小模型，大能量；多动手，巧学习

李淑真

摘要：本文总结了模型建构在人教版高中生物中的相关内容，并以制作真核细胞三维结构模型和改良染色体模型为例，思考模型建构在高中生物教学中的意义与价值。

关键词：模型建构；高中生物；染色体教具；细胞模型

中图分类号：G633.91文献标识码：B文章编号：1672-1578（2018）18-0138-02

模型建构简称建模，是指在问题情境中形成符号、实体或抽象表征的过程和产物。建模是一个动态的、复杂的及循环反复的过程，包括模型建构、模型评价、模型使用及模型修正等。模型的种类主要有：尺度模型、类比模型、图像和符号模型、数学模型和概念—过程模型等。高中生物知识从宏观的生态系统到微观的细胞、染色体、基因，以及生理过程中涉及动态变化，抽象复杂，不易理解。这时能直观描述和解释事物内外特征的模型就非常重要了。

1.人教版高中教材模型建构内容

高中生物必修1到3的课本中涉及的模型建构较多，共8个，需要学生动手完成的就有6个。归纳如下：

1.1必修1分子与细胞。

第3章《细胞的基本结构》尝试制作真核细胞的三维结构模型；第4章第2节《生物膜的流动镶嵌模型》利用废旧物品制作生物膜模型。这两个都属于尺度模型，通过制作细胞膜和真核细胞的模型，学生能更清楚地理解细胞膜、细胞核及各个细胞器的结构及功能。

1.2必修2遗传与进化。

第2章第1节《减数分裂和受精作用》建立减数分裂中染色体变化的模型。书本采用的是橡皮泥，笔者对染色体教具进行改良，方便教学；第3章第二节《制作DNA双螺旋结构模型》，通过制作该模型，加深DNA分子结构的认识；前两者属于尺度模型，而在第7章第1节《现代生物进化理论的由来》一节中“达尔文自然选择学说的解释”则属于典型的概念—过程模型，该模型清晰地体现达尔文自然选择学说内部的关系。

1.3必修3稳态与环境。

第2章第2节《动物和人体生命活动的调节》建立血糖调节的模型。通过构建血糖模型，理解胰岛素和胰高血糖素维持血糖平衡的机制、拮抗机制和反馈调节；第4章第2节《种群数量变化》构建“J”和“S”型增长数学模型。根据一个细菌产生的后代在不同时间的数量，以时间为横轴，细菌数量为纵坐标，画出细菌的种群增长曲线。数学模型更能直观地体现出种群数量增长的增长趋势，帮助学生更好地理解两种增长方式的特点。在第5章第一节《生态系统的结构》书本呈现的生态系统结构模型属于概念—过程模型，该模型揭示了生态系统各个成分的内部关系，更直观地体现生态系统是一个统一的整体。

由此可见模型构建在高中教学中的重要地位，但由于高中面临高考升学压力，课堂时间有限，制作模型耗费时间，花费成本也大，模型教学经常被一线的老师忽视。其实小模型中蕴含着大能量，学生在动手的过程中，获得的知识与能力远比死记硬背知识点更多。笔者是一个刚刚接触高中教学的青年教师，在这几年的教学中也对模型构建进行了一些实践，希望能以不多的经验，为老师们提供一点借鉴。

2.课余时间构建细胞模型

必修1第3章细胞的基本结构涉及非常多的亚显微结构，如细胞核、叶绿体、线粒体等多种细胞器，单纯地讲授课本知识，对于学生真正理解真核细胞的结构较困难。为了解决时间问题，笔者采用年级竞赛的方式进行细胞模型的构建。材料自选，一人或多人组团，评选出一二三等奖。学生的参与积极性很高，总共收到60多件作品，参与了达66%。作品使用的材料也非常多：各种豆类、橡皮泥、泡沫、纸板等，学生的动手能力超乎想象，制作的模型科学性强、精致美观。生物组内还对获奖的作品进行年段展示，通过该竞赛，不仅激发了学生学习生物的积极性，而且学生也无形中也加深了对细胞各个结构的了解。

