模型建构在高三生物复习课中的应用

李玲

摘要以高三一轮复习中减数分裂过程的建模教学为例，阐述复习课中如何通过模型建构、模型再建和模型应用等过程来突破教学中的难点。

关键词模型建构 减数分裂

模型是人们为了某种特定目的而对认知对象所做的一种简化的描述。模型建构（建模）是指运用模型方法把抽象、不可测的事实或过程借助身边的材料、用具或者应用数学方法、图像、方程式等加以描述、概括总结的一种活动。教学中进行模型建构，要在教师引导下，在学生已有的知识和经验的基础上，让学生针对某一具体的生物概念通过自己和同伴的努力去主动构建模型。建模教学以建构主义学习理论为基础，强调学习过程中学生学习的主动性，使学生在建模的过程中进行探索、交流、合作、学习，从而主动获取知识培养能力。不论是模型还是建模过程对生物学教学都有重要意义：建构的模型可以使学生获得与原型相关的知识；尝试建模的过程可以使学生体验建模的思维过程，领悟模型方法，学会获取知识的方法。模型建构的一般过程包括：模型准备→原型分析→模型建立→检验和修正模型→应用模型。新课的建模教学一般侧重引导学生通过思维和行动的建模过程，而高三复习中的建模教学还应该在此基础上进一步引导学生应用模型来分析相关问题，使学生获得对原型的更深刻认识。

教师在教学中利用模型建构的方法来突破难点是一种有效的方法。减数分裂的内容对学生构建遗传学知识体系有重要作用，是遗传的细胞学基础，其中减数分裂的过程是重中之重，是解决许多遗传变异问题的根源。下面结合高三一轮复习中减数分裂过程的教学，来谈谈复习课中模型建构的教学方法。

1模型初步建构

减数分裂的动态过程是难以观察到的，学生对动态过程的认知和记忆效果高于对文字和图片的认知和记忆效果。所以在复习过程中，教师应要求学生建构减数分裂过程的动态模型。教师要求以四人学习小组为单位在课前开展建模过程。各学习小组的每位学生在课余时间利用切割好的不同粗细（代表染色质和染色体）、不同颜色（代表染色体的来源——父方和母方）的卡纸条构建减数分裂的动态模型，并与先前学过的有丝分裂过程进行对比。最终，每位学生都要能独立演示减数分裂的过程动态模型并完成相应的解说，通过小组成员的互助合作使得模型的初步建构能够落实到位。

2模型的修正

2.1精子的形成

课堂上，由一个学生小组上台借助黑板演示课前构建的减数分裂过程的动态模型：用课前小组合作学习时用过的卡纸条表示染色质和染色体，同时用磁扣代表染色体的着丝点（磁扣可以将卡纸表示的染色质或染色体固定在黑板上，而且也便于移动）。一位学生解说，另一位学生演示，并且要用粉笔在相应位置上画出细胞的细胞膜、细胞核、中心体等变化。其他小组成员认真听讲，及时指出演示小组存在的问题并在教师的引导和鼓励下进行反思评价和修正，共同建构出精子形成的动态模型。最后，教师引导学生借助构建的模型分析一个精原细胞和一个生物体产生的精子的染色体组成类型。

2.2卵細胞的形成

为了检验和巩固上一教学环节的成果，教师再请另一学习小组在建构的精子形成的过程动态模型的基础上，演示卵细胞形成的动态模型；然后总结精卵形成的异同点；最后再引导学生借助模型来分析一个卯原细胞和一个生物体产生的卵细胞的染色体组成类型，并与精子进行对比。

这一环节中，教师采用小组合作构建减数分裂的动态模型，能简化且直观地再现减数分裂的复杂过程，使学生在学习中动手、动眼、动口、动脑，调动学生的多感官，使学习更有效果。小组成员在合作学习中能进行思想交流，在摸索中共同进步，对学习成果会有更深的感受和认识。建构模型后，学生应用模型来分析配子的染色体组成问题，培养了分析应用能力。

3模型转换

经过课前的小组自主合作下的模型初步建构和课堂中师生共同合作完成的模型修正，学生对减数分裂过程已经有了一个直观、感性的认识。为了进一步巩固教学成果，使学生能认识到减数分裂的本质，在这一环节中要求学生独立构建减数分裂过程的概念模型，此时教师辅以必要的引导：减数分裂过程分为几个阶段？各阶段最核心的变化是什么？各阶段细胞的名称分别是什么？学生完成构建后，教师通过投影展台展示学生成果，师生共同修正。这样通过过程动态模型转换为概念模型，可以使学生的认识从感性上升到理性，抽象出减数分裂过程的本质。

4模型再建

通过以上教学过程，学生已经能认识到减数分裂过程最核心的变化。为了使学生能应对与之相关的多种情境下的设问，教师还要再设置问题引导学生对减数分裂过程进行进一步分析和巩固，使学生能灵活应用所学知识来分析各种问题。如，教师要求学生完善图1所示的人类精原细胞减数分裂中染色体组成变化的物理模型（在横线上填相应细胞名称，在括号中填上相应的染色体组成）。

5模型应用

建模教学不能只以建构出一个具体化的模型为目标，建模的初衷是应用建构的模型来分析相关问题。在这一环节中，教师要求学生在所建构的减数分裂模型的基础上，分析以下问题：

①总结减数分裂过程中染色体和DNA数目的变化规律，用曲线模型来表示。

②模拟以上减数分裂的染色体组成变化的物理模型，分析精原细胞有丝分裂各阶段细胞中染色体组成，并与减数分裂对比。

③分析人类超雄个体（性染色体组成为XYY）形成的原因。

④基因型为AaXDy的精原细胞产生了一个AaX的精子，请结合减数分裂过程分析原因，并写出另外3个精子的基因型。若上述精原细胞产生了一个AAaXD的精子，原因是什么？

⑤如何判断配子中染色体数目异常是减数第一次分裂，还是减数第二次分裂异常导致的？

课后学习任务：小组合作学习，分析减数分裂中交叉互换和基因突变对产生配子的影响。

教学反思：减数分裂过程历来是高三复习教学中的重点和难点。上述教学过程指导学生构建减数分裂过程动态模型、概念模型和模型应用，较好地突破了难点。在教学中，教师引导学生构建模型，不但能使学生对学习对象有一个形象直观的认识，还能促进学生的理性思考。同时建模的目的不仅仅是模型本身，只有在构建模型的基础上应用模型分析问题，才能纠正学生学习中存在的问题和认识上的偏差，使学生对原型建立系统深刻的认识，最终能较好地分析和解决学习中遇到的各种问题，对所学知识进行迁移应用。此外，复习课的建模教学过程也是一个任务和问题驱动的过程，能调动学生学习的主动性，使教学目标落到实处，提高复习课的教学效果。