模型制作：提高學生思維探究能力

羅鳳芳

摘 要：通過以“噬菌體侵染大腸桿菌實驗”制作模型為例，從提出問題、操作流程和實踐思考三個方面，談高中生模型制作的實踐和思考。同時可以促進教學質(zhì)量的提高和素質(zhì)教育的實現(xiàn)，還可以提升高中生探究思維能力。

關(guān)鍵詞：模型制作過程;探究思維;“噬菌體侵染大腸桿菌實驗”

一、提出問題

建構(gòu)模型是現(xiàn)代生物科學研究的重要方法。模型制作是對高中生物教學中的問題進行抽象處理的學習方法，利用模型可以揭示原型的形態(tài)、特征、本質(zhì)和規(guī)律，是邏輯方法的一種簡化形式[1]。但是在實際教學中學生制作模型的頻率并不高，原因有兩方面：一是教師只注重有關(guān)生物學知識的教學，在短時間內(nèi)提高學生成績，忽略了對學生探究思維能力的訓練，同時也忽略了對模型制作的引導和指導;二是學生不能掌握已學模型特點、抓不住問題本質(zhì)、缺少模型制作方法、制作模型不主動等。

二、制作流程

在模型制作活動中，學生需要運用已有知識進行假設、模擬、實驗、觀察和對比及歸納與演繹，將復雜的事物進行簡化，將抽象的概念形象化、具體化，總結(jié)事物的本質(zhì)屬性。結(jié)合新課標倡導的探究性學習的理論，引導學生參與，并在探索中感悟模型制作的方法，可以使其獲得收集和處理信息的能力，實現(xiàn)創(chuàng)新精神的形成和實踐能力的養(yǎng)成。

（一）制作之前

噬菌體侵染細菌的實驗是一個探究性實驗，課堂教學應當以探究為主線進行。

第1步：導入新課。艾弗里轉(zhuǎn)化實驗所提取的DNA純度雖然非常高，但仍然含有極少量的蛋白質(zhì)，這也是當時引起不少科學家質(zhì)疑的原因所在。還有沒有更具說服力的方法來證明DNA是遺傳物質(zhì)呢？由此導入赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌的實驗。首先介紹噬菌體的相關(guān)知識。著重比較噬菌體的兩種重要的化學成分蛋白質(zhì)和DNA在元素組成方面的差異，為后面放射性同位素標記做準備。

第2步：推測噬菌體侵入細菌方式。交代噬菌體的生活方式是細胞內(nèi)寄生。并提出問題：噬菌體是怎樣進入大腸桿菌體內(nèi)的？讓學生一起分組討論并推測可能的形式，討論結(jié)果可能有3種：第1種是只注入蛋白質(zhì)不注入DNA，第2種是只注入DNA不注入蛋白質(zhì)，第3種是同時注入蛋白質(zhì)和DNA。由此提出：怎樣知道是噬菌體的蛋白質(zhì)還是DNA注入細菌體內(nèi)呢？都是肉眼觀察不到的生物，讓學生自由討論，并回顧高一學習的實驗真核細胞中分泌蛋白的合成、運輸與分泌過程，激發(fā)學生思維的拓展，知識點的遷移，從而提出用放射性同位素標記法。

第3步：探究檢測方法。噬菌體侵染大腸桿菌時，究竟是注入了DNA還是蛋白質(zhì)，還是同時注入了蛋白質(zhì)和DNA，用什么方法進行檢測呢？讓學生自由討論，并提出實驗思路和操作方法。教師適時引導點撥，并匯總學生的意見，形成方案：分別用放射性元素35S標記噬菌體的外殼蛋白質(zhì)，用放射性同位素32P標記噬菌體的DNA，然后分別侵染細菌，再通過攪拌離心的方法分離上清液（噬菌體）和沉淀物（細菌），注入細菌內(nèi)的噬菌體物質(zhì)隨細菌沉淀在試管的底部，未注入細菌內(nèi)的噬菌體物質(zhì)則留在上清液中，其后分別檢測上清液和沉淀物的放射性即可。

（二）制作之中：預期檢測結(jié)果

講到這里學生有些不好理解，我們可以借助構(gòu)建模型清晰表達出剛才的要點分析。每組學生手里有三種顏色的彩紙，統(tǒng)一規(guī)定白色的彩紙表示未標記的噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA，黃色的彩紙代表放射性同位素35S標記噬菌體的外殼，青色的彩紙代表放射性同位素32P標記噬菌體的DNA。小組合作，模擬噬菌體侵染細菌的實驗。

學生通過動手動腦、親身實踐、真切體驗、充分感知，真正明白模型制作不僅能簡單地揭示規(guī)律，更重要的是了解探究過程需要不斷修正、完善和發(fā)展，掌握科學探究活動的嚴謹性和科學性。

（三）制作之后：分析實驗結(jié)果并得出實驗結(jié)論

教師展示1952年赫爾希和蔡斯利用放射性同位素標記法完成噬菌體侵染大腸桿菌的實驗過程圖，由此看出，赫爾希和蔡斯實驗結(jié)論支持第二組預期實驗，即噬菌體侵染大腸桿菌時只將DNA注入大腸桿菌體內(nèi)，沒有將蛋白質(zhì)注入大腸桿菌體內(nèi)，所以DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。

三、實踐思考

（一）知識與技能有機融合

盡管制作模型會耗費較多的時間和精力，但這一過程讓學生對抽象的生物學知識有了直觀的認識和體會，激發(fā)創(chuàng)作和制作的欲望，使基礎知識與動手操作有機結(jié)合，既利于理解生物學知識，又提高了制作技能，便于幫助學生尋找解決問題的途徑與方法。

（二）模型與知識點的遷移

引導學生利用生物學基本概念和原理制作模型，對原事物進行模型構(gòu)建，有利于揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)，也有利于學生深刻理解感性材料，體驗到平常肉眼無法觀察到的生物學現(xiàn)象，加深對事物的理解，高度概括和抽象出生物學規(guī)律，這一構(gòu)建過程實際上就是揭示、理解和探索規(guī)律的過程。

編輯 張俐麗