除了用各种材料制作细胞尺寸模型，在细胞器这一节的教学中，以四人为一组，各代表一种细胞器，教师课前分发牛皮纸，学生课前制作细胞器海报，课中进行介绍，效果非常好。在细胞核中教学中，发动学生利用3D打印技术制作细胞核模型，课上对细胞核的結构及3D打印技术进行介绍，实现科学技术与社会的STS教育理念。

3.创新改良染色体模型

3.1选择材料。

必修2课本建议使用橡皮泥制作染色体模型，优点是可模拟四分体时期姐妹染色单体交叉互换，取材方便；缺点在于课上制作染色体耗时长，学生活动不好控制，材料成本也高。笔者对模型进行改良，采用织带、图钉和废弃纸箱作为材料。织带颜色粗细多样，制作时间短，价格低廉，利用废旧纸板节约环保，还能提高学生环保意识。

3.2制作模型。

用剪刀直接减取织带，不同长度大小的织带代表不同的染色体，而大小形态相同，颜色不同则代表同源染色体。采用红色（代表来自父方）和黄色（代表来自母方）两种颜色，大红、大黄、小红、小黄两对染色体，方便学生理解。图钉钉在织带上代表着丝点，也方便固定。废弃的纸箱制作纸板，节约方便，又有一定的厚度，使图钉能够固定。

该模型不用贴纸，取材简便，节约了时间和金钱成本，节约更多的时间在染色体行为的模拟活动上。

3.3使用方法——以减数分裂为例。

果蝇体细胞和配子的染色体图导入，设问：（1）配子与体细胞的染色体有什么区别？（2）配子细胞是有丝分裂产生的吗？激发质疑，引发猜想，师生作出推理得出：配子的形成染色体数目减半，即减数分裂。

以填空的方式强调减数分裂的概念。以概念图的方式介绍精子形成的大致过程和各个细胞的名次：精母细胞、初级精母细胞、次级精母细胞，精细胞和精子。

模型建构同源染色体的概念。展示单条织带：大红和大黄形态大小相同，一条来自父方，一条来自母方，称为同源染色体。提问：这个精原细胞有几对同源染色体？小组动手并展示。教师接着出示复制后的大红和大黄，提问：复制后的这两条染色体还属于同源染色体吗？辨析完同源染色体，用课件的方式介绍减数第一次分裂前期的特征：同源染色体配对（联会），四分体，交叉互换。讲解后，四人小组动手并展示。教师讲授减数第一次分裂中期、后期、末期的特点后，小组合作建模，模拟减数第一次分裂的过程，并用语言描述。挑选2个小组进行模型展示，班级同学进行评价，通过一遍教师讲授，一遍小组合作，一次听同学展示描述，一次评价，学生在无形中牢固地掌握了减数第一次分裂的过程，并在这个动手过程中，轻松巧妙地提高了思辨、小组合作、语言表达等各项综合能力。

学生据课本图使用模型模拟减数第二次分裂的过程，并上台展示。教师进一步点评修正。播放减数分裂的动画将减数分裂的过程联系起来。最后通过拼图游戏，让学生将各个时期的细胞进行排序，进行巩固。

在精子减数分裂的这一课中，染色体模型发挥着非常重要的作用，将抽象的复杂的染色体行为化为具向的简单的模型表示。在模型建构的过程中，内化知识，提升能力。可谓是：小模型，大能量；多动手，巧学习。

4.建构教学的小思

在进行了几次模型建构活动后，笔者认为要运用好模型帮助教学，还是要从建模的目的出发：建模不止是为了手工制作，而是为了帮助思考、表达与交流观点。所以在建模教学中要基于真实的问题情境来制作模型。在过程中，要有学生表达、描述、推理的机会，制作出的模型不一定完美，还要激发学生评价、修改模型的意识。最后要将模型和建模知识有效地融入学生的经历和实践中，才能真正发挥模型的最大能量。

参考文献：

[1]吴兴芳.“减数分裂”一节的教具制作及教学.生物学教学.39（4）：44-45，2014.02.

[2]胡国胜.“减数分裂中的染色体行为”一节的教学设计.生物学教学.39（4）：30-32，2014.02.