學(xué)生角色扮演減數(shù)分裂的視頻。學(xué)習(xí)了四分體和同源染色體的概念后，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)一對同源染色體在減數(shù)分裂過程中的變化。播放通過角色扮演減數(shù)分裂過程中一對同源染色體的變化視頻錄像，學(xué)習(xí)減數(shù)分裂過程的變化，通過觀看視頻中的模擬過程，學(xué)生認(rèn)識到除了手工，也可以通過肢體活動構(gòu)建模擬過程，拓展了對構(gòu)建模型的思維認(rèn)識，從而自己在腦中構(gòu)建染色體的行為變化。

（3）模擬兩對同源染色體在減數(shù)分裂過程中的行為變化。組長閱讀每組的活動說明，給小組成員明確合作任務(wù)：利用已手工制作好的兩對同源染色體在細(xì)胞模型圖紙上模擬減數(shù)分裂過程中兩對同源染色體的行為變化，相互討論提出猜想，用手中的染色體模型大致模擬自己所猜想的分裂過程。

模擬結(jié)束后，由每小組派代表完成本組的減數(shù)分裂一個時期的展示任務(wù)，黑板上展示出減數(shù)分裂6個重要時期的染色體行為特征，直觀體現(xiàn)減數(shù)分裂過程染色體的行為和數(shù)量變化，由學(xué)生總結(jié)兩對同源染色體在減數(shù)分裂過程中非同源染色體的變化規(guī)律。

通過自主學(xué)習(xí)過程中分組探究學(xué)習(xí)，學(xué)生自己動手制作模型，觀看學(xué)習(xí)過減數(shù)分裂的同學(xué)的模型構(gòu)建過程，感官上理解染色體形態(tài)變化的抽象過程，培養(yǎng)了學(xué)生小組合作的精神、動手能力、判斷能力和語言表達(dá)能力，這樣的課堂教學(xué)使學(xué)生對生物學(xué)習(xí)產(chǎn)生新鮮感，增強(qiáng)課堂注意力和學(xué)習(xí)新知的興趣、主動性，較好地改善了以往抽象知識讓學(xué)生難以接受的情況，給學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了廣闊的空間，給課堂教學(xué)帶來了生機(jī)，使學(xué)生在動手動腦過程中更扎實(shí)、有效地掌握生物學(xué)科知識。