模型构建在高中生物教学中的应用与实践研究

吴朝娟

摘 要：高中生物是一门兼容文理两科特性的以实验为主的自然学科，有些知识需要硬性记忆，有些知识需要采用灵活思维方法记忆。模型构建是新课改中提出的一种教学手段，生物教师可以采用模型构建教学方法将课本中一些概念、原理或者实验步骤等形象地展现出来，提高学生学习兴趣和解题能力。

关键词：高中生物;模型构建;应用;实践

随着新课改不断推进，一些新颖的教育教学理念如雨后春笋般出现在广大教育工作者眼前，其中模型构建法深得大家青睐，被广泛应用在教学中。高中生物教师不仅可以通过在课堂中带领学生共同构建模型，使其在动手操作过程中提升创新能力，还可以通过将提前制作好的或者课本上的模型图展示给他们，使之能够快速理解生物概念，提高学习效率。在本文中，笔者根据多年高中生物教学经验，就模型构建在高中生物教学中的意义以及如何将模型构建与课堂教学巧妙地结合在一起进行阐述。

一、模型构建在高中生物教学中的意义

在生物学中，模型既可分为静态与动态模型，也可分为物质模型与思维模型，具有抽象性、相似性和可验证性特点，能够将复杂的概念与原理简单化，其教学意义表现在以下几个方面：

（一）促进学生形成清晰的生物概念

概念是高中生物教学中必不可少的教学内容，是使用生物学语言描述抽象出来的生物现象或者事物变化本质的一种方法。高中生在学习生物概念时，时常对一些不常见或者第一次接触到的概念理解起来较为困难，生物模型能够将概念形象地展示出来，帮助学生快速地理解，化解教学重难点，提高其学习效率。

（二）提高学生创新意识

创新意识是高中生必备的科学素养之一，生物教师在课堂中不仅要将生物学基础知识传授给他们，还要使其在学习过程中提升创新力，为后续学习奠定基础。学生可以通过在课堂中利用现有材料针对生物学原理或者现象进行模型构建，在建构模型过程中锻炼思维的深刻与灵活性，同时提升创新意识。

（三）培养学生科学精神

学生学习生物学，不仅需要掌握生物知识，还要学习科学家创新精神。高中生物教师在教学中通过展示出科学家研究出来的生物学模型，使其根据生物模型快速理解生物现象同时感受到科学家探究模型过程的艰辛，进而培养其科学精神，提升生物素养。

二、模型构建在高中生物教学中的应用与实践

高中生物课本中许多章节是按照从易到难、从简单到复杂的过程设置的，教师在教学中不仅要遵从学生身心发展特点制定详细的教学计划，还要借助构建模型完成教学活动，使学生根据模型进行分析和理解生物知识，进一步提高学习效率，下面以在课堂中构建减数分裂过程中染色体变化模型和染色体变异模型为例进行阐述。

（一）建构减数分裂过程中染色体变化模型

减数分裂相对于有丝分裂来说难度较大，学生理解起来较为困难，教师想要提高课堂教学效率，使其熟练掌握减数分裂各个过程中染色体变化情况，首先需要带领他们观看减数分裂视频，然后以问题为主线，引导其思考和推理减数分裂过程，最后要求其根据现有材料构建减数分裂模型，模拟减数分裂全过程，增强课堂趣味性同时提升了教学质量。

一上课，教师在讲授完受精作用知识点后问道：“哪位同学可以复述一下精子和卵细胞形成的过程？”一学生道：“一个精原细胞经过DNA复制后成为一个初级精母细胞，初级精母细胞同源染色体进行联会、交叉互换与分离形成两个次级精母细胞，完成减数第一次分裂，然后，两个次级精母细胞经过着絲点分裂和姐妹染色单体分离形成四个精细胞，最后变形为四个精子。”教师随即播放精子、卵细胞形成过程和受精作用视频，使学生清晰地观察到各个阶段染色体变化情况，并说道：“同学们接下来以小组为单位，利用红色和绿色两种橡皮泥，模拟精子形成过程中染色体变化情况。”学生立即行动起来，分别准备了四条红色和绿色染色单体，两长两短，并将颜色和长度相同的橡皮泥交叉黏在一起，模拟减数第一次分裂前期同源染色体两两配对、中期两对同源染色体排列在赤道板两侧、后期染色体分离移向两侧，减数第二次分裂前期次级精母细胞中两条非同源染色体在同一个精母细胞中、中期每条染色体着丝点摆放在赤道板上、后期姐妹染色单体移向两极形成精细胞。教师在学生构建染色体变化模型后，将其中一组学生制作模型过程呈现在大屏幕中带领他们重温构建模型过程，提高其学习兴趣。

