运用物理模型建构生物学概念—以《DNA的结构》为例

运用物理模型建构生物学概念—以《DNA的结构》为例

吴小慧

巴中市第三中学

摘要：高中生物学课程内容聚焦大概念，引导学生在实践中发展学科核心素养。建构物理模型可以形象地阐释一些抽象的概念，学生在建构模型的过程中深入理解生物学概念、发展学科素养。

关键词：概念教学；模型与建模

高中生物学课程展示了生物学的基本内容，教师需要思考如何让学生触摸到自然科学的本质，体会生物学的魅力。高中生物学课程理念是教学时通过内容聚焦大概念和多元化的评价方式来引导学生主动学习，在实践中发展学科核心素养。如何在建构生物学概念的过程作者发展学生学科核心素养呢？其中建构模型可以使一些抽象复杂的概念简化、概括性地呈现，引导学生将知识外显、建构生物学概念。

1.概念教学的意义

教师在教学中将生物学内容聚焦为大概念，可以精简学生的学习容量，让学生有更多地时间去思考和实践，深刻理解和应用相应概念；可以精简学习结构，让学生明确感悟重点、建立章节间和单元间的联系，避免学生在零碎繁多的知识点中总是无效记忆。

2.模型与建模

2.1模型建构的意义

模型建构是深度学习中应用降维理念教学的重要教学手段,有利于学生理解生物学现象的本质,在建立模型的过程中,体验其思维过程,领悟模型方法，进行认知重组，进而形成新的生物学大概念[1]。

2.2生物学模型的分类

生物学模型分为物理模型、概念模型和数学模型。物理模型是以实物或图画形式直观反映认识对象的形态结构或三维结构，这类实物或图画即物理模型，其包括静态和动态两种结构模型[2]。笔者以《DNA的结构》为例，分享教学中如何通过构建静态的DNA分子的物理模型来引导学生构建生物学概念。

3.构建DNA结构的物理模型的过程

3.1课前预学

学生根据预学案在课前回顾必修1第2章第5节DNA的元素组成、基本单位及其连接，削弱学习新知的心里难度。

3.2课堂探究与建模

教师分组发放模型相关材料供学生选择使用。首先，学生自行阅读教材“思考·讨论”栏目的DNA结构模型的构建过程，结合教师分发的科学家构建模型的资料以及问题串，整理思路，思考构建方法。然后，组员间交流，共同假设、建立、检验与修正模型。接着，全班小组间交流成果与发现。最后，教师补充提示学生未关注总结的现象。

学生在自行阅读探讨过程中，提升信息整合提取能力，体会科学探究过程、领悟科学探究精神，是一种安静的思考。学生在组内交流时，输出自我认知，会出现以下情形：①可能由于对方的不理解而更换不同的表述形式和方法，提升了学生倾听能力和交流能力；②或者争吵，无法说服对方，是不理解对方的中心问题、彼此的关键差异，此时他们会求助他人和老师，需要教师引导学生如何获得更有利的证据，激起学生下次定要说服对方的欲望，让生物课变得期待，这是热闹的思维碰撞；③或者随意赞同，这写学生的思维节奏跟不上，或不能坚定自我想法，需要教师重点引导。

3.3课后检测

教师分享全班模型数据，学生根据相关数据，自行归纳DNA单链上的碱基种类与数量关系、DNA双链间的碱基种类与数量关系和DNA结构的特点，分析不同DNA的区别与相同点，为后面第3章第4节DNA的多样性和特异性打下基础。

4.教学反思

用一个教学活动驱动学生构建DNA的结构，让学生明确感知本节重点。学生在构建物理模型的过程中，不断重组认知，最后成功构建模型，让微观的DNA宏观显现、抽象的DNA结构具象化，发展了学生科学思维和探究能力。学生在组间交流时用时较长，对DNA模型中的碱基组成介绍较多，对发现的问题和总结的规律交流不多，教师可以呈现数据，重点分享发现的规律。每一天的教学都不同于昨天，笔者在以后的教学中将不断改进。

参考文献：

[1]吴佐建.基于科学思维的生物学模型建构教学策略研究[J].教育与装备研究,2021,37(9):6-9.

[2]严传业.高中生物教学中生物模型建构研究[J].中学教学参考,2019(8):82-84.