王麗群 殷汝軍 岳婷婷

有這樣一段關(guān)于《DNA分子的結(jié)構(gòu)》一課的授課片段：

教師對著課件中的DNA平面結(jié)構(gòu)和立體結(jié)構(gòu)給大家講述：“DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點是……”之后，教師開始舉例子：“同學(xué)們都穿著校服，上面都裝有拉鏈，DNA的結(jié)構(gòu)就如同這拉鏈?zhǔn)怯蓛蓷l單鏈組成?！苯處熯呎f邊舉起講桌上早已準(zhǔn)備好的拉鏈，“你們注意看，我拉動拉鎖將拉鏈拉開，就相當(dāng)于DNA解旋；我再拉動拉鎖將拉鏈銜合，就相當(dāng)于DNA的復(fù)制。同學(xué)們在課后可以多拉動自己衣服上的拉鏈來理解DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)?！?/p>

筆者聽得云里霧里，俯身小聲問了身邊的學(xué)生：“老師用拉鏈作比喻，你能理解嗎？”“還行吧?！贝蟾乓驗楣P者是聽課教師的緣故，他也沒多說。筆者接著又問：“如果老師呈現(xiàn)給大家的是DNA雙螺旋模型，或是讓你們自己制作這個模型，效果會怎么樣？”這次問話，他來了精神，笑著說：“效果當(dāng)然會更好?！?/p>

十多年的教學(xué)歷程使筆者對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)已經(jīng)是爛熟于心了，不管別人再拿什么作比喻，都會先想起DNA的真實結(jié)構(gòu)，都不會影響到自己的認識。但是我們的學(xué)生是第一次學(xué)習(xí)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，我們看不到微小的、抽象的DNA結(jié)構(gòu)，拉鏈的結(jié)構(gòu)跟DNA的結(jié)構(gòu)可謂是相差甚遠。用拉鏈作比喻，可以理解“DNA分子是由兩條鏈組成”，但對于“這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)”則無法理解；對于“DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)”則更是無法解釋。對于“兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對”，教師是這樣解釋的：“這拉鏈上的拉牙就相當(dāng)于堿基?！贝蠹彝ㄟ^想象就可以知道拉牙之間是交替銜合的，而堿基之間是通過氫鍵連接成堿基對，所以對于學(xué)生來講是很難理解的，也沒法理解。如果能將模型應(yīng)用到教學(xué)中，那么教學(xué)效果就會事半功倍。

所謂“模型”是人們?yōu)榱四撤N特定目的，對認識對象所作的一種簡化的概括性的描述?！陡咧猩镎n程標(biāo)準(zhǔn)》中要求學(xué)生學(xué)會建立模型，領(lǐng)悟模型在科學(xué)研究中的應(yīng)用。人教版生物各模塊的教材給教師提供了豐富的模型教學(xué)資源。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認為，學(xué)習(xí)不是學(xué)習(xí)者被動接受教師授予的知識，而是在自身原有知識和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上主動建構(gòu)活動的過程，是新舊知識相互交融，形成新知識的過程。生物模型教學(xué)是通過解決知識的建構(gòu)和編碼工作，注重模型建立的過程，來提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。

蘇霍姆林斯基曾說過：“智慧在手指上?！蓖ㄟ^模型的構(gòu)建活動可實現(xiàn)行為與思維的統(tǒng)一，在提高學(xué)生理解知識能力的同時，提高學(xué)生動手能力。 高中生物學(xué)科的模型包括物理模型、概念模型和數(shù)學(xué)模型。下面以物理模型在生物課堂教學(xué)中的應(yīng)用為例來闡述如何讓思維的火花在指尖上碰撞。

一、課前注意選擇，讓思維成為點燃的火把

模型使用的目的是為了有效地完成教學(xué)任務(wù)，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。是否選用模型，選擇什么樣的模型，應(yīng)視教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)目標(biāo)實現(xiàn)的需求而定。比如在講解高中生物必修二第三章第二節(jié)《DNA分子的結(jié)構(gòu)》一節(jié)時，我們可以用DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型來理解DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點；必修二第二章第一節(jié)《減數(shù)分裂》的目的之一是理解分裂過程中染色體的變化過程，學(xué)生可用橡皮泥模擬染色體的活動來突破本節(jié)教學(xué)的重、難點，形成對減數(shù)分裂過程中染色體變化的正確認識；必修三第五章第二節(jié)《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動》，為了讓學(xué)生更好地理解生態(tài)系統(tǒng)中能量的去向，我們可以自制模型，讓學(xué)生進行能量去向的定向分析和定量分析。

