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        淺談物理模型在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用

        2015-10-17 22:38:04蔡燕芳
        讀與寫·教育教學(xué)版 2015年8期
        關(guān)鍵詞:自主建構(gòu)物理模型高中生物教學(xué)

        摘要:物理模型的建構(gòu)有利于增強學(xué)生對生物知識的直觀認識,在高中生物教學(xué)中具有重要的實踐意義。本文以《DNA分子的結(jié)構(gòu)》一課為例,講述如何應(yīng)用物理模型建構(gòu)方法提高學(xué)生生物學(xué)習(xí)的效率。

        關(guān)鍵詞:自主建構(gòu) ?物理模型 ?DNA分子的結(jié)構(gòu) ?高中生物教學(xué)

        中圖分類號:G633.91 ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼:C ? ? ? ? ? ?文章編號:1672-1578(2015)08-0172-02

        高中生物教學(xué)中涉及到的模型包括物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型等。物理模型是指以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征,如DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、真核細胞結(jié)構(gòu)模型等。[1]物理模型的建構(gòu)有利于增強學(xué)生對生物知識的直觀認識,在高中生物教學(xué)中具有重要的實踐意義。

        新課標(biāo)教材(人教版)教材中,共安排了3個物理模型建構(gòu)的內(nèi)容,如下表所示:

        此外,通過物理模型構(gòu)建可以達到更好教學(xué)效果的例子,在教材中還有很多,比如:“有絲分裂中染色體變化”、“生物膜的流動鑲嵌模型”、“染色體變異”、“建構(gòu)重組DNA分子”等。[1]

        下面以《遺傳與進化》模塊中第3章第2節(jié)的“DNA分子的結(jié)構(gòu)”第2課時的教學(xué)為例,分析如何進行物理模型教學(xué)。

        1 ? 課前準(zhǔn)備

        (1)課前將學(xué)生分組,要求學(xué)生復(fù)習(xí)必修1“核酸”的知識點和必修2“DNA分子的結(jié)構(gòu)”第1課時所學(xué)“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)史”的相關(guān)內(nèi)容。

        (2)每個活動小組自主選擇材料(泡沫塑料、紙片、牙簽、橡皮泥等常用物品均可以用做模型制作的材料),嘗試建構(gòu)DNA分子的結(jié)構(gòu)模型。

        2 ? 課堂教學(xué)

        2.1展示自主建構(gòu)的DNA分子結(jié)構(gòu)模型,學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)組成

        教師請活動小組推薦兩個學(xué)生上講臺,展示他們自己的作品并講解建構(gòu)模型的依據(jù)和建構(gòu)過程、體會。然后學(xué)生進行DNA分子結(jié)構(gòu)互評,教師拓展小結(jié)。教師可以通過模型建構(gòu)的交流,引導(dǎo)學(xué)生認識到與人合作在科學(xué)研究中的重要性,加強團體協(xié)作意識。

        教師進入第二個環(huán)節(jié)即“問題串”,層層遞進開拓學(xué)生思維。問題1:組成核苷酸的三個部分是怎樣進行聯(lián)系的? 問題2:脫氧核苷酸長鏈?zhǔn)侨绾芜B接而成的?問題3:如何通過脫氧核糖與磷酸的排列,在模型上體現(xiàn)DNA的反向平行?問題4:堿基的配對應(yīng)該是怎樣的?[1]師生根據(jù)前面同學(xué)的回答,共同總結(jié)出本節(jié)課的第一塊內(nèi)容,即DNA分子的組成。再從“基本單

        位——單鏈——平面結(jié)構(gòu)——立體結(jié)構(gòu)”入手,由簡單到復(fù)雜,由平面到立體,共同學(xué)習(xí)DNA分子的結(jié)構(gòu),最終就能很輕松地掌握DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點。

        2.2查找自主建構(gòu)的DNA分子結(jié)構(gòu)模型錯誤,體驗結(jié)構(gòu)組成

        (1)教師播放DNA的平面結(jié)構(gòu)圖,要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識和展示的圖片找出所建構(gòu)的DNA分子結(jié)構(gòu)模型錯誤之處,并請學(xué)生回答如何糾正。這個活動中,教師也可組織學(xué)生到其他活動小組參觀,并進行糾錯,促進學(xué)生交流。如果能夠課前做好“生生DNA分子結(jié)構(gòu)模型交流評價表”,學(xué)生之間通過量化打分,可將物理模型建構(gòu)的學(xué)習(xí)更好地落到實處。

