爱华网关键词 高中生物 模型建构 磁性软白板
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
文件编号： 1003 - 7586（2016）11 - 0024 - 04
《普通高中生物课程标准（实验）》首次明确将“获得生物学模型的基本知识”作为课程的知识目标之一，并在“内容标准”和“活动建议”中作了具体的规定。新一轮的高中生物学课程标准修订工作正在实施推进中，核心素养是理科课程设计的指向标，生物学核心素养包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任。新课标更注重学生分析问题、解决问题的能力。
建构主义理论认为，学生是学习的主体，应该让学生经历对知识的主动探索、主动发现和主动构建过程。模型建构是学生学习科学知识、认识世界的一种手段和科学研究思维方法之一。它以简化和直观的形式来显示复杂的事物和过程，尤其是通过实物模型建构，可使较抽象的、难以理解的重要概念和原理清晰呈现，使零散的知识逐渐系统化和直观化，从而使学生获得生物学概念和原理的准确含义，进而准确利用。
目前高中生物教材中主要涉及物理模型、概念模型、数学模型三种建模基本知识，旨在引导学生通过定性或定量化的概括性描述，使抽象、难理解的知识变得形象直观，容易理解，进而促进知识的意义建构。据此，笔者依托学校“学生学具的开发与应用研究”课题，与同事一起，就“磁性软白板在生物学模型建构中的应用”进行了初步的探索与实践。磁性软白板具有价廉物美、擦写方便、便于展示与交流等优点，下面结合教学案例就其教学过程与应用方法作简要的介绍。
1 磁性软白板简介
磁性软白板采用优质橡胶磁制作而成，除了白色，还有红色、蓝色等多种颜色，厚度为0.65 mm，目前在各种文具市场或者淘宝等网店可以方便地购买到。磁性软白板与教学中常用的白纸、硬纸、卡纸相比，优点很多（表1）。
在教学中根据教学内容选择性地使用磁性软白板，师生都感到方便、直观和高效。
2 磁性软白板在建构生物学物理模型、概念模型、数学模型中的应用
2.1 利用磁性软白板建构物理模型
物理模型是以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。其主要表象是“有形”，一定性状的平面或立体图形及其组合，就是对象本质特征的具体化。例如真核细胞结构模型、DNA双螺旋结构模型等都属于物理模型，它们都形象概括地反映了描述对象的本质特征。
在学习“生物膜流动镶嵌模型”时，笔者采用小组合作学习模式，利用磁性软白板的画图展示功能，引导学生体验建构生物膜流动镶嵌模型的过程与方法，学生印象深刻且记忆持久。具体教学过程如下：
首先，学生自主学习科学家发现“细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质”的过程，而后教师小结：经科学家的提取、分离和鉴定，发现脂质的成分就是磷脂分子，并介绍磷脂分子的结构特点：磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的（黑板画如图1所示）。
接着，教师提出问题情境1：“科学家把从人的红细胞中提取的磷脂分子在水―空气界面上铺展成单分子层，它会如何排布？”要求学生前后4人一组进行讨论，并将结果画在磁性软白板上。各学习小组派代表把磁性软白板贴到黑板上展示。结果每组学生都能正确画出如图2所示的磷脂分子排布示意图：亲水性的头部与水接触，疏水性的尾部背离水。
然后，教师提出问题情境2：“科学家测得红细胞细胞单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，由此能得出什么结论？”要求学生经小组讨论后将结果画在磁性软白板上，并再次展示在黑板上，组间如有不同答案，由组代表进行解释，其他同学可质疑。经交流，学生很快达成共识：在水―水界质中磷脂分子必然排列成两层，两层磷脂分子的头部朝水，尾部相对，并画出如图3所示的磷脂双分子层示意图。这时，教师通过多媒体演示一个动物细胞，并设问引导：“细胞是立体结构，细胞膜内、外分别是怎样的环境？组成细胞膜的磷脂分子又应该如何排布呢？”学生经小组讨论后在磁性软白板上画出如图4所示的细胞膜截面示意图。
反思：在建构生物膜的流动镶嵌模型过程中，磁性软白板的画图与展示功能得到充分利用。在此过程中，学生通过自主、合作、探究性学习，像科学家那样经历了探索、发现、验证和理论建构的过程。一切习得不是教师灌输给学生的，而是他们根据已有的知识经验在新的学习情境中自主认知构建的，所以理解得透彻、印象深刻、记忆持久。
2.2 利用磁性软白板建构概念模型
概念模型是把抽象概念之间的复杂联系，用简单直观的图式进行描述。一般借助几何线形来连接，故其主要表象特征是“有线”，包括箭头、分支线、直线等，这些“线”就是概念之间本质联系的具体化。如遗传变异的概念模型，人口增长和开垦土地之间的关系等。
人教版高中生物必修3“细胞生活的环境”中涉及很多概念，如体液、细胞内液、细胞外液、血浆、组织液、淋巴、内环境等。弄清楚这些概念间的联系与区别是本课学习的重点与难点，历届学生在学习过程中都觉得这部分知识抽象复杂，难于认知。笔者一改以往的讲授教学方法，尝试利用磁性软白板引导学生建构概念模型，收到很好的效果。
首先，教师利用多媒体演示预设的核心问题串：什么是体液？细胞内液是什么？细胞外液是什么？它们之间是什么关系？人体内细胞生活在什么环境中？此环境包括哪些种类？它们之间有什么关系？……教师以问题为导向，组织学生以合作学习小组为单位，紧扣教材进行自主学习和思考讨论。
其次，各小组派代表进行展示，利用小的磁性软白板，写上各种核心概念，根据自己小组讨论的结果摆放位置，并用箭头（两侧可用文字描述）标出概念间的相互关系。如有不同观点，其他组学生可提出质疑或进行评价。
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