物理模型构建在基因表达教学中的实践探析.docxVIP

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物理模型构建在“基因表达”教学中的实践探析

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中图分类号G633.91文献标志码B

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PPT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方法，教学中应围绕“面向全体学生、倡导探究式学习”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。

笔者采用主体由教师充当，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（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，还应与教材内容有效接轨并适当延伸。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？”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（