生物教师在课堂中要求学生以小组为单位构建精子减数分裂过程各个阶段染色体变化模型，不仅能够激发其学习兴趣，还能够提高其动手操作能力和想象力，使其在构建模型中掌握减数分裂过程中染色体变化情况，提高学习效率。

（二）构建染色体变异模型

众所周知，基因突变和基因重组，人们通过显微镜无法观察到，教师在讲授这两个概念时通常将碱基序列和基因自由组合清晰地呈现在课堂中，使之观察到其中变化。染色体变异则可以通过显微镜观察到，但是课堂中带领学生使用显微镜观察染色体变异基本实现不了，教师在教学时通常会先将缺失、重复、倒位、易位、染色体组数目变异的概念一一讲述给他们，然后使其根据自己的理解构建染色体变异模型，加深对结构变异和数目变异的认知。

一上课，教师道：“同学们我们已经学习了两种可遗传变异基因突变和基因重组，这两种变异在显微镜下不能直接观察到，今天我们来学习第三种可遗传变异，也就是染色体变异，下面大家一起来看一段视频。”学生仔细观察了视频，说道：“原来猫叫综合征是由于第五号染色体短臂缺失造成的！”教师道：“同学们观察的非常仔细，我们将这种变异称之为染色体结构变异。”教师展示出缺失、重复、倒位和易位四种染色体结构变异的模型图片，说道：“同学们仔细观察这四张模型图，看看它们与正常染色体之间有什么差别，发生了怎样的变化。”学生通过观察回答道：“第一张模型中，染色体上少了一个片段D，第二张模型图中染色体多了一段，第三张模型图染色体片段颠倒了一百八十度，最后一张图片与前三张明显不同，两条染色体的其中一部分发生了交换。”教师道：“同学们观察地十分仔细，我们将染色体片段缺失了一段的称之为缺失，多了一段染色体的称为重复，片段位置颠倒的称为倒位，发生在两条染色体上变异类型称为易位。”学生了然，教师随即展示出同源染色体发生交叉互换的模型图，说道：“同学们这两条染色体发生了什么现象？”学生道：“交叉互换！”教师道：“交叉互换发生在两条什么染色体上？”学生道：“同源染色体的非姐妹染色单体！”教师说道：“这与我们刚才讲的易位有所不同，这属于基因重组！”随之又重新将易位模型展示出来，说道：“易位同样也是发生了交叉互换，但是它发生在两条非同源染色体之间。接下来同学们自己利用橡皮泥构建易位和交叉互换两个模型，并将之展现给同桌，使其认真辨认。”学生立即制作起来。

生物教师在课堂中利用模型讲述染色体变异类型与相关知识点，并要求学生根据所学知识自己构建生物模型，不仅营造了良好的课堂气氛，还有效提高了他们学习兴趣，进而提升了教学效率。

综上所述，高中生物教师在教学中可以巧妙地通过构建模型进行授课，使学生对生物产生浓烈的学习兴趣，同时促进其形成清晰的生物观念，提高创新意识与科学精神，为其后续学习和发展做好铺垫，将之培养成学习能力强、综合素质高的全能型人才。

本文是福建省南平市“十三五”中小学学科骨干教师培养对象教育科研课题“高中生物教学模型建构的实践与研究”（课题编号：zxswgg2018002）阶段性成果。

参考文献

[1]姜丽满.模型构建法在高中生物复习教学中的实践研究[D].天津师范大学，2012.

[2]蔡梅芳.基于模型构建法提升高三生物复习的有效性[J].中学生物学，2015.

[3]吴学峰.绘图教学法提高高三生物复习的有效性——以“细胞的基本结构和功能”专题复习为例[J].中学生物学，2015.