并非每節(jié)課都可以用模型來進行。凡能有效促進學(xué)生的認知活動的模型可以選擇使用，無益于教學(xué)活動，過度分散學(xué)生注意力的模型是沒有必要使用的，所以教師在課前應(yīng)注意選擇。

二、模型操作過程中教師巧妙引導(dǎo)，讓學(xué)生思維變得有序和高效

《減數(shù)分裂》是高中生物必修二《遺傳與進化》中較抽象、較難理解的知識，在新授課中學(xué)生掌握起來很費勁，答題的效果也不是很理想。在復(fù)習(xí)這一部分知識的時候，筆者采用物理模型構(gòu)建的方法，將細胞中染色體的自發(fā)的變化行為變成了讓學(xué)生來操作、控制其變化的過程。在制作的過程中，為了合作學(xué)習(xí)，學(xué)生以小組為單位，每人買來2種顏色的橡皮泥，分別代表父方和母方的染色體。制作程序是：學(xué)生先熟悉減數(shù)分裂的過程，然后準(zhǔn)備一張16開大小的白紙，在紙上將各個時期的細胞輪廓畫出來或是用橡皮泥捏出來，再把所做的染色體放在其中。在學(xué)生制作的過程中，教師隨時觀察學(xué)生所做的模型，并將模型展示給全班學(xué)生，以及時發(fā)現(xiàn)制作過程中出現(xiàn)的問題，并給予訂正，以免在以后的制作過程中出現(xiàn)類似的錯誤。

例如四分體時期，先把細胞輪廓畫好或是捏好，按照細胞的大小做相應(yīng)的染色體，用顏色相同的橡皮泥搓成長度相同的兩條染色單體，并排放置好后，再用同種顏色的小塊橡皮泥代表著絲點，在兩條染色單體中部用小塊橡皮泥粘起來，代表減數(shù)分裂已完成復(fù)制的染色體。同樣再做另外一條顏色的染色體。把做好的不同顏色的兩條染色體放在做好的細胞內(nèi)，讓長度相同、顏色不同的染色體配對，使著絲點靠近。有的學(xué)生在完成四分體的圖像時將2對同源染色體用了4種顏色的橡皮泥來表示，是因為沒有考慮到來自同一親本的染色體應(yīng)該用同一種顏色的橡皮泥來表示(如圖1所示)。

圖1

在減Ⅰ后期，中心體和紡錘體可以用筆畫出來。同源染色體分開，分別移向細胞的兩極，學(xué)生將染色體隨機組合，可以使同一顏色(來自同一親本)的染色體放在赤道板的同一側(cè)，也可以使不同顏色(來自不同親本)的染色體放在同一側(cè)，通過親自操作來理解減Ⅰ中期染色體的排布決定著后期同源染色體的組合方式。在這一過程中，有的學(xué)生將赤道板兩側(cè)的同源染色體做成了同樣的顏色，沒有區(qū)分開父方和母方。還有的學(xué)生在減Ⅱ后期將分開的姐妹染色單體做成了不同顏色，是沒有注意到姐妹染色單體是同一條染色體復(fù)制而來的，應(yīng)該用同種顏色的橡皮泥來表示。

