模型建構(gòu)在高三生物復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用

李玲

摘要以高三一輪復(fù)習(xí)中減數(shù)分裂過程的建模教學(xué)為例，闡述復(fù)習(xí)課中如何通過模型建構(gòu)、模型再建和模型應(yīng)用等過程來突破教學(xué)中的難點。

關(guān)鍵詞模型建構(gòu) 減數(shù)分裂

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認知對象所做的一種簡化的描述。模型建構(gòu)（建模）是指運用模型方法把抽象、不可測的事實或過程借助身邊的材料、用具或者應(yīng)用數(shù)學(xué)方法、圖像、方程式等加以描述、概括總結(jié)的一種活動。教學(xué)中進行模型建構(gòu)，要在教師引導(dǎo)下，在學(xué)生已有的知識和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生針對某一具體的生物概念通過自己和同伴的努力去主動構(gòu)建模型。建模教學(xué)以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，強調(diào)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，使學(xué)生在建模的過程中進行探索、交流、合作、學(xué)習(xí)，從而主動獲取知識培養(yǎng)能力。不論是模型還是建模過程對生物學(xué)教學(xué)都有重要意義：建構(gòu)的模型可以使學(xué)生獲得與原型相關(guān)的知識；嘗試建模的過程可以使學(xué)生體驗建模的思維過程，領(lǐng)悟模型方法，學(xué)會獲取知識的方法。模型建構(gòu)的一般過程包括：模型準備→原型分析→模型建立→檢驗和修正模型→應(yīng)用模型。新課的建模教學(xué)一般側(cè)重引導(dǎo)學(xué)生通過思維和行動的建模過程，而高三復(fù)習(xí)中的建模教學(xué)還應(yīng)該在此基礎(chǔ)上進一步引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用模型來分析相關(guān)問題，使學(xué)生獲得對原型的更深刻認識。

教師在教學(xué)中利用模型建構(gòu)的方法來突破難點是一種有效的方法。減數(shù)分裂的內(nèi)容對學(xué)生構(gòu)建遺傳學(xué)知識體系有重要作用，是遺傳的細胞學(xué)基礎(chǔ)，其中減數(shù)分裂的過程是重中之重，是解決許多遺傳變異問題的根源。下面結(jié)合高三一輪復(fù)習(xí)中減數(shù)分裂過程的教學(xué)，來談?wù)剰?fù)習(xí)課中模型建構(gòu)的教學(xué)方法。

1模型初步建構(gòu)

減數(shù)分裂的動態(tài)過程是難以觀察到的，學(xué)生對動態(tài)過程的認知和記憶效果高于對文字和圖片的認知和記憶效果。所以在復(fù)習(xí)過程中，教師應(yīng)要求學(xué)生建構(gòu)減數(shù)分裂過程的動態(tài)模型。教師要求以四人學(xué)習(xí)小組為單位在課前開展建模過程。各學(xué)習(xí)小組的每位學(xué)生在課余時間利用切割好的不同粗細（代表染色質(zhì)和染色體）、不同顏色（代表染色體的來源——父方和母方）的卡紙條構(gòu)建減數(shù)分裂的動態(tài)模型，并與先前學(xué)過的有絲分裂過程進行對比。最終，每位學(xué)生都要能獨立演示減數(shù)分裂的過程動態(tài)模型并完成相應(yīng)的解說，通過小組成員的互助合作使得模型的初步建構(gòu)能夠落實到位。

2模型的修正

2.1精子的形成

課堂上，由一個學(xué)生小組上臺借助黑板演示課前構(gòu)建的減數(shù)分裂過程的動態(tài)模型：用課前小組合作學(xué)習(xí)時用過的卡紙條表示染色質(zhì)和染色體，同時用磁扣代表染色體的著絲點（磁扣可以將卡紙表示的染色質(zhì)或染色體固定在黑板上，而且也便于移動）。一位學(xué)生解說，另一位學(xué)生演示，并且要用粉筆在相應(yīng)位置上畫出細胞的細胞膜、細胞核、中心體等變化。其他小組成員認真聽講，及時指出演示小組存在的問題并在教師的引導(dǎo)和鼓勵下進行反思評價和修正，共同建構(gòu)出精子形成的動態(tài)模型。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生借助構(gòu)建的模型分析一個精原細胞和一個生物體產(chǎn)生的精子的染色體組成類型。

2.2卵細胞的形成

為了檢驗和鞏固上一教學(xué)環(huán)節(jié)的成果，教師再請另一學(xué)習(xí)小組在建構(gòu)的精子形成的過程動態(tài)模型的基礎(chǔ)上，演示卵細胞形成的動態(tài)模型；然后總結(jié)精卵形成的異同點；最后再引導(dǎo)學(xué)生借助模型來分析一個卯原細胞和一個生物體產(chǎn)生的卵細胞的染色體組成類型，并與精子進行對比。

