模型構(gòu)建在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐研究

吳朝娟

摘 要：高中生物是一門兼容文理兩科特性的以實(shí)驗(yàn)為主的自然學(xué)科，有些知識(shí)需要硬性記憶，有些知識(shí)需要采用靈活思維方法記憶。模型構(gòu)建是新課改中提出的一種教學(xué)手段，生物教師可以采用模型構(gòu)建教學(xué)方法將課本中一些概念、原理或者實(shí)驗(yàn)步驟等形象地展現(xiàn)出來，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和解題能力。

關(guān)鍵詞：高中生物;模型構(gòu)建;應(yīng)用;實(shí)踐

隨著新課改不斷推進(jìn)，一些新穎的教育教學(xué)理念如雨后春筍般出現(xiàn)在廣大教育工作者眼前，其中模型構(gòu)建法深得大家青睞，被廣泛應(yīng)用在教學(xué)中。高中生物教師不僅可以通過在課堂中帶領(lǐng)學(xué)生共同構(gòu)建模型，使其在動(dòng)手操作過程中提升創(chuàng)新能力，還可以通過將提前制作好的或者課本上的模型圖展示給他們，使之能夠快速理解生物概念，提高學(xué)習(xí)效率。在本文中，筆者根據(jù)多年高中生物教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，就模型構(gòu)建在高中生物教學(xué)中的意義以及如何將模型構(gòu)建與課堂教學(xué)巧妙地結(jié)合在一起進(jìn)行闡述。

一、模型構(gòu)建在高中生物教學(xué)中的意義

在生物學(xué)中，模型既可分為靜態(tài)與動(dòng)態(tài)模型，也可分為物質(zhì)模型與思維模型，具有抽象性、相似性和可驗(yàn)證性特點(diǎn)，能夠?qū)?fù)雜的概念與原理簡單化，其教學(xué)意義表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（一）促進(jìn)學(xué)生形成清晰的生物概念

概念是高中生物教學(xué)中必不可少的教學(xué)內(nèi)容，是使用生物學(xué)語言描述抽象出來的生物現(xiàn)象或者事物變化本質(zhì)的一種方法。高中生在學(xué)習(xí)生物概念時(shí)，時(shí)常對一些不常見或者第一次接觸到的概念理解起來較為困難，生物模型能夠?qū)⒏拍钚蜗蟮卣故境鰜?，幫助學(xué)生快速地理解，化解教學(xué)重難點(diǎn)，提高其學(xué)習(xí)效率。

（二）提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)

創(chuàng)新意識(shí)是高中生必備的科學(xué)素養(yǎng)之一，生物教師在課堂中不僅要將生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)傳授給他們，還要使其在學(xué)習(xí)過程中提升創(chuàng)新力，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。學(xué)生可以通過在課堂中利用現(xiàn)有材料針對生物學(xué)原理或者現(xiàn)象進(jìn)行模型構(gòu)建，在建構(gòu)模型過程中鍛煉思維的深刻與靈活性，同時(shí)提升創(chuàng)新意識(shí)。

（三）培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神

學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)，不僅需要掌握生物知識(shí)，還要學(xué)習(xí)科學(xué)家創(chuàng)新精神。高中生物教師在教學(xué)中通過展示出科學(xué)家研究出來的生物學(xué)模型，使其根據(jù)生物模型快速理解生物現(xiàn)象同時(shí)感受到科學(xué)家探究模型過程的艱辛，進(jìn)而培養(yǎng)其科學(xué)精神，提升生物素養(yǎng)。

二、模型構(gòu)建在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐

高中生物課本中許多章節(jié)是按照從易到難、從簡單到復(fù)雜的過程設(shè)置的，教師在教學(xué)中不僅要遵從學(xué)生身心發(fā)展特點(diǎn)制定詳細(xì)的教學(xué)計(jì)劃，還要借助構(gòu)建模型完成教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生根據(jù)模型進(jìn)行分析和理解生物知識(shí)，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效率，下面以在課堂中構(gòu)建減數(shù)分裂過程中染色體變化模型和染色體變異模型為例進(jìn)行闡述。

（一）建構(gòu)減數(shù)分裂過程中染色體變化模型

減數(shù)分裂相對于有絲分裂來說難度較大，學(xué)生理解起來較為困難，教師想要提高課堂教學(xué)效率，使其熟練掌握減數(shù)分裂各個(gè)過程中染色體變化情況，首先需要帶領(lǐng)他們觀看減數(shù)分裂視頻，然后以問題為主線，引導(dǎo)其思考和推理減數(shù)分裂過程，最后要求其根據(jù)現(xiàn)有材料構(gòu)建減數(shù)分裂模型，模擬減數(shù)分裂全過程，增強(qiáng)課堂趣味性同時(shí)提升了教學(xué)質(zhì)量。

