利用教材资源构建纸质模型*

时间：2024-05-09

□陆奇

（扬州市新华中学，江苏扬州 225009）

模型是人们为研究某一个对象(原型)而创造出的原型的替代物[1]，利用模型方法进行教学是高中生物教学中常用的手段，通过模型建构活动，可以让学生体验建立模型中的思维过程，领悟模型方法，并获得或巩固有关生物学概念[2]。高中生物教学中有部分模型资源。一方面，教材中已有的结构模式图、结构示意图、原理过程图解等插图都是教学中的科学模型；另一方面，教材中也设计了模型建构活动，如人教版中有“尝试制作真核细胞的三维结构模型”“制作DNA双螺旋模型”“建立血糖调节的模型”等活动。但教育工作者在运用模型方法时,要自觉立足于实践,致力于模型的改进[3]，教师模型改进和创新过程中，应该认真研究教材，对教材内容进行适当的加工处理，使之更加符合教师的教学需要和学生的学习需求[4]。笔者通过对教材的二次开发，创新或改进了部分纸质模型。

一、整合教材插图创新纸质模型

高中生物教材中有许多结构模式图、结构示意图、原理过程图解等插图，教师可以整合这些教材资源来开发模型，化静态媒体为动态模型。如“基因控制蛋白质的合成”在各地版本的高中生物学教材必修2《遗传与进化》中都有相应的插图说明转录和翻译的过程，但由于这部分内容复杂抽象，学生不太容易通过观察静态的插图而在脑海中形成动态的生理过程。例如笔者整合不同版本的插图，构建了模拟“基因控制蛋白质的合成”的纸质模型。该质模型设计图如图1，含基因序列、mRNA序列（空白条）、氨基酸、核糖体、tRNA等模型元件，整张设计图可利用废弃的机读卡大量打印，学生拿到纸质模型后将各个模型元件用剪刀剪下，在空白条上可以写出以基因的一条链（如下链）为模板链转录而来的mRNA序列；将核糖体模型沿着黑线处切开，然后将写好的mRNA序列模型插入核糖体模型中，在特定的细胞内部背景下（背景可以用A4纸打印），模拟核糖体沿着mRNA移动、合成多肽链的过程（见图2）。本纸质模型可以让学生分组合作，共同模拟基因控制蛋白质的合成过程，体验遗传信息的流动过程。

图1

图2

二、替换教材活动开发纸质模型

不同版别的高中生物教材中安排了较多的课外探究活动，但部分探究活动受气候等多种因素的限制，较难实际开展，这时利用模型模拟是较好的替代方法。如不同版别的高中生物学教材必修3《稳态与环境》中安排了“利用样方法调查种群密度”的探究活动，如人教版中安排的探究活动是“调查草地中某种双子叶植物的种群密度”，苏教版安排的探究活动是“测定菜地中蜗牛的种群密度”。如果这些探究活动受条件因素影响不能开展，可以通过开发相关的纸质模型模拟这个探究活动，如笔者构建了如图3所示的纸质模型（打印后尺寸为20cm×20cm），其中黑色圆点代表蒲公英个体，图纸中其他形状图形代表其他植物，学生可以利用此纸质模型在课堂上模拟“调查草地中蒲公英的种群密度”活动，还可以通过提供不同形状的模型模拟不同地形让学生选择合适的取样方法。这样的模拟活动应用范围更广，更易操作，在一定条件下可以作为教材中的课外探究活动的替代方案。

图3

三、添加教材内容改进纸质模型

添加就是教师提供给学生更多的学习材料，对教材内容做进一步的拓展。教师增加教学内容的行为是比较常见的，其主要目的和作用为添加教学内容，帮助创设情境，实现概念深化和促进知识迁移。如人教版高中生物学教材选修3《现代生物科技专题》中安排了“重组DNA分子的模拟操作”活动，活动中的纸板设计较为简单，仅安排了利用EcoRⅠ进行酶切的模拟操作，而实际操作过程中需要人为选择和设计酶切方案。笔者在此活动的基础上改进了纸质模型，将模型设计如图4所示，质粒模型和目的基因模型可用不同颜色的彩纸打印，质粒模型可以剪下后首尾相连成环状。利用这两个模型元件，可以组织学生完成下列三个重组质粒的建构过程：①选择合适的酶，通过单酶切将目的基因插入载体质粒中，观察连接的可能性。②选择合适的酶，通过双酶切将目的基因插入载体质粒中，观察连接的可能性，总结优点。③利用BamHⅠ、BglⅡ和SmaⅠ进行双酶切将目的基因插入载体质粒中，观察连接后能否被BamHⅠ或BglⅡ酶切。通过以上模型活动的改进、教学内容的添加，让学生去选择、比较和实践，促进其对相关概念的深化和能力的提高。

图4