浅谈模型建构教学的实践研究

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【摘要】物理模型是用实物或图画形式直观表达认识对象的特征。应用模型教学法可以帮助学生突破课堂中的难点，突出重点，能促进学生理性思维的培养。

【关键词】物理模型；蛋白质教学；理性思维

生物学模型是人们为了某种特定目的而对人事对象所做的一种简化的概括性的描述，有的借助于具体的实物或者其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达[1]。模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、数学模型等。以实物或者图画形式直观地表达认识对象的特征，这种模型就是物理模型。用模型方法探讨生物问题，遵从实验到理论的过程，符合从感性到理性的认知规律，能促进学生认知水平的发展，激发学生思维的兴趣，培养学生的创造能力[2]。运用模型方法进行教学的实例很多，本文就以蛋白质一节的教学为例，研究随手撷取的模型对于生物教学难点突破的意义。

本节主要介绍蛋白质的结构和功能以及氨基酸结构式和脱水缩合反应等有机化学内容，知识多且是学生刚进入高中后接触的难点。从初步了解物质组成到探究物质结构，并且树立结构决定功能的理性思维，这个过渡需要教师好好引导，因此选择适当的模型建构方法来帮助学生建立概念，培养理性思维就很重要了。

下面是教学中的部分片段撷取，以体现模型的应用。

1.介绍蛋白质基本单位，以形象化的“人体模型”识记氨基酸结构式。

师：生物中经常说结构决定功能，因此蛋白质功能多样是由于它的结构具有多样性。我们来看一种大家都比较熟悉的蛋白质――胰岛素。PPT呈现胰岛素结构式和介绍，引导学生观察胰岛素的基本组成分子小圆圈，也就是一个个胰岛素的基本单位――氨基酸，胰岛素就是靠这些基本单位连接而成的生物大分子。我们先把这个小圈放大，也就是氨基酸，接着呈现四种不同结构的氨基酸分子式，分别是甘氨酸，缬氨酸，丙氨酸和亮氨酸。请同学们观察这四种氨基酸，能否找出它们结构的共同点。生：观察结构式，思考并讨论，基本得出主要由C、H、O、N四种元素组成，并且有一些共同的结构，主要都有一个C，一个―NH2，一个-COOH，一个H原子。师：同学们的观察都很仔细，氨基酸的结构式和我们以前学的化学分子式有点不同，是一种有机分子式，所以我们看到的相同部分会以基团来命名，刚刚大家找到的共同部分分别是氨基，羧基和氢基，几个部分都连接在一个中心碳原子上，还有一部分结构是各个氨基酸之间不同的，也是决定氨基酸种类的，叫作R基，因此20种氨基酸就有一个结构通式： ，由于这个有机结构式是大家第一次接触，因此我们来构建个大家很熟悉的模型帮助记忆吧。

大家有没有发现这个结构式很像一个人啊，我们请两位同学上台演示下。两位学生都伸展双臂，可以假设左手是氨基，右手就是羧基，而两条腿就是氢基，每个同学的头不一样，也就代表是R基，我们给他们分别贴上标签（将事先做好的不同氨基酸结构的卡片贴于学生胸前）。生：观察演示，并对照自己记忆结构式。

设计意图：由观察刚看过的蛋白质入手，研究结构式，学生能理解。氨基酸结构式是较难的有机分子式，学生第一次接触，较难理解基团的概念，以学生熟悉的人体作为模型，可以帮助学生理解。

2.以模型作演示，理解蛋白质结构及多样性的原因。

师：氨基酸只有约20种，可当它构成蛋白质后，可能有1010-1012种，氨基酸是如何构成蛋白质的呢？蛋白质种类为何有这么多呢？自学书本上的过程图，请同学来讲解下过程。生：自学书本内容，写出蛋白质形成的过程，最后再首尾呼应和开始的胰岛素分子式联系起来，了解蛋白质形成过程。师：我们来进一步探究20种氨基酸是如何构成上亿种蛋白质的吧。在自学蛋白质构成过程中，同学们其实已经有点概念了，那我再请两位同学上来扮演氨基酸，分别贴上丙氨酸和亮氨酸的标记。现在我们就让这四位同学来演示下氨基酸是如何形成蛋白质的吧。生：表演模拟脱水缩合过程（牵手）和形成的多肽链，再摆出不同造型模拟盘曲折叠形成蛋白质过程。其他学生观察并思考这一过程是如何导致蛋白质具有多样性的。在观察和相互的讨论中，师生共同总结：氨基酸种类、数目、排列顺序不同，肽链的盘曲折叠方式不同等都是构成蛋白质结构多样性的原因。

设计意图：蛋白质结构多样性是难点，通过这样一个模拟演示，学生很容易明白，也给课堂增加了欢乐。

物理模型可以帮助学生熟悉对象的各个特征、微观结构的位置以及相互关系。对于随手撷取的物理模型，由于操作简便，形象直观并且可以多次重复，因而训练了学生的动手能力和立体形象思维。

模型的建构改变了传统教师满堂灌的局面，加强了师生间的互动，体现了新课程改革的理念，培养了学生的理性思维，有助于不同层次学生个性的发展和潜能的开发。另外模型教学又是一个不断发展、修正和完善的过程，对于学生的深层学习和合作学习也有很好的促进作用。

【参考文献】

[1]普通高中课程标准实验教科书生物必修1分子与细胞[M].北京：人民教育出版社，2014.

[2]施德明.高中生物模型方法教W及策略[J].科学教育，2008（01）：10-11.