一上課，教師在講授完受精作用知識(shí)點(diǎn)后問道：“哪位同學(xué)可以復(fù)述一下精子和卵細(xì)胞形成的過程？”一學(xué)生道：“一個(gè)精原細(xì)胞經(jīng)過DNA復(fù)制后成為一個(gè)初級精母細(xì)胞，初級精母細(xì)胞同源染色體進(jìn)行聯(lián)會(huì)、交叉互換與分離形成兩個(gè)次級精母細(xì)胞，完成減數(shù)第一次分裂，然后，兩個(gè)次級精母細(xì)胞經(jīng)過著絲點(diǎn)分裂和姐妹染色單體分離形成四個(gè)精細(xì)胞，最后變形為四個(gè)精子。”教師隨即播放精子、卵細(xì)胞形成過程和受精作用視頻，使學(xué)生清晰地觀察到各個(gè)階段染色體變化情況，并說道：“同學(xué)們接下來以小組為單位，利用紅色和綠色兩種橡皮泥，模擬精子形成過程中染色體變化情況?！睂W(xué)生立即行動(dòng)起來，分別準(zhǔn)備了四條紅色和綠色染色單體，兩長兩短，并將顏色和長度相同的橡皮泥交叉黏在一起，模擬減數(shù)第一次分裂前期同源染色體兩兩配對、中期兩對同源染色體排列在赤道板兩側(cè)、后期染色體分離移向兩側(cè)，減數(shù)第二次分裂前期次級精母細(xì)胞中兩條非同源染色體在同一個(gè)精母細(xì)胞中、中期每條染色體著絲點(diǎn)擺放在赤道板上、后期姐妹染色單體移向兩極形成精細(xì)胞。教師在學(xué)生構(gòu)建染色體變化模型后，將其中一組學(xué)生制作模型過程呈現(xiàn)在大屏幕中帶領(lǐng)他們重溫構(gòu)建模型過程，提高其學(xué)習(xí)興趣。

生物教師在課堂中要求學(xué)生以小組為單位構(gòu)建精子減數(shù)分裂過程各個(gè)階段染色體變化模型，不僅能夠激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，還能夠提高其動(dòng)手操作能力和想象力，使其在構(gòu)建模型中掌握減數(shù)分裂過程中染色體變化情況，提高學(xué)習(xí)效率。

（二）構(gòu)建染色體變異模型

眾所周知，基因突變和基因重組，人們通過顯微鏡無法觀察到，教師在講授這兩個(gè)概念時(shí)通常將堿基序列和基因自由組合清晰地呈現(xiàn)在課堂中，使之觀察到其中變化。染色體變異則可以通過顯微鏡觀察到，但是課堂中帶領(lǐng)學(xué)生使用顯微鏡觀察染色體變異基本實(shí)現(xiàn)不了，教師在教學(xué)時(shí)通常會(huì)先將缺失、重復(fù)、倒位、易位、染色體組數(shù)目變異的概念一一講述給他們，然后使其根據(jù)自己的理解構(gòu)建染色體變異模型，加深對結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異的認(rèn)知。

一上課，教師道：“同學(xué)們我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了兩種可遺傳變異基因突變和基因重組，這兩種變異在顯微鏡下不能直接觀察到，今天我們來學(xué)習(xí)第三種可遺傳變異，也就是染色體變異，下面大家一起來看一段視頻。”學(xué)生仔細(xì)觀察了視頻，說道：“原來貓叫綜合征是由于第五號染色體短臂缺失造成的！”教師道：“同學(xué)們觀察的非常仔細(xì)，我們將這種變異稱之為染色體結(jié)構(gòu)變異?！苯處熣故境鋈笔?、重復(fù)、倒位和易位四種染色體結(jié)構(gòu)變異的模型圖片，說道：“同學(xué)們仔細(xì)觀察這四張模型圖，看看它們與正常染色體之間有什么差別，發(fā)生了怎樣的變化?！睂W(xué)生通過觀察回答道：“第一張模型中，染色體上少了一個(gè)片段D，第二張模型圖中染色體多了一段，第三張模型圖染色體片段顛倒了一百八十度，最后一張圖片與前三張明顯不同，兩條染色體的其中一部分發(fā)生了交換?！苯處煹溃骸巴瑢W(xué)們觀察地十分仔細(xì)，我們將染色體片段缺失了一段的稱之為缺失，多了一段染色體的稱為重復(fù)，片段位置顛倒的稱為倒位，發(fā)生在兩條染色體上變異類型稱為易位?！睂W(xué)生了然，教師隨即展示出同源染色體發(fā)生交叉互換的模型圖，說道：“同學(xué)們這兩條染色體發(fā)生了什么現(xiàn)象？”學(xué)生道：“交叉互換！”教師道：“交叉互換發(fā)生在兩條什么染色體上？”學(xué)生道：“同源染色體的非姐妹染色單體！”教師說道：“這與我們剛才講的易位有所不同，這屬于基因重組！”隨之又重新將易位模型展示出來，說道：“易位同樣也是發(fā)生了交叉互換，但是它發(fā)生在兩條非同源染色體之間。接下來同學(xué)們自己利用橡皮泥構(gòu)建易位和交叉互換兩個(gè)模型，并將之展現(xiàn)給同桌，使其認(rèn)真辨認(rèn)。”學(xué)生立即制作起來。

生物教師在課堂中利用模型講述染色體變異類型與相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，并要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)自己構(gòu)建生物模型，不僅營造了良好的課堂氣氛，還有效提高了他們學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提升了教學(xué)效率。

綜上所述，高中生物教師在教學(xué)中可以巧妙地通過構(gòu)建模型進(jìn)行授課，使學(xué)生對生物產(chǎn)生濃烈的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)促進(jìn)其形成清晰的生物觀念，提高創(chuàng)新意識(shí)與科學(xué)精神，為其后續(xù)學(xué)習(xí)和發(fā)展做好鋪墊，將之培養(yǎng)成學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的全能型人才。

本文是福建省南平市“十三五”中小學(xué)學(xué)科骨干教師培養(yǎng)對象教育科研課題“高中生物教學(xué)模型建構(gòu)的實(shí)踐與研究”（課題編號：zxswgg2018002）階段性成果。

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