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合理运用模型方法进行中学生物教学
在生物科学学习中，模型提供观念和印象，是非常吸引学生的生动的感性材料，是学生知识结构的重要组成部分。要有效进行一个模型建构，教师应该只是提供一定的指导，由学生自己动手动脑进行模型建构。
以下通过《遗传与变异》模块中第二章的“减数分裂”一节（两个课时）的教学，尝试在课堂教学中运用模型和模型的方法，通过学生的动手操作，产生深刻的感性认识，由物理模型上升为抽象的数学模型，帮助学生对减数分裂本质的认识。
（一）运用模型方法进行概念教学
对于概念的学习，模型建构是最直接最有效的教学途径之一。在生物课堂教学中，学生对概念的掌握往往是一个逐步深入和提高的过程，一般都是由现象到本质，由简单到复杂，由具体到抽象的完善过程。模型和模型的方法有利于学生加强感性认识，使知识概念经验化，直观化，有助于学生记忆和理解。
【例1】“联会、同源染色体”的概念学习
为了帮助学生比较和掌握同源染色体、联会概念的区别与联系，教师没有直接告诉学生这些概念的区别，而是在黑板上用不同颜色的笔绘出减数分裂中染色体行为变化（教师实际上是做模型构建的示范），就概念的生成展开了下面的一系列对话：
教师：在老师所画的图中，让长度相同、颜色不同的两条染色体配对代表什么？
学生：联会。
教师：我们下面要学习的一个概念是“同源染色体”，按照对字面的理解，你认为该怎么定义呢？
学生：来源相同的染色体。
教师：既然来源相同，那为什么配对的染色体要用两种颜色表示呢？
（学生思考、讨论）
学生：同源染色体不是指来源相同的染色体，而是指在减数分裂过程中配对联会的两条大小和形状相同的染色体，两种颜色分别代表一条来自父方，一条来自母方。
教师：大家对这样的定义有没有不同意见？
教师：配对的两条染色体大小和形状是不是绝对相同呢？是不是只有进行减数分裂的细胞在联会配对之后才出现同源染色体呢？
（教师演示受精作用课件、动画模拟精卵的结合过程以及受精卵中染色体组成，学生观察分析）
教师：受精卵中的染色体来源、形状和大小有什么特点？
学生：受精卵中的染色体一半来自父方、一半来自母方，形状和大小一般相同。
教师：那么，受精卵中的染色体是不是同源染色体呢？如果是的话，同源染色体概念的要素什么？
学生：①形状和大小一般相同；②一条来自父方，一条来自母方的两条染色体。
（二）运用模型方法揭示生物现象本质特征
【例2】通过构建物理模型，抽象出减数分裂过程中染色体变化的本质特征
背景：在第一模块的学习中，学生曾经以二条形态大小相同的染色体为例，绘制了染色体在有丝分裂各个时期的形态和行为变化图解，即模拟模型（见图解1）。
师生共同回顾，教师展示模拟模型（图解1）。
教师提出学习任务：请同学们观察教科书或黑板的挂图，以一对同源染色体为例，绘出减数分裂过程各时期染色体行为的变化。
引导学生阅读教科书或挂图的图解，学生分小组讨论并绘制图解，学生小组展示模型构建的成果，师生展开交流和研讨，师生共同对学生的模型进行修改、分析和评价，师生逐步归纳抽象出规范的物理模拟模型(见图解2和图解3)。在此过程中，教师要不失时机地提出下列问题：
① 染色体是什么时候进行复制的？
② 同源染色体何时分离？
③ 染色体数目减半发生在什么时期？
④ 经过减数第一次分裂的子细胞有无姐妹染色单体？
⑤ 减数第二次分裂过程染色体行为与有丝分裂有何异同？
⑥ 在同源染色体上的相应位置标出1对等位基因（Aa），并思考该对等位基因何时发生分离？
师生讨论得出结论后，教师提出进一步学习的任务：请同学们比较分析图解，找出减数分裂过程中染色体和DNA数目变化的规律。
【例3】建立减数分裂过程染色体和DNA数目规律变化的数学模型，理解染色体变化的本质特征，概述染色体、DNA数目规律变化的意义
以模型（图解）为切入点，师生共同构建减数分裂过程染色体和DNA数目规律变化的数学模型。
师生共同回顾有丝分裂中染色体、DNA在各个时期的数目变化（以染色体为2n的体细胞为例，见图解1）。
图解1

