巧用生物模型，服務課堂教學

湯良文　許友義

摘 要：生物模型在生物教學中具有重要作用，通過模型教學能將抽象的內容具體化，把復雜的內容簡單化、系統化，有利于學生學習和理解，提高課堂教學效率。

關鍵詞：概念模型；物理模型；模型構建

一、利用概念模型對教學的重難點進行突破

生態系統的能量流動的過程是本節課要講的重點，涉及的概念比較多，如攝入的能量、同化的能量、流入下一級的能量，糞便中的能量。首先來分析教材中出現的概念模型即模型1（高中生物人教版教材必修3第94頁，圖5-6：能量流經第二營養級示意圖）。在教材中通過文字講述了能量如何由第一營養級流進第二營養級，在此就不再敘述。那么，能量又如何從第二營養級向后傳遞呢？教材上的描述是：能量流入第二營養級后，將發生圖5-6所示的變化（模型1）。能量在第三、第四營養級的變化，與第二營養級的情況大致相同。在這個模型的基礎上得出第二個模型（模型2：高中生物教材必修三第94頁，圖5-7：生態系統能量流動示意圖）。問題是在模型1中糞便的能量屬于第一營養級的能量，而遺體殘骸以及呼吸作用的能量屬于第二營養級的能量，然而在模型2中糞便的能量和遺體殘骸的能量合并在一起流向分解者，由于糞便中的能量和遺體殘骸的能量不屬于同一營養級的能量，所以在直接合并流向分解者的基礎上由模型1得到模型2，學生就很難理解，不利于教學。由于這是本節課的教學重點，結合書本上的這段文字和模型1得到一個新的模型（模型3）對該重難點進行突破。通過設置問題、引發教學思考：

模型3 概念模型

1.生產者被初級消費者攝入后表明能量就流入到第二營養級了嗎？

2.生產者的遺體殘骸屬于哪一級的能量？

3.初級消費者排出的糞便屬于哪一級的能量？

4.初級消費者的遺體、殘骸屬于哪一級的能量？

5.次級消費者的糞便又屬于哪一級的能量？

在這些問題的思考下，讓學生把同一級的能量進行合并，即①和②進行合并指向分解者，③和4進行合并指向分解者。這樣就很自然地得到課本第二個模型（模型2）。這也為學生進一步學習生態系統能量流動的特點打好基礎。

二、巧用模型對生物學科的基本原理進行分析

基因重組是生物變異的重要來源，主要包括兩個方面，一方面是發生在減數分裂的后期，隨著非同源染色體的組合，非同源染色體上的非等位基因自由組合；另一方面是發生在減數分裂四分體時期，位于同源染色體上的非等位基因隨著染色單體的交換而發生基因重組。對于后一種情況較為復雜，學生不容易理解，利用模型分析的方法可幫助學生更好地理解。

染色單體的交叉互換實質上就是基因所在的DNA發生了交換，這里從DNA分子水平解釋基因重組的過程，模型中僅涉及一對同源染色體上一對DNA分子，分析的是這對DNA分子上的兩對等位基因的重組過程。其模型分析如模型4所示。

模型4 物理模型

基于模型4的基礎上，設置問題，激發學生思考：

1.一個性原細胞經減數分裂形成多少配子，DNA的含量如何變化？

2.同源染色體的概念是什么？控制同一性狀的相同基因或等位基因存在同源染色體的什么位置？

3.一對同源染色體含幾條DNA分子，復制后一對同源染色體含幾條DNA？

4.同源染色體非染色單體的交叉互換會引起什么變化？從DNA分子上看，又發生怎樣的變化？

通過對問題的思考和模型的分析，學生很快就能夠理解同源染色體非染色單體的交叉互換會引起基因在染色體上的排列順序發生改變，實質上就是2個DNA分子交換一部分片段而導致基因在DNA上的排列順序發生改變。

三、利用概念圖對課本知識進行延伸和整合

如光合作用和呼吸作用的過程和原理是高中生物教學的重點和難點，如果不深入理解光合作用和呼吸作用的原理和過程，就沒有辦法理解光合作用和呼吸作用的影響因素和在生產生活中的應用，而這部分在高考中占有分數大，題型多。

利用概念模型進行教學有利于對光合作用和呼吸作用過程的深入理解，并在此基礎上認識光合作用和呼吸作用的關系，并間接的理解同化作用、異化作用的本質及相互關系。利用模型5概念模型進行教學能達到較好的效果。

模型5 概念模型

模型要點：

光合作用和呼吸作用各個階段的過程及其場所；光合作用和呼吸作用過程中O2和CO2的氣體交換過程；光合作用和呼吸作用過程中有機物的來源和去向；O2的產生部位和消耗部位；CO2的產生部位和消耗部位；能量代謝過程中能量的來源和去向。

設置問題、鞏固教學：

1.光合作用和呼吸作用各個階段的反應式怎樣，場所在哪兒？

2.在光合作用和呼吸作用的整個過程中，需要哪些條件？

3.O2和CO2的產生部位在哪？

4.光合作用過程中，光反應與暗反應有怎樣的關系？

5.光能通過哪些形式轉變為能夠被生物體用于各項生命活動的能量形式？

6.無機物轉化為有機物和有機物轉化為無機物分別在什么場所，這種轉化有什么意義？

7.物質轉變和能量流動有什么關系？

通過模型分析和設置問題系統地復習細胞能量代謝的相互關系，效果顯著。

編輯 楊兆東