通過親自動手操作，及時訂正，學(xué)生都能做出正確的模型。通過模擬實驗學(xué)生了解減數(shù)分裂過程中染色體的變化規(guī)律。A學(xué)生在自我反思中寫道：“用橡皮泥做‘減數(shù)分裂’的模型，充滿了知識趣味。同學(xué)們親自動手操作，動腦分析，既回味了童年時橡皮泥的美好回憶，又在其樂趣中增長了知識。由于我制作模型時，考慮不夠全面，忽略細節(jié)，將模型做得色彩過于豐富。老師及時訂正了我的錯誤，讓我更深入了解到了‘減數(shù)分裂’的相關(guān)知識。這種親自操作、動手實踐的方法，讓我們在玩樂中學(xué)會了知識，加深了印象，將抽象的難點變得更加形象化，便于我們更好地學(xué)習(xí)?！盉學(xué)生這樣寫道：“自己親自動手制作‘減數(shù)分裂’的模型感到無比開心。雖然制作的樣子不是很令人滿意，但總體上講還是可以的，從畫圖再到自己親自用橡皮泥捏制的過程，使細胞內(nèi)的染色體的形態(tài)清楚地印在我的腦海中。只是橡皮泥太容易斷了，不容易捏成條，而且橡皮泥還十分黏手，弄得我滿手都是，不過我還是樂在其中?！蹦猩谥谱鬟^程中出現(xiàn)了很多的麻煩，正如C學(xué)生寫道：“模型的制作十分開發(fā)我的智力，又鞏固了知識，是很有意義的。在這個過程中我遇到了不少困難，例如手太大，染色體太小，不好操作，不容易捏出好的形狀，但仍然很有樂趣?！钡拇_，他好像沒辦法捏出好看的形狀，而是用刀將一大塊橡皮泥分割就變成了染色單體。

建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型是教材內(nèi)容的一部分，只是以前我們教師為了節(jié)省時間把這樣一個富有情趣的環(huán)節(jié)給省略了。學(xué)生做的模型有大有小，顏色各異，但看得出，一點一滴都是用心來完成的。

物理模型的制作不是目的，只是一種手段、方法。通過模型制作，教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生操作、思維過程中的閃光點與存在問題，參與評價其操作、思維過程合理與否；通過制作，更能促進學(xué)生思維發(fā)展并提高學(xué)生的語言表達能力。教學(xué)中只有有目的、有組織地讓學(xué)生觀察、操作，才能夠收到以動啟思，培養(yǎng)思維能力的教學(xué)效果。

三、模型構(gòu)建過程中建立互動，讓學(xué)生思維迸發(fā)美麗的火花

著名教育家陶行知先生說：“單純的勞動，不能算做，只能算蠻干；單純的想，只是空想；只有將操作與思維結(jié)合起來才能達到思維之目的。”

在《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動》一節(jié)課中，當(dāng)講完能量流經(jīng)第一和第二營養(yǎng)級的過程之后，教師給學(xué)生提供了下列材料：白板、不干膠粘紙(其中正方形代表各營養(yǎng)級，大長方形代表分解者，小長方形代表呼吸作用，箭頭代表能量的去向)。這些材料可以直接粘在白板上，小組學(xué)生從中選擇材料共同構(gòu)建能量流經(jīng)各營養(yǎng)級的定性分析示意圖，并進行小組展示(這里只要求學(xué)生能構(gòu)建各營養(yǎng)級能量的三個去向就可以)。在學(xué)習(xí)了賽達伯格湖能量流動的定量分析圖解之后，讓學(xué)生進一步修正前面制作的能量流動模型。教師將各組學(xué)生自己制作的模型展示出來，大家暢所欲言。有的小組指出：由于各營養(yǎng)級能量是逐級遞減的，所以隨著營養(yǎng)級的增高，箭頭(流向下一營養(yǎng)級、呼吸散失和流向分解者的能量)應(yīng)該是越來越小。還有的小組指出：食物鏈中的營養(yǎng)級一般不超過4～5個，所以模型中的食物鏈營養(yǎng)級不應(yīng)太長。學(xué)生在相互交流和探討中正確地理解所學(xué)的知識，最后得到正確的模型(如圖2所示)。

圖2

四、結(jié)束語

物理模型是以實物或圖片形式直觀表達認識對象的特征。構(gòu)建物理模型不僅使課堂氣氛活躍了，而且強化了學(xué)生對知識的認識和理解，是發(fā)展學(xué)生潛能的“金橋”， 是學(xué)生求知增智的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生獲取系統(tǒng)知識的重要保障。物理模型的構(gòu)建是生物課堂教學(xué)的重要手段和方法，根據(jù)教學(xué)所需有選擇性地、有目的地、有針對性地、適時適度地使用學(xué)具，定能生成精彩高效的生物課堂，定能讓學(xué)生思維的火花在指尖上碰撞出耀眼的光芒！

[1]王麗群,殷汝軍.為理解而提問讓學(xué)生開動腦筋[J].教學(xué)儀器與實驗,2010(1):25-26.