以“模型建构”为思想的课堂教学课例分析——以《生物膜的流动镶嵌模型》为例，本文主要内容关键词为：模型论文,为例论文,课堂教学论文,思想论文,生物论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、内涵阐述 模型建构是人们按照特定的科学研究目的，在一定的假设条件下，通过研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是以简化和直观的形式来显示复杂事物或过程的手段。模型建构作为一种认识手段和思维方式，是科学研究中常用的重要方法之一。通过模型建构能有助于学生主动构建知识，帮助学生理解生命活动的复杂性和规律性。可见，在生物教学中，让学生结合所学内容及知识，自主构建一定的模型是很有必要的。 二、操作要领 在教学实践中，做到模型的科学设计、制作并合理使用，才能真正有效地培养学生自主探究的科学素养。笔者结合人教版必修一《生物膜的流动镶嵌模型》，对以“模型构建”为思想的课堂教学中的各个环节进行阐述、分析和探究。 （一）优化物理模型构建，凸显生物知识的形美 根据原型的结构特征，优化建构直观的物理模型，能凸显生物学科知识的形美。如果在本节内容教学中不使用模型，而是通过图片等形式直接呈现，然后就模型说模型，这种教学的“抓手”就不够有力，学生学习的积极性、自主性就不能被充分地调动，课堂氛围就会沉闷。因此，在本课中模型的建构就显得尤为重要。 关于生物膜中磷脂分子的模型，结合其具有尾部疏水和头部亲水这一结构特点，以及磷脂分子在水—空气界面上单分子排列的特性，我首先选用橡皮泥捏成球状，作为磷脂分子的头部，以两根牙签模拟磷脂分子的尾部。但在研究中发现，利用上述材料在建模中有一个严重的科学性错误：磷脂分子的两条“尾巴”并不全是直的，其中一条是弯曲的。为了证实这一点，我查阅了相关资料发现：磷脂的“尾部”是两条脂肪酸链，一条是饱和的，另一条带有一个（有时两三个）双键的不饱和脂肪酸，在双键处有一个折弯，折弯的存在使得脂双层中的各脂肪酸难以组合在一起，保证了脂双层的流动性。为了模型建构的科学性，我选用弯曲的铁丝替代笔直的牙签，以保证模型的科学性。 在课堂教学实践中，学生在探究磷脂分子和蛋白质分子在膜上的分布的模型建构时，通过小组讨论、合作学习的形式，对有关问题进行分析和推断，并最终在构建——修正——再构建过程完善了蛋白质分子在膜中的分布。通过物理模型的构建活动，学生对膜中各分子物质的结构理解得更为深刻、透彻，同时也符合学生由抽象到直观的认知水平。模型的建构不仅加深了学生对知识的理解，而且也很好地锻炼和培养了学生的团队合作意识。 （二）优化概念模型构建，体现知识生成之妙 概念模型是指以图示、文字、符号等组成的流程图形式对事物的规律和机理进行描述和阐明。对概念模型进行一定的优化，旨在能体现知识的生成之妙，让学生有一种“蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”的感觉。 为此，在课堂开始之初我标示板书：“生物膜的________模型”，在之后的学生活动中，在对罗伯特森静态模型等的修正后，完善板书“流动”及“镶嵌”，这样在最适宜的时机，生成课题的关键词，有水到渠成之效。 活动中，学生展示出一个生物膜平面结构模型之后，用“→”将所有模型按照探究的顺序连接为一个整体。从模型建构的角度直观地展示了生物膜流动镶嵌模型的构建历程。同时，学生又可凭借此连为一体的模型来回顾感悟。推动这一模型学说不断发展和深入的影响因素分别有：科技的快速发展带动实验技术的提升（电子显微镜、荧光染色、冰冻蚀刻技术），严谨的科学研究方法确保研究的科学性（假说演绎法），正确的研究指导方法（结构决定功能，功能与结构相适应），坚持不懈、前赴后继的研究精神。 （三）优化模型构建活动，促学生能力培养 模型构建的过程也是一个科学探究的过程。在此过程中，学生通过设置已知和未知，运用科学规律，一步步地检验和修正模型，从这一层面上讲，学生的学习不仅仅停留在对模型本身的结构和分布形态的探索上，而是上升到能力发展的高度，对学生探究能力的培养大有益处。因此，在教学实践中应不断地优化模型建构活动，充分提升学生的能力和科学素养。 三、课例展示 基于结构和功能相适应的学科思想，学生在学习了物质跨膜运输实例后，想进一步知道其他物质进出膜的方式和途径，必先了解生物膜的有关结构。对此，我以学生活动为平台，引导学生自主探究、合作学习，通过模型构建的思想开展课堂教学，以激发学生学习的积极性。 【活动1】根据磷脂分子的结构特点，请你分析判断它在水——空气界面上是如何排列分布的，尝试构建相关的模型。 通过该活动，一方面让学生通过对磷脂分子结构的了解，尝试解决问题，通过对问题的解决而获得科学探究成功的成就感，而在另一方面也为解决后续的深度问题做有效的铺垫。与传统教学中直接呈现“1925年，两位荷兰科学家用丙酮从人的成熟的红细胞中提取出脂质，在水——空气界面上铺成单分子层，测得单分子层的面积恰是红细胞表面的两倍”这一事实相比，能很好地构建学生对知识之间存在的联系。 【活动2】请根据活动1中构建的模型，尝试构建出磷脂分子在水中的排列分布模型。 提出问题：如果充分搅动液面，磷脂分子在乳浊液是呈球形还是一个平面？可能会呈现一个怎样的形态？学生针对提出的问题做出合理的假设，动手设计、建构模型，通过小组成员间的讨论与交流最终达成共识。 科学探究从提出问题开始，而做出假设是科学探究的一个重要的、不可或缺的环节。该处处理的妙处在于：一是学生讨论的问题答案（磷脂分子在水溶液中的两种可能排列方式）自然形成两种假设；二是资料3的实验不是简单的呈现、告知，而是对学生提出的假设做出的强有力的实证研究。 蛋白质分子在细胞膜中分布的模型建构： 对于罗伯特森的电镜实验现象，若直接提问“暗——亮——暗”的三层结构分别是什么，在学生对蛋白质、脂质在电镜下的折光率大小不同这一物理学知识没有了解的情况下，根本无法判断暗带、亮带分别属于何种物质。由于认知上的这一空白，探究便成了一个空壳，有形而无实。为了更好地解决这一问题，活动3的设计就很有必要了。 【活动3】根据罗伯特森在电镜下观察到细胞膜呈现“暗——亮——暗”的三层结构，以及“脂质折光性较强，在电镜下观察较亮；蛋白质折光性较弱，在电镜下观察显得较暗”这一知识原理，构建生物膜中蛋白质的分布模型。 依据细胞膜呈现“暗——亮——暗”的三层结构的实验现象，学生愉快地自主建构出蛋白质——脂质——蛋白质三层静态结构模型。 【活动4】修正罗伯特森提出的静态统一模型。罗伯特森关于生物膜的静态统一模型构建得是否合理，关键要看这个模型能否很合理地解释一些有关膜功能的生物学现象。 （1）关于静态模型的修正。相关生物学现象（呈现PPT：变形虫的变形活动，图1所示）→质疑一：生物膜是静态的吗？→进一步实验（呈现PPT：人鼠细胞的融合实验，图2所示）→修正：生物膜不是静态的，是可以运动的。
