巧用生物模型，服务课堂教学

汤良文　许友义

摘 要：生物模型在生物教学中具有重要作用，通过模型教学能将抽象的内容具体化，把复杂的内容简单化、系统化，有利于学生学习和理解，提高课堂教学效率。

关键词：概念模型；物理模型；模型构建

一、利用概念模型对教学的重难点进行突破

生态系统的能量流动的过程是本节课要讲的重点，涉及的概念比较多，如摄入的能量、同化的能量、流入下一级的能量，粪便中的能量。首先来分析教材中出现的概念模型即模型1（高中生物人教版教材必修3第94页，图5-6：能量流经第二营养级示意图）。在教材中通过文字讲述了能量如何由第一营养级流进第二营养级，在此就不再叙述。那么，能量又如何从第二营养级向后传递呢？教材上的描述是：能量流入第二营养级后，将发生图5-6所示的变化（模型1）。能量在第三、第四营养级的变化，与第二营养级的情况大致相同。在这个模型的基础上得出第二个模型（模型2：高中生物教材必修三第94页，图5-7：生态系统能量流动示意图）。问题是在模型1中粪便的能量属于第一营养级的能量，而遗体残骸以及呼吸作用的能量属于第二营养级的能量，然而在模型2中粪便的能量和遗体残骸的能量合并在一起流向分解者，由于粪便中的能量和遗体残骸的能量不属于同一营养级的能量，所以在直接合并流向分解者的基础上由模型1得到模型2，学生就很难理解，不利于教学。由于这是本节课的教学重点，结合书本上的这段文字和模型1得到一个新的模型（模型3）对该重难点进行突破。通过设置问题、引发教学思考：

模型3 概念模型

1.生产者被初级消费者摄入后表明能量就流入到第二营养级了吗？

2.生产者的遗体残骸属于哪一级的能量？

3.初级消费者排出的粪便属于哪一级的能量？

4.初级消费者的遗体、残骸属于哪一级的能量？

5.次级消费者的粪便又属于哪一级的能量？

在这些问题的思考下，让学生把同一级的能量进行合并，即①和②进行合并指向分解者，③和4进行合并指向分解者。这样就很自然地得到课本第二个模型（模型2）。这也为学生进一步学习生态系统能量流动的特点打好基础。

二、巧用模型对生物学科的基本原理进行分析

基因重组是生物变异的重要来源，主要包括两个方面，一方面是发生在减数分裂的后期，随着非同源染色体的组合，非同源染色体上的非等位基因自由组合；另一方面是发生在减数分裂四分体时期，位于同源染色体上的非等位基因随着染色单体的交换而发生基因重组。对于后一种情况较为复杂，学生不容易理解，利用模型分析的方法可帮助学生更好地理解。

染色单体的交叉互换实质上就是基因所在的DNA发生了交换，这里从DNA分子水平解释基因重组的过程，模型中仅涉及一对同源染色体上一对DNA分子，分析的是这对DNA分子上的两对等位基因的重组过程。其模型分析如模型4所示。

模型4 物理模型

基于模型4的基础上，设置问题，激发学生思考：

1.一个性原细胞经减数分裂形成多少配子，DNA的含量如何变化？

2.同源染色体的概念是什么？控制同一性状的相同基因或等位基因存在同源染色体的什么位置？

3.一对同源染色体含几条DNA分子，复制后一对同源染色体含几条DNA？

4.同源染色体非染色单体的交叉互换会引起什么变化？从DNA分子上看，又发生怎样的变化？

通过对问题的思考和模型的分析，学生很快就能够理解同源染色体非染色单体的交叉互换会引起基因在染色体上的排列顺序发生改变，实质上就是2个DNA分子交换一部分片段而导致基因在DNA上的排列顺序发生改变。

三、利用概念图对课本知识进行延伸和整合

如光合作用和呼吸作用的过程和原理是高中生物教学的重点和难点，如果不深入理解光合作用和呼吸作用的原理和过程，就没有办法理解光合作用和呼吸作用的影响因素和在生产生活中的应用，而这部分在高考中占有分数大，题型多。

利用概念模型进行教学有利于对光合作用和呼吸作用过程的深入理解，并在此基础上认识光合作用和呼吸作用的关系，并间接的理解同化作用、异化作用的本质及相互关系。利用模型5概念模型进行教学能达到较好的效果。

模型5 概念模型

模型要点：

光合作用和呼吸作用各个阶段的过程及其场所；光合作用和呼吸作用过程中O2和CO2的气体交换过程；光合作用和呼吸作用过程中有机物的来源和去向；O2的产生部位和消耗部位；CO2的产生部位和消耗部位；能量代谢过程中能量的来源和去向。

设置问题、巩固教学：

1.光合作用和呼吸作用各个阶段的反应式怎样，场所在哪儿？

2.在光合作用和呼吸作用的整个过程中，需要哪些条件？

3.O2和CO2的产生部位在哪？

4.光合作用过程中，光反应与暗反应有怎样的关系？

5.光能通过哪些形式转变为能够被生物体用于各项生命活动的能量形式？

6.无机物转化为有机物和有机物转化为无机物分别在什么场所，这种转化有什么意义？

7.物质转变和能量流动有什么关系？

通过模型分析和设置问题系统地复习细胞能量代谢的相互关系，效果显著。

编辑 杨兆东