模型构建在初高中生物教学衔接中的应用

模型构建在初高中生物教学衔接中的应用模型构建的方法可以帮助学生将抽象的内容转变成看得见摸得着的实物，特别适用于一些微观的分子水平或细胞水平的结构讲解。以下是小编分享的内容，欢迎参考借鉴与借鉴。高中生物教学中常用的模型分为三种，即物理模型、概念模型、数学模型。实践表明，物理模型在初高中生物教学衔接中运用广泛并十分有效。进入高中生物课堂，学生首先接触的是必修一《分子与细胞》，涉及细胞水平或分子水平的知识。因内容太过微观，学生觉得抽象、难学。而物理模型可以赋予微观抽象的内容以外形、颜色、质地等，是帮助学生突破知识难点的得力助手。当高一生物课程进行至《细胞中的糖类和脂质》时，学生发现淀粉、纤维素和糖原这三种多糖的基本结构单位均是葡萄糖，就难以理解这三种多糖为什么结构和功能均不相同。此时，教师为学生设置了一个模型制作活动，要求学生使用“球”和“棍”任意拼接出三种不同的结构。其中，“球”代表的是葡萄糖，“棍”代表的是链接葡萄糖的化学键。当把三种不同的结构放在一起时，学生马上就明白了——是葡萄糖之间的链接方式不同造成了淀粉、纤维素和糖原这三种多糖的结构和功能均不相同。在《核酸是遗传信息的携带者》一课中，为了让学生弄清楚核苷酸的结构，教师用吹塑纸剪出红色的圆形、蓝色的五边形、绿色的长方形，分别代表磷酸、五碳糖、含氮碱基。沾上少量水的吹塑纸可以粘贴于黑板之上且不易脱落，成为一套操作简便、实用性强的模型教具。教师可以用粉笔在黑板上相应的地方划线将圆形、五边形和长方形连接起来，向学生讲解一分子核苷酸是如何组合而成的；也可以展示连接错误的结构，让学生上来纠错。模型讲解更能带领学生探索微观的分子世界。必修一《分子与细胞》的第三章第一节是《细胞膜的结构和功能》，其中涉及对细胞膜的成分探索以及对细胞膜结构探索的科学史教学。此处的常规教学策略是教师在讲解过程中穿插图片、视频、动画的解说，以声、图、文并茂的形式让这些科学史能在学生头脑中留下深刻印象，最后以表格的形式罗列并归纳科学史的时间、人物、事件、贡献等。而在此处创新了一下教学方法，将模型制作引入科学史的教学。要求学生依据历史事件发生的先后顺序，用黏土制作出各历史时期科学家对细胞膜成分及结构理解得到的细胞膜模型。比如，当科学家提取出纯净的细胞膜并进行化学分析时，发现组成细胞膜的脂质中磷脂最多。此处就让学生用橙色的黏土捏出磷脂分子的亲水“头”，取一支牙签从中间掰成两段后分别插入“头”中，就得到了磷脂分子的疏水“尾”，这样，磷脂分子就制作成功了。学生通过手部的触摸，感受到了微观抽象的磷脂分子的形态结构。当学生知道戈特和格伦德尔用人的红细胞提取出细胞膜并铺展于空气和水的界面时，教师预先在一张A4白纸中央画出一条长线作为空气和水的分界线，然后要求学生制作出20个磷脂分子，并将这些磷脂分子铺展在白纸中相应部位。学生根据磷脂分子亲水“头”、疏水“尾”的性质，将“头”朝下贴近水，将“尾”朝上靠近空气。在这一系列的操作中，学生真正理解了磷脂分子“头”和“尾”的性质。戈特和格伦德尔对铺展在空气和水界面的磷脂单分子层进行了测定，发现其面积正好是红细胞膜表面积的两倍。此时学生思考如何摆放这20个磷脂分子才可以得出与戈特和格伦德尔相同的结论，自然就会想到应该将20个磷脂分子排列成两层，又因“头”是亲水的，“尾”是疏水的，故磷脂分子应该是“尾”“尾”相对分布在磷脂双分子层内侧，“头”则朝向外侧液体环境。通过以上操作，学生也就明白了在真实的细胞中，细胞膜上的磷脂分子的排列方式。当学生了解了流动镶嵌模型的基本内容后，教师要求学生用白色黏土模拟蛋白质，用绿色黏土模拟糖被，对上一个环节制作的磷脂双分子层模型进行修正。学生很快发现，模型中糖被与蛋白质结合在一起构成的糖蛋白正是以前学习过的受体，且糖被的朝向代表了细胞的外侧，由此更能体会到细胞间信息交流的意义了。通过第三章关于细胞膜、细胞器、细胞核的学习，相比初中而言，学生对细胞的结构有了更深入的了解。此时通过高等动植物细胞模型的制作活动可以检测学生的学习效果。各班按照每组8-10人随机分成若干组，用不同颜色的黏土制作高等动物或植物细胞模型。通过模型制作活动，学生表示收获很多，比如应该考虑各种细胞器的比例要适中，核糖体是最小的细胞器，其个头不能大于线粒体和叶绿体；用黏土搓成一个球形代表细胞核，用笔在这个球的表面撮几个孔表示核孔，再粘几个核糖体于细胞核表面，才能更真实的模拟出细胞核的情况；制作叶绿体时应选用绿色的黏土才更贴近真实的叶绿体。另外，学生除对真实细胞的还原情况要求很高外，还追求审美上的视觉感受。比如将浅蓝色的黏土擀成薄薄的一层表示细胞质基质，同时也体现了细胞的边界（细胞膜），再将制作好的细胞核和各种细胞器摆放于这片蓝色的海洋中，给人以一种生命起源于海洋的感受。由以上实例可以看出，根据教学目标和教学内容的要求适时采用模型构建的教学方法是有成效的。模型构建的方法可以帮助学生将抽象的内容转变成看得见摸得着的实物，特别适用于一些微观的分子水平或细胞水平的结构讲解。围绕模型构建可开展探究、讨论、小制作等学生活动，学生的科学探究思维、动手操作能力、合作交流能力等均得到了培养，同时还促进了生物学科核心素养的形成。学生由初中迈入高中的生物学习不适应性也可以在模型构建活动中通过轻松的教学氛围得到改善，实现初高中生物学科学习的顺利对接。