尝试构建高等植物细胞的三维结构模型

玉相

摘 要 模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述，是科学研究中对复杂事物的一种简单的描述方法，这种描述可以是定性的，也可以是定量的。有的借助于具体的实物或其它形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表述。尝试构建高等植物细胞的三维结构模型，提高生物教学的有效性。

关键词 构建模型;提高生物教学;有效性

中图分类号：G632                                                      文獻标识码：A                                                  文章编号：1002-7661（2019）14-0153-02

教育部在2003年颁布的《普通高中生物课程标准（实验）》中，明确将获得生物学模型的基本知识作为课程目标之一，并在内容标准或活动建议部分做了具体的规定。模型建构作为一种现代科学认识手段和思维方式，对解决生物学问题有着广泛的应用价值和意义。

模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述，是科学研究中对复杂事物的一种简单的描述方法，这种描述可以是定性的，也可以是定量的。有的借助于具体的实物或其它形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表述。通过模型，抓住事实的最主要的特征和功能，以简化的形式去再现原型的各种复杂结构和功能，它是连接理论和应用的桥梁，可以帮助人们认识客观世界中最本质的东西，以便预测和指导实践。生物学研究中通常建构的模型包括物理模型、数学模型和概念模型等。

物理模型以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。其最显著的特点是形象直观。在教学过程中通过模型建构与展示，不仅有利于加深学生对所学知识的记忆、理解，提高生物课堂教学的在效性，而且还能引导学生进行发散思维，提高学生的探究能力，学会科学研究的基本方法。通过物理模型教学还能够提高学生学习的兴趣，培养科学精神与价值观。

建构物理模型要以客观事实为依据，删繁就简，去伪存真。在建构物理模型前需要通过观察、统计、实验、查阅研究史料等方法掌握模型对象的特征，寻找合适的模型展示方式，选择恰当的模型建构材料。在建构过程中，遵循先大后小、先简后繁的原则，由表及里、先框架后细节进行逐步建构。初步建构完模型后，还需要进一步审查模型的科学性和美观性，并在此基础上进行进一步修改完善，从而力求客观真实反映认识对象的特征。

在《高中生物课程标准》中将尝试建立真核细胞的模型作为学习细胞结构的具体内容标准，在遗传的分子基础部分建议开展制作DNA分子双螺旋结构模型的活动。建构物理模型是实现有效教学的方法之一，物理模型有静态物理模型，还有动态物理模型，在教学过程中不能仅局限于课程标准中提到的内容，教师还需要深入研究教学内容，创造性的开展这一活动。我在教学过程中，结合边疆少数民族地方农村学生动手能力强的特点，让学生自己动手，在做中学，按高中《生物必修1分子与细胞》第54页模型建构“尝试制作真核细胞的三维结构模型”让学生以小组合作的方式，尝试制作高等植物细胞的三维结构模型以提高教学的有效性。

首先要求各组学生对教材提供的案例“北京某中学制作的细胞模型”和“北京自然博物馆展出的细胞模型”进行分析，找出其优点与不足，然后提出自己的创新思路，确定确实可行的方案，之后进行分工，有的负责查阅资料，有的负责收集材料，有的学生利用生活中的废弃物进行加工，有纸质的、木质的、塑料做的等等。学生学在其中，乐在其中。大家完成的作品五花八门，制作出了极富想象力的模型。

我自己也根据我个人对高等植物细胞结构与功能的理解，自己制作了一个高等植物细胞的三维结构模型。

一、材料用具

薄层板、废篮球、废皮球、废乒乓球、大、小气球、塑料泡沫（板）、红丝线、剪刀、固体胶、刀片小棉球大头针等。

二、制作目的

使抽象的微细胞结构形象化和具体化。便于教师在教学中帮助学生掌握高等植物细胞的结构和功能。提高教学的有效性。

三、制作设想

（一）英国学者罗伯特·虎克（Robert Hooke 1635～1702）在1665年用显微镜观察植物的木栓组织，发现由许多规则的小室组成，并把小室称为cell--细胞。所以我用薄层板做“小室”代表细胞壁，因为大多数植物为绿色，所以我把它做为绿色。

