建构模型 提升学生能力——以“细胞器之间的协调配合”为例

新疆

人教版高中生物必修1《分子与细胞》教材第54页对模型进行了阐述和分类，而“细胞器之间的协调配合”是利用模型方法教学的好素材，也是践行著名教育家陶行知先生提出的“学中做，做中学”理念的好素材。在学生元认知的基础上，笔者采用启发式策略，将“学中做，做中学”理念落实到学生建构概念模型、数学模型、物理模型的活动中，从而达到既提升学生的逻辑思维能力和图文转换能力，又对学生进行了模型建构方法的渗透；既帮助学生深度理解相关知识和掌握科学的学习方法，又达到了为以后的模型学习做铺垫的目的，可谓“一举多得”。在具体教学中，笔者通过问题引导、模型建构、应用体验三个环节来完成每一模型的教学，并在教学中取得了良好的效果。

1.建构概念模型 提升学生的抽象思维能力

概念模型能将相应的具体内容极大的抽象化、简单化，有效地将相关概念之间的内在联系简单地表达出来，有利于学生对概念的理解和知识网络的建构，有利于学生抽象思维能力的提升。通过问题引导，让学生建构分泌蛋白的合成及运输的概念模型，使学生在“做”中实现知识的内化，理解细胞器在结构和功能上的联系，树立结构决定功能的观念。

展示人教版教材必修1第48页中的“资料分析”，并通过以下问题引导：（1）合成蛋白质的原料是什么？（2）与蛋白质合成、加工、运输、分泌有关的细胞器有哪些？

建构概念模型：将原料、相关细胞器及结构、分泌蛋白之间的关系用相关的名词表示出来（如图1）。

图1 分泌蛋白的合成及运输概念模型图

【应用体验1】将用3H标记的谷氨酸注入胰腺细胞后，合成物质X并分泌到细胞外（如图2），其中的结构①②及物质X分别是 （ ）

图2

A.内质网、高尔基体、胰岛素

B.内质网、线粒体、胰高血糖素

C.高尔基体、中心体、胰蛋白酶

D.高尔基体、线粒体、呼吸酶

【答案】A

2.建构数学模型 提升学生的逻辑思维能力

数学模型能极简单地将各概念间的数量关系或变化关系直观地表达出来，既直观又简单明了。在建构过程中，能有效地培养学生的逻辑思维能力。

利用上述资料继续通过问题引导：（1）放射性最早应出现在什么细胞器上?（2）放射性强度在内质网上有什么样的变化？（3）蛋白质在分泌过程中，哪几个结构的膜面积发生了变化？

建构数学模型：（1）建立坐标系，绘出放射性强度随时间的变化图（如图3）；（2）建立坐标系，绘出膜面积随时间的变化图（如图4）。

图3 放射性强度随时间的变化图

图4 膜面积随时间的变化图

【应用体验2】用35S标记一定量的氨基酸来培养某哺乳动物的乳腺细胞，测得与合成和分泌乳蛋白相关的一些细胞器上放射性强度的变化曲线如图5甲所示，在此过程中有关的生物膜面积的变化曲线如图5乙所示。下列叙述不正确的是 （ ）

图5

A.图甲中a曲线所指的细胞结构是内质网

B.图甲中c曲线所指的细胞结构是高尔基体

C.图乙中f曲线表示的细胞结构是高尔基体

D.图乙中d曲线表示的细胞结构是内质网

【答案】A

3.建构物理模型 提升学生的图文转化能力

物理模型能将抽象内容具体化、直观化，易于将文字转化为具体的图或实物，有利于学生的理解。在建构过程中，有利于学生将微观的变化用图形的形式直观地表达出来，能更好地反映出学生的掌握和理解情况。

继续引导学生独立绘出合成蛋白运输到细胞外的过程示意图，并思考分泌蛋白从合成到分泌到细胞外，穿了几层膜？（0层）

建构物理模型：绘出合成蛋白运输到细胞外的过程示意简图（如图6）。

图6 合成蛋白运输到细胞外的过程示意图

【应用体验3】如图7表示胰腺细胞合成与分泌酶原颗粒的大体过程，请据图回答有关问题：

图7

（1）如果图示细胞是一个胰腺细胞，则酶原颗粒的合成场所是[ ]______________，该场所的合成与细胞核中的______________有关；对酶原颗粒进行加工和包装的场所是[ ]______________。图中高尔基体周围的囊泡来自______________（填细胞器名称）。高尔基体周围的囊泡中的蛋白质______________（填“一定”或“不一定”）有相应的功能。细胞中的囊泡______________（填“是”或“不是”）仅来自细胞器，理由是_________________________________________________________ 。

（2）如果图示细胞是一个汗腺细胞，则细胞中与胰腺细胞相比明显减少的细胞器是[ ]__________ 和[ ]___________ 。

（3）如果图示细胞是一个小肠绒毛上皮细胞，则图示细胞中与小肠绒毛上皮细胞的功能不相符的结构是________。与其吸收葡萄糖和氨基酸有直接关系的细胞器是________________ 。

【答案】（1）2 核糖体 核仁 3 高尔基体 内质网和高尔基体 不一定 不是 细胞胞吞也会产生囊泡 （2） 2 核糖体 3 高尔基体（两者可颠倒） （3）分泌小泡 核糖体和线粒体

4.教学反思

以教材为材料，不同视角为立意，多角度设问、建模、体验，使学生对知识间的联系不断深入融汇，同时学生的思维在“螺旋式”上升中得到发展和提升。通过“问题”培养学生良好的阅读习惯，提升学生获取信息的能力；通过“建模”提升学生信息转换、逻辑思维和建构模型的能力；通过“体验”提升学生应用知识的能力。在三种模型的建构中，使学生从不同的角度反复阅读教材资料、提取信息，加深对知识联系的认识，也使学生掌握科学家的研究过程及方法。可见，只有教师把握好教材的系统性（即章与章、节与节、知识与知识间的内在联系），多视角立意，多角度设问，创设“学——做——学”的情景，才能做到“用教材教”，才能将培养学生生物核心素养这一宏伟目标“细无声”地落实到每一课堂，才能在实际教学中极大地培养学生的各项能力，使学生在课堂上取得最大的收获。