        活動完畢,師生可以共同總結(jié)得出,制作DNA分子結(jié)構(gòu)模型在哪些方面需要多加注意的。

        (2)教師展示DNA分子結(jié)構(gòu)的立體模型,學(xué)生觀賞并嘗試旋轉(zhuǎn)自主建構(gòu)的物理模型,體驗平面結(jié)構(gòu)怎樣進一步形成立體結(jié)構(gòu)。之后,對照自主建構(gòu)的物理模型與標(biāo)準(zhǔn)DNA分子結(jié)構(gòu)模型,體驗DNA分子作為生物界主要的遺傳物質(zhì)在立體結(jié)構(gòu)上是如何精妙,如何規(guī)則。

        2.3比較各組自主建構(gòu)模型的異同點,歸納結(jié)構(gòu)特性

        (1)教師引導(dǎo)學(xué)生分析自制模型不同點,小結(jié)DNA分子的多樣性和特異性

        教師要求學(xué)生寫出所建構(gòu)的模型中的堿基排列順序,不同活動小組進行比較,找出不同之處。教師根據(jù)學(xué)生展示堿基不同提問:DNA分子通過什么方法使其自身儲存足夠量的遺傳信息,從而承擔(dān)起生物界主要的遺傳物質(zhì)這一角色?學(xué)生會從含氮堿基、脫氧核糖、磷酸甚至空間結(jié)構(gòu)幾個方面思考,教師應(yīng)積極鼓勵,引導(dǎo)學(xué)生進行思維發(fā)散,思維碰撞??上鹊贸鯠NA分子結(jié)構(gòu)的多樣性,在多樣性學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,教師適當(dāng)引用生活中的實例,分析出DNA分子結(jié)構(gòu)的特異性。

        (2)教師引導(dǎo)學(xué)生分析自制模型不同點,學(xué)習(xí)DNA分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

        教師要求學(xué)生比較不同組的模型有何相同之處,引導(dǎo)學(xué)生思考:DNA分子是如何維系它的遺傳穩(wěn)定性的?在學(xué)生思考的過程中,教師應(yīng)該進行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo),比如用生活中的實例,DNA分子的立體結(jié)構(gòu)像生活中的什么?一個旋轉(zhuǎn)樓梯是如何維持它自身的穩(wěn)定性的?樓梯的扶手就相當(dāng)DNA分子結(jié)構(gòu)中的什么?臺階呢?通過這樣的引導(dǎo),學(xué)生就很容易得出DNA分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

        2.4自主建構(gòu)新的DNA分子結(jié)構(gòu)模型,進行匯報交流

        教師給每個活動小組一套教具盒“DNA分子結(jié)構(gòu)模型”,學(xué)生利用教具里的材料,建構(gòu)新的DNA分子結(jié)構(gòu)模型。為了加深學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用,在學(xué)生動手操作之前由教師給出一定的要求,比如要求不同的小組分別組裝不同堿基排列順序的DNA模型等。學(xué)生也應(yīng)先對模型組裝順序進行設(shè)計(組裝的順序可以設(shè)計如下:基本單位——單鏈——平面結(jié)構(gòu)——立體結(jié)構(gòu))。另外,組裝完成后,各小組進行匯報交流,從而將所學(xué)的知識加以鞏固和應(yīng)用。

        以上設(shè)計以學(xué)生課前自主建構(gòu)DNA分子物理模型,課堂中交流模型制作,查找模型錯誤點、異同點,重新自主建構(gòu)物理模型,層層遞進,環(huán)環(huán)相扣。以自主建構(gòu)DNA分子結(jié)構(gòu)模型為主線,以交流模型建構(gòu)為輔助,較好地突破了重點,解決了難點。一

        方面,進行DNA分子結(jié)構(gòu)模型課堂上交流,這一方法強化了學(xué)生對DNA分子結(jié)構(gòu)特點的學(xué)習(xí),為學(xué)生進一步掌握遺傳學(xué)的知

        識提供了強有力前提條件。另一方面,兩次進行DNA分子結(jié)構(gòu)模型的自主建構(gòu),既提高了學(xué)生動手能力,使學(xué)生樂于學(xué)習(xí),又較好的實現(xiàn)了DNA分子結(jié)構(gòu)知識的鞏固提升。

        模型建構(gòu)是一種創(chuàng)造性活動,在課堂中教師應(yīng)注意把握好引導(dǎo)性和開放性,引導(dǎo)學(xué)生通過不斷的分析、交流、修正得到正確的物理模型,才能達到較好的教學(xué)效果。

        參考文獻:

        [1]人民教育出版社等.生物2 遺傳與進化[M].北京:人民教育出版社,2011.

        作者簡介:蔡燕芳(1983年-),福建漳州人,中學(xué)一級教師,畢業(yè)于福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,主要研究方向:高中生物課程與教學(xué)論。

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