這一環(huán)節(jié)中，教師采用小組合作構(gòu)建減數(shù)分裂的動態(tài)模型，能簡化且直觀地再現(xiàn)減數(shù)分裂的復(fù)雜過程，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中動手、動眼、動口、動腦，調(diào)動學(xué)生的多感官，使學(xué)習(xí)更有效果。小組成員在合作學(xué)習(xí)中能進行思想交流，在摸索中共同進步，對學(xué)習(xí)成果會有更深的感受和認識。建構(gòu)模型后，學(xué)生應(yīng)用模型來分析配子的染色體組成問題，培養(yǎng)了分析應(yīng)用能力。

3模型轉(zhuǎn)換

經(jīng)過課前的小組自主合作下的模型初步建構(gòu)和課堂中師生共同合作完成的模型修正，學(xué)生對減數(shù)分裂過程已經(jīng)有了一個直觀、感性的認識。為了進一步鞏固教學(xué)成果，使學(xué)生能認識到減數(shù)分裂的本質(zhì)，在這一環(huán)節(jié)中要求學(xué)生獨立構(gòu)建減數(shù)分裂過程的概念模型，此時教師輔以必要的引導(dǎo)：減數(shù)分裂過程分為幾個階段？各階段最核心的變化是什么？各階段細胞的名稱分別是什么？學(xué)生完成構(gòu)建后，教師通過投影展臺展示學(xué)生成果，師生共同修正。這樣通過過程動態(tài)模型轉(zhuǎn)換為概念模型，可以使學(xué)生的認識從感性上升到理性，抽象出減數(shù)分裂過程的本質(zhì)。

4模型再建

通過以上教學(xué)過程，學(xué)生已經(jīng)能認識到減數(shù)分裂過程最核心的變化。為了使學(xué)生能應(yīng)對與之相關(guān)的多種情境下的設(shè)問，教師還要再設(shè)置問題引導(dǎo)學(xué)生對減數(shù)分裂過程進行進一步分析和鞏固，使學(xué)生能靈活應(yīng)用所學(xué)知識來分析各種問題。如，教師要求學(xué)生完善圖1所示的人類精原細胞減數(shù)分裂中染色體組成變化的物理模型（在橫線上填相應(yīng)細胞名稱，在括號中填上相應(yīng)的染色體組成）。

5模型應(yīng)用

建模教學(xué)不能只以建構(gòu)出一個具體化的模型為目標，建模的初衷是應(yīng)用建構(gòu)的模型來分析相關(guān)問題。在這一環(huán)節(jié)中，教師要求學(xué)生在所建構(gòu)的減數(shù)分裂模型的基礎(chǔ)上，分析以下問題：

①總結(jié)減數(shù)分裂過程中染色體和DNA數(shù)目的變化規(guī)律，用曲線模型來表示。

②模擬以上減數(shù)分裂的染色體組成變化的物理模型，分析精原細胞有絲分裂各階段細胞中染色體組成，并與減數(shù)分裂對比。

③分析人類超雄個體（性染色體組成為XYY）形成的原因。

④基因型為AaXDy的精原細胞產(chǎn)生了一個AaX的精子，請結(jié)合減數(shù)分裂過程分析原因，并寫出另外3個精子的基因型。若上述精原細胞產(chǎn)生了一個AAaXD的精子，原因是什么？

⑤如何判斷配子中染色體數(shù)目異常是減數(shù)第一次分裂，還是減數(shù)第二次分裂異常導(dǎo)致的？

課后學(xué)習(xí)任務(wù)：小組合作學(xué)習(xí)，分析減數(shù)分裂中交叉互換和基因突變對產(chǎn)生配子的影響。

教學(xué)反思：減數(shù)分裂過程歷來是高三復(fù)習(xí)教學(xué)中的重點和難點。上述教學(xué)過程指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建減數(shù)分裂過程動態(tài)模型、概念模型和模型應(yīng)用，較好地突破了難點。在教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建模型，不但能使學(xué)生對學(xué)習(xí)對象有一個形象直觀的認識，還能促進學(xué)生的理性思考。同時建模的目的不僅僅是模型本身，只有在構(gòu)建模型的基礎(chǔ)上應(yīng)用模型分析問題，才能糾正學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問題和認識上的偏差，使學(xué)生對原型建立系統(tǒng)深刻的認識，最終能較好地分析和解決學(xué)習(xí)中遇到的各種問題，對所學(xué)知識進行遷移應(yīng)用。此外，復(fù)習(xí)課的建模教學(xué)過程也是一個任務(wù)和問題驅(qū)動的過程，能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，使教學(xué)目標落到實處，提高復(fù)習(xí)課的教學(xué)效果。