物理模型构建在“基因表达”教学中的实践探析

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1、物理模型构建在“基因表达”教学中的实践探析自制与教材匹配的物理模型，让学生动手操作和演练变换，能有效构建前概念和后续概念间的知识体系，从分子和细胞水平理解“基因表达”的动态发展过程。匕关键词物理模型构建基因表达生物学教学G633.91B由于人教版《必修2?遗传与进化》中“基因表达”章节中的重要概念具有抽象性和动态过程性，因此在以前的教学中笔者大多采用和Flash动画演示相结合的方式来增强概念?g的直观性，但也难免会过分注重教师的主导和讲授，结果是学生不能很好地辨别概念，建构自己的知识体系，容易脱离生物学科本身的系统科学性和概念间的严密逻辑性，死记硬背大

2、量的知识点。教学效果的时效性往往需要教师借助大量的习题演练去巩固和强化，效果一般。奥苏贝尔在《教育心理学：一种认知观》中提到“当新概念与头脑中前概念间存在某种类属关系时，若指导者能给予有效引导，使之进行正确衔接，将有利于学习者将新概念同化到自己头脑的已有概念体系中，从而习得概念”。“基因表达”的概念体系恰好符合这一认知特点，若能将学生前期所学的“DNA分子结构”与“基因转录和翻译”两大概念体系，借助模型构建的方法进行正确引导和衔接，或许会收到“事半功倍”的效果。下面以“基因表达模型”来探析如何利用物理模型，促进学生建构概念体系。1物理模型构建的理论依据

3、和构建的主体1.1理论依据模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法。模型构建中舍去了原型的一些次要的细节、非本质的联系，以简化和理想化的形式去再现原型的各种复杂结构、功能和联系，它能具体形象、生动、深刻地反映事物的本质和发展。笔者将繁杂的核苷酸结构加以主体式的简化，与教材插图接轨的同时，突出主干知识体系间的联系。教师充分考虑到“基因表达”物理模型是个系统性的动态模拟模型，尝试让学生在黑板上创设一个较为完整的“基因表达细胞环境”，并结合各模型单元间的组合性开展探析活动。1.2构建的主体对象和活动组织策略物理模型方法是用实物代替原物进行研究的

4、方法，教学中应围绕“面向全体学生、侣导探究式学习”的新课程理念展开。教学对象和可操作性不同，构建者也应有所差异。基因表达模型涉及的知识点多、内在联系性强，若教师放手让学生在课后利用多种材料去制做，反而不利于“基因表达”教学过程的展开。笔者采用主体巾教师充当，利用磁片贴纸事先按尺寸剪粘成“基因模板、原料、核糖体、tRNA”等可活动模型。在阅读教材和观看Flash动画的基础上，教师要求学生利用实物模型，以学生代表上黑板演练交流的方式创设“表达的细胞环境”情境，亲身体会“基因表达”这一多层次多概念的动态流程。2物理模型构建的课前准备2.1材料选择及模拟对象（

5、表1）2.2表达基因模板构建模型的构建在充分考虑原型主体的同时，还应与教材内容存效接轨并适当延伸。这样才能既考虑了学生的认知性，同时也适当促进了学生对主干知识内容的迁移能力。因此，笔者结合人教版必修2图4-6,加以延伸基因的5"、3"端的有关知识，从而衔接前概念（DNA分子结构）和后概念间；同时为“转录和复制都有规律性方向”提供平台，达到为后续内容“起始和终止密码子”的教学构建完整知识体系的目的。基因模板如图1所示。2.3无序摆放模型的各活动模块，尝试让学生创设“表达的细胞环境”情景教师事先讲解清楚自制各活动模块（如透明胶带、三角推板）模拟的对象和基本

6、含义，通过黑板无序摆放的形式请学生分别动手创设“转录和翻译的细胞环境”。教师应讲解清楚“核膜、原料、酶”在细胞中的分布、运输情况，尤其要突出“核膜”“碱基ATCG和U所在的核苷酸差异”，便于学生领悟“转录和翻译”有时在不同场所进行的原因。3教学实践和学生活动设计3.1话题引入教师引导学生复习前概念“DNA分子结构、复制的方向和场所”及案例“转基因鼠能表现出绿色荧光性状”，并提出问题：“基因是如何对相应蛋白进行控制合成的？”展示黑板板画“核糖体、核膜和染色体基因等活动模式图”。学生思考:“①基因的分布和蛋白质的合成场所分别在哪？②核孔是哪些分子运输的通道

7、？”学生代表在黑板构建“转录”的细胞环境（图2）。学生■代表讲述：表达是以基因为单位的，各基因间的表达是相对独立的。线粒体、叶绿体和原核细胞中由于没有核膜，故基因转录和翻译是在同一个地点进行的。基因所在的染色体只能分布在细胞核中，所以需要借助一种信息分子通过核孔将“指令”传递到细胞质中去。3.2学习重点1:基因的转录过程3.2.1教学组织及学生演练实践学生阅读教材“转录过程”后，结合教材插图4-4,尝试描述转录的大体过程。教师暂不作点评，在播放“基因转录”视频后，展开小组讨论该学生的描述，教师点拨指正。教师以“基因转录”模型（图3）为载体，故意放置一定

8、量“胸腺嘧啶脱氧核苷酸、碱基AUCG”模型，请4名学生上讲台依次演练“解旋、配对、聚合、脱离复