有丝分裂过程
间期期

前期期

中期期

后期期

末期期

染色体数目变化
2n 2n 2n 4n 2n
DNA数目变化
2N→4N 4N 4N 4N 4N→2N
师生共同探究减数分裂中染色体、DNA在各个时期的数目变化（以染色体为2n的体细胞为例，见图解2和图解3）。

图解2

减数第一次
分裂过程
间期期

中期期

后期期

末期期

前期期

四分体期

联会期

染色体数目变化
2n 2n 2n 2n n
DNA数目变化
2N→4N 4N 4N 4N 4N→2N
图解3

减数第二次
分裂过程
前期期

中期期

后期期

末期期

染色体数目变化
n n 2n n
DNA数目变化
2N 2N 2N N

教师引导学生将上述数据转换成染色体、DNA数目变化的二维坐标柱状图或曲线图，并进行比较分析，进一步深化学生对数学模型的理解。
教师提出进一步学习的任务：若有两对等位基因，且符合孟德尔的自由组合定律，在减数分裂中等位基因是如何分离的？非等位基因又如何自由组合？请设计和制作具有两对同源染色体的减数分裂过程模型，标出两对等位基因在染色体的位置，并模拟非等位基因随非同源染色体而自由组合的情况。
（三 ） 运用模型方法解释生物学规律
高中阶段已经进行了文理分科，由于学生的个体的差异，认知水平参差不齐，许多文科学生对一些逻辑性较强的生物学规律难以理解，这往往形成了教与学的难点，例如：“非等位基因随非同源染色体的而自由组合”这一知识点，如何在教学中化难为易，是生物教学中恒久的课题。模型的直观性给与学生深刻的感性材料，通过亲手制作模型学生从中体验到平时肉眼无法观察到的生物学现象，解释生物学规律，难点也就迎刃而解。
【例4】制作含两对同源染色体的细胞进行减数分裂的物理模型，解释非等位基因随非同源染色体而自由组合的现象和规律。
教师提出模型建构的基本方法和要求：
①小组合作完成（两人一小组）；
②利用实验台上已有的材料（不同颜色的绳子、橡皮泥、剪刀等。提示：用绳子做染色体的臂，同色的橡皮泥做着丝点，标出两对等位基因Aa和Bb在染色体的位置）；
③注意模型的科学性，控制好时间。
学生通过实物投影展示自己的作品，其他小组的同学进行对比评价，教师点评，并引导学生共同完成下列表格（构建数学模型）：
初级性母细胞个数
同源染色体对数
子细胞类型
1个
1对
精子（ ）种；卵细胞（ ）种
多个
1对
（ ）种
1个
2对或n对
精子（ ）种；卵细胞（ ）种
多个
2对或n对
（ ）或（ ）种
教师点评时注意引导学生对比不同小组的作品，并根据非同源染色体组合情况的不同进行分类，重点帮助学生理解非同源染色体的自由组合，以及非等位基因随非同源染色体的自由组合而重组，加深对孟德尔遗传规律的认识。
以上案例以减数分裂中染色体变化这一重难点知识的学习为主线，以绘图和实物模拟制作的方式构建减数分裂过程染色体变化的物理模型，尝试通过建模活动找到突破重难点知识的方法和途径。模型构建加强化了学生对减数分裂过程染色体规律变化的观念和印象，为学生进一步获取系统知识确立了前提条件，通过引导学生对物理模型的分析对比、综合加工改造，从而建立染色体和DNA数目规律性变化的数学模型，达到对减数分裂本质深层次认识的目的，并运用模型来构建新的知识结构，使模型成为了学生认知结构的重要组成部分。