模型构建在高中生物自主性学习中的应用

唐媛媛

随着生命科学的迅猛发展，生物学教学也随之融入了许多研究生命本质的问题，作为一门实验性科学，教学活动中历来强调教学的直观性，需要充分利用教学手段如挂图、幻灯片等来辅助教学。在抽象内容的教学过程中借助模型进行教学，不仅可达到非常好的直观效果，而且激发学生的求知欲望。《高中生物课程标准》对该方法的应用提出了更高的要求，如，在“课程设计思路”中要求“领悟假说演绎、建立模型等科学方法及其在科学研究中的应用”“领悟系统分析、建立数学模型等科学方法及其在科学研究中的应用”，在活动建议中列举了八个与模型方法有关的探究活动。

一、模型构建在生物学科教学中的应用

在生物教学中，模型教学法是其中很重要的一种方法，建立模型能使抽象的知识内容变得易于理解，增强学生的直观感受，加快学生对知识的吸收与理解，高中生物教材必修三个模块均加强了对学生模型方法的训练，不仅重视模型的使用，更要培养学生自主建模的能力。模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，以简化的形式再现原型的结构、功能和联系，是连接理论和应用的桥梁。

高中生物教学中的模型有三种，分为物理模型、数学模型和概念模型。针对不同内容特点设计模型建构，如物理模型，通过一个实体结构或者一种简单的实物模型描述一个生物学概念或过程的模型，例如DNA分子双螺旋模型、细胞结构模型、有丝分裂中染色体的行为变化等。模型构建有利于学生提升接受能力，提高感性认识，同时使问题简单化、形象化，在建模行程中还能培养学生创新性思维。

二、在生物教学中开展自主性学习

自主性学习实现了课程资源的充分利用和研究型学习的开展，我校开展“三自”教育以来，充分调动学生积极性，注重课前和课上学生的自主学习环节的设置，作为教学活动形式充分体现学生的主体地位，强调学生的自觉意识和能动作用。为了使学生保持良好的学习动机，教师要对学习时间及进度做出合理的计划和安排，根据我校学生的实际情况制定学习方案，如课前设计讲学稿，要求学生课前完成预习题，并提前阅读课堂相关问题，带着问题来学习新知。合理地选择、使用多种学习资源，激发学生学习兴趣，使学生在教学过程中保持高度的注意力，有效地参与学习交互活动。

三、结合模型构建的生物自主性学习案例

1.主题教学选材。人教版必修二模块《遗传与进化》第二章第一节“减数分裂和受精作用”建立在必修一模块《分子与细胞》第六章内容《细胞增殖》的基础之上，学生已有染色体、细胞分裂、DNA数量变化等相关知识基础，本节是对有丝分裂、生殖知识的延伸和拓展。减数分裂过程中染色体数目的变化以及染色体的行为,是本节的重点也是难点内容，学生对此处内容的掌握程度直接关系到对遗传定律、生物变异的真正理解和运用。

《高中生物课程标准》中增加了“建立减数分裂中染色体变化的模型的探究活动”，倡导学生自主学习、体验学习。模型建构是知识内化的过程，有利于学生直观学习和掌握减数分裂中染色体的形态结构和数目的变化，可帮助学生理解减数分裂的过程。

在此节课的教学设计中，我设置三次模型建构，层层突破教学难点。通过手工制作使学生更有效地参与染色体结构的学习，采用录像播放学生角色扮演构建减数分裂中染色体变化的过程，使学生理解减数分裂过程中一对同源染色体的变化，再通过学生自己尝试模型建构来模拟减数分裂的过程。

2.课前准备过程。精子的形成过程是微观抽象的连续变化的动态过程，过程复杂，概念较多，给学生准确认知带来困难，因此，在课前师生都要进行比较充分的准备，准备工作如下。

（1）手工制作模型。学生课前分为6组，每组8名同学，准备10cm、15cm的铝线各四根，吸铁石4个，组成一套，课上制作同源染色体结构。结合教材关于同源染色体的叙述编写手工制作方法的文字说明，并在说明中提出思考题，让学生带着问题动手构建模型。

（2）角色扮演模拟染色体的行为。挑选6名已经学习过减数分裂的同学通过肢体动作设计模拟减数分裂过程中一对同源染色体行为变化过程。明确肢体动作代表的结构含义，四名同学代表染色单体，两名同学负责牵引纺锤丝。编排熟练后进行录像，并增加配音加强观看者的理解。

3.课堂分组活动。

（1）模拟细胞分裂前期染色质高度螺旋形成染色体。引导学生阅读活动说明按要求，把手工材料铝线制作成染色体结构，通过模型制作模拟间期染色体的形态变化，同时阅读问题：中央的吸铁石代表什么结构？学生通过分组构建模型，协力合作，讨论困惑之处，既动手又动脑，增强了学生的沟通交流能力，提高了学习兴趣。

（2）观看学生角色扮演减数分裂的视频。学习了四分体和同源染色体的概念后，引导学生学习一对同源染色体在减数分裂过程中的变化。播放通过角色扮演减数分裂过程中一对同源染色体的变化视频录像，学习减数分裂过程的变化，通过观看视频中的模拟过程，学生认识到除了手工，也可以通过肢体活动构建模拟过程，拓展了对构建模型的思维认识，从而自己在脑中构建染色体的行为变化。

（3）模拟两对同源染色体在减数分裂过程中的行为变化。组长阅读每组的活动说明，给小组成员明确合作任务：利用已手工制作好的两对同源染色体在细胞模型图纸上模拟减数分裂过程中两对同源染色体的行为变化，相互讨论提出猜想，用手中的染色体模型大致模拟自己所猜想的分裂过程。

模拟结束后，由每小组派代表完成本组的减数分裂一个时期的展示任务，黑板上展示出减数分裂6个重要时期的染色体行为特征，直观体现减数分裂过程染色体的行为和数量变化，由学生总结两对同源染色体在减数分裂过程中非同源染色体的变化规律。

通过自主学习过程中分组探究学习，学生自己动手制作模型，观看学习过减数分裂的同学的模型构建过程，感官上理解染色体形态变化的抽象过程，培养了学生小组合作的精神、动手能力、判断能力和语言表达能力，这样的课堂教学使学生对生物学习产生新鲜感，增强课堂注意力和学习新知的兴趣、主动性，较好地改善了以往抽象知识让学生难以接受的情况，给学生的自主学习提供了广阔的空间，给课堂教学带来了生机，使学生在动手动脑过程中更扎实、有效地掌握生物学科知识。