小模型，大能量；多動手，巧學習

李淑真

摘要：本文總結了模型建構在人教版高中生物中的相關內容，并以制作真核細胞三維結構模型和改良染色體模型為例，思考模型建構在高中生物教學中的意義與價值。

關鍵詞：模型建構；高中生物；染色體教具；細胞模型

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：B文章編號：1672-1578（2018）18-0138-02

模型建構簡稱建模，是指在問題情境中形成符號、實體或抽象表征的過程和產物。建模是一個動態的、復雜的及循環反復的過程，包括模型建構、模型評價、模型使用及模型修正等。模型的種類主要有：尺度模型、類比模型、圖像和符號模型、數學模型和概念—過程模型等。高中生物知識從宏觀的生態系統到微觀的細胞、染色體、基因，以及生理過程中涉及動態變化，抽象復雜，不易理解。這時能直觀描述和解釋事物內外特征的模型就非常重要了。

1.人教版高中教材模型建構內容

高中生物必修1到3的課本中涉及的模型建構較多，共8個，需要學生動手完成的就有6個。歸納如下：

1.1必修1分子與細胞。

第3章《細胞的基本結構》嘗試制作真核細胞的三維結構模型；第4章第2節《生物膜的流動鑲嵌模型》利用廢舊物品制作生物膜模型。這兩個都屬于尺度模型，通過制作細胞膜和真核細胞的模型，學生能更清楚地理解細胞膜、細胞核及各個細胞器的結構及功能。

1.2必修2遺傳與進化。

第2章第1節《減數分裂和受精作用》建立減數分裂中染色體變化的模型。書本采用的是橡皮泥，筆者對染色體教具進行改良，方便教學；第3章第二節《制作DNA雙螺旋結構模型》，通過制作該模型，加深DNA分子結構的認識；前兩者屬于尺度模型，而在第7章第1節《現代生物進化理論的由來》一節中“達爾文自然選擇學說的解釋”則屬于典型的概念—過程模型，該模型清晰地體現達爾文自然選擇學說內部的關系。

1.3必修3穩態與環境。

第2章第2節《動物和人體生命活動的調節》建立血糖調節的模型。通過構建血糖模型，理解胰島素和胰高血糖素維持血糖平衡的機制、拮抗機制和反饋調節；第4章第2節《種群數量變化》構建“J”和“S”型增長數學模型。根據一個細菌產生的后代在不同時間的數量，以時間為橫軸，細菌數量為縱坐標，畫出細菌的種群增長曲線。數學模型更能直觀地體現出種群數量增長的增長趨勢，幫助學生更好地理解兩種增長方式的特點。在第5章第一節《生態系統的結構》書本呈現的生態系統結構模型屬于概念—過程模型，該模型揭示了生態系統各個成分的內部關系，更直觀地體現生態系統是一個統一的整體。

由此可見模型構建在高中教學中的重要地位，但由于高中面臨高考升學壓力，課堂時間有限，制作模型耗費時間，花費成本也大，模型教學經常被一線的老師忽視。其實小模型中蘊含著大能量，學生在動手的過程中，獲得的知識與能力遠比死記硬背知識點更多。筆者是一個剛剛接觸高中教學的青年教師，在這幾年的教學中也對模型構建進行了一些實踐，希望能以不多的經驗，為老師們提供一點借鑒。

2.課余時間構建細胞模型

必修1第3章細胞的基本結構涉及非常多的亞顯微結構，如細胞核、葉綠體、線粒體等多種細胞器，單純地講授課本知識，對于學生真正理解真核細胞的結構較困難。為了解決時間問題，筆者采用年級競賽的方式進行細胞模型的構建。材料自選，一人或多人組團，評選出一二三等獎。學生的參與積極性很高，總共收到60多件作品，參與了達66%。作品使用的材料也非常多：各種豆類、橡皮泥、泡沫、紙板等，學生的動手能力超乎想象，制作的模型科學性強、精致美觀。生物組內還對獲獎的作品進行年段展示，通過該競賽，不僅激發了學生學習生物的積極性，而且學生也無形中也加深了對細胞各個結構的了解。