（二）利用废篮球、废皮球、废乒乓球、小气球作为细胞膜、核膜及具膜结构的细胞器。而塑料泡沫则做不具有膜结构的核仁和核糖体。红丝线做染色体（质）。

（三）不同型号和大小的球色彩鲜艳，有利于引起学生的注意，从而激发学生的学习兴趣。

四、制作步骤

1.细胞壁：如图1，利用绿色薄层木板制作成“小室”，用固体胶固定。

2.细胞膜：如图2用废篮球剪去八分之一胶囊，再喷上黃漆。

3.叶绿体：如图3，绿色小皮球剪去八分之一胶囊，剪下的胶囊又剪成圆片用固体胶连成叶绿体基粒。

4.线粒体：如图4橙色小皮球剪去八分之一胶囊作外膜，用橙色小气球作向内折叠的内膜。

5.高尔基体：如图5用棉球填入橙色的小气球内作单层膜的高尔基体和囊泡。

6.内质网：如图6用固体胶把两个黄色大气球的外表面粘连分别制成两个相互折叠的内质网膜。

7.核糖体：如图7用绿色塑料泡沫剪成颗粒状制成固着核糖体和游离核糖体。

8.液泡：如图8用充气的绿色气球作为液泡。

9.核膜：如图9用黄色皮球剪去八分之一胶囊作核膜。用固体胶把已制好的内质网粘在核膜外侧。

10.核仁：如图10把包装的废塑料泡沫剪成圆形制作成核仁。之后放入核膜内的固定塑料泡沫板上。

11.染色体（质）：如图11把丝线拉开一段作染色质，未拉开的一段作为染色体。以示染色质和染色体是同一物质不同时期的两种表现形式。放入细胞核膜内。

12.溶酶体：如图12用乒乓球作溶酶体。

13.各细胞结构有机组合：如图13把塑料泡沫板剪成与篮球直径一至的圆形作底座放入细胞膜内，依次把细胞膜内的结构放入其中，构成植物细胞的原生质体。之后整个原生质体放入细胞壁内即可完成整个高等植物细胞的三维结构模型的制作过程。

五、该教具的使用方法

（一）在解析高等植物细胞的结构和功能时可独立观察各细胞结构和细胞器的结构。便于学生较快掌握相关知识，提高教学效果。

（二）在解析高等动物细胞的结构和功能时只要把细胞壁、液泡和叶绿体去掉，加上中心体就可作为动物细胞的三维结构模型使用。可让学生更好的记住生物膜系统和有关分泌蛋白产生的途径，并更好的区别动植物细胞。

（三）该教具可重复使用，不易破损。

六、构建高等植物细胞的三维结构模型优点

（一）实现师生相互学习，共同提高。

实现“教”与“学”相互交流，“师”与“生”的共同成长。在班级中开展模型展示与评比，各组汇报的学生不仅向大家阐述了其小组制作的模型的科学性、美观性、创造性，而且对其他同学提出的疑问进行了现场答辩，许多同学还进一步谈到制作过程中组内同学深切的体会与感受，实现老师与学生在教学过程中教与学的合作与共享，实现师生相互学习，共同提高。

（二）化抽象为形象，提升学习效率。

因教材中描述的电子显微镜下才能观察到的微细结构，学生缺乏感性认识，因此，让学生亲身体验模拟制作“细胞”的立体结构模型使之形象化，让抽象的知识变得形象易懂，更好地构建他们完整的知识体系。化抽象为形象，提升学习效率。

（三）提高学习兴趣，提升创新能力。

利用模型教学，让学生在操作过程中，激发起好奇心與学习兴趣，点燃其求知欲望的火花，有利于发挥学生的主体作用，最大限度地调动他们的积极性、主动性，对突出教学重点，突破教学难点，优化课堂教学结构，发展学生创新思维能力，有效提高课堂教学效率有积极的促进作用。

总之，构建模型在高中生物研究中是很重要的方法和能力，教师在生物教学中运用模型方法，不仅便于分析和解决有关生物学问题，而且能有效提高学生的生物科学素质，并能带动、整合其他生物科学方法教育的实施。

通过建构模型达到提高生物课堂教学的有效性绝不是传统的教师讲授法所能实现的。

参考文献：

[1]朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书生物必修1分子与细胞[M].北京：人民教育出版社，2007（54）：55

[2]普通高中生物课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2003（12）：17

[3]朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书生物必修1分子与细胞[M].北京：人民教育出版社，2007（11）.

[4]樊向利.试论模型在高中生物教学中的作用[J].中学生物学，2007（7）：21-22.