除了用各種材料制作細胞尺寸模型，在細胞器這一節的教學中，以四人為一組，各代表一種細胞器，教師課前分發牛皮紙，學生課前制作細胞器海報，課中進行介紹，效果非常好。在細胞核中教學中，發動學生利用3D打印技術制作細胞核模型，課上對細胞核的結構及3D打印技術進行介紹，實現科學技術與社會的STS教育理念。

3.創新改良染色體模型

3.1選擇材料。

必修2課本建議使用橡皮泥制作染色體模型，優點是可模擬四分體時期姐妹染色單體交叉互換，取材方便；缺點在于課上制作染色體耗時長，學生活動不好控制，材料成本也高。筆者對模型進行改良，采用織帶、圖釘和廢棄紙箱作為材料。織帶顏色粗細多樣，制作時間短，價格低廉，利用廢舊紙板節約環保，還能提高學生環保意識。

3.2制作模型。

用剪刀直接減取織帶，不同長度大小的織帶代表不同的染色體，而大小形態相同，顏色不同則代表同源染色體。采用紅色（代表來自父方）和黃色（代表來自母方）兩種顏色，大紅、大黃、小紅、小黃兩對染色體，方便學生理解。圖釘釘在織帶上代表著絲點，也方便固定。廢棄的紙箱制作紙板，節約方便，又有一定的厚度，使圖釘能夠固定。

該模型不用貼紙，取材簡便，節約了時間和金錢成本，節約更多的時間在染色體行為的模擬活動上。

3.3使用方法——以減數分裂為例。

果蠅體細胞和配子的染色體圖導入，設問：（1）配子與體細胞的染色體有什么區別？（2）配子細胞是有絲分裂產生的嗎？激發質疑，引發猜想，師生作出推理得出：配子的形成染色體數目減半，即減數分裂。

以填空的方式強調減數分裂的概念。以概念圖的方式介紹精子形成的大致過程和各個細胞的名次：精母細胞、初級精母細胞、次級精母細胞，精細胞和精子。

模型建構同源染色體的概念。展示單條織帶：大紅和大黃形態大小相同，一條來自父方，一條來自母方，稱為同源染色體。提問：這個精原細胞有幾對同源染色體？小組動手并展示。教師接著出示復制后的大紅和大黃，提問：復制后的這兩條染色體還屬于同源染色體嗎？辨析完同源染色體，用課件的方式介紹減數第一次分裂前期的特征：同源染色體配對（聯會），四分體，交叉互換。講解后，四人小組動手并展示。教師講授減數第一次分裂中期、后期、末期的特點后，小組合作建模，模擬減數第一次分裂的過程，并用語言描述。挑選2個小組進行模型展示，班級同學進行評價，通過一遍教師講授，一遍小組合作，一次聽同學展示描述，一次評價，學生在無形中牢固地掌握了減數第一次分裂的過程，并在這個動手過程中，輕松巧妙地提高了思辨、小組合作、語言表達等各項綜合能力。

學生據課本圖使用模型模擬減數第二次分裂的過程，并上臺展示。教師進一步點評修正。播放減數分裂的動畫將減數分裂的過程聯系起來。最后通過拼圖游戲，讓學生將各個時期的細胞進行排序，進行鞏固。

在精子減數分裂的這一課中，染色體模型發揮著非常重要的作用，將抽象的復雜的染色體行為化為具向的簡單的模型表示。在模型建構的過程中，內化知識，提升能力。可謂是：小模型，大能量；多動手，巧學習。

4.建構教學的小思

在進行了幾次模型建構活動后，筆者認為要運用好模型幫助教學，還是要從建模的目的出發：建模不止是為了手工制作，而是為了幫助思考、表達與交流觀點。所以在建模教學中要基于真實的問題情境來制作模型。在過程中，要有學生表達、描述、推理的機會，制作出的模型不一定完美，還要激發學生評價、修改模型的意識。最后要將模型和建模知識有效地融入學生的經歷和實踐中，才能真正發揮模型的最大能量。

參考文獻：

[1]吳興芳.“減數分裂”一節的教具制作及教學.生物學教學.39（4）：44-45，2014.02.

[2]胡國勝.“減數分裂中的染色體行為”一節的教學設計.生物學教學.39（4）：30-32，2014.02.