唐家友 王舒婧

（1 深圳市龙华区教育科学研究院 广东深圳 518109 2 深圳市龙华区民治中学教育集团 广东深圳 518109）

构建模型是科学研究的核心实践活动之一，建模教学，涉及模型的构建、模型的评价与修正，可帮助学生深入理解知识形成的过程[1]。7 年级学生学习人教版生物学上册中“细胞通过分裂产生新细胞”这节内容, 需要学生认知水平由宏观跨入微观，并具备一定的想象力，学生短时间内很难适应。因此，细胞分裂的基本过程及细胞分裂过程中染色体的变化成为本节课的教学重、难点。教师创设建模活动，辅助学习，有利于学生跨越思维障碍，获得良好的教学效果。

1 模型的准备及建模问题的提出

1.1 教师准备模型材料 教师提前准备好模型材料（图1）。3 种细胞模型（原细胞、分裂过程中的细胞、新细胞，用A4 纸打印）；白色和黑色的染色体模型贴纸若干，每种颜色有2 种形状（整条染色体、半条染色体），模型材料至少准备9 套。

图1 细胞及染色体模型

1.2 建模问题的提出 阅读教材第57 页的最后一段，根据“在细胞分裂时，染色体会进行复制”和“细胞分裂过程中，染色体均分成完全相同的2份，分别进入2个新细胞中”“2个新细胞与原细胞的染色体形态和数目相同”等概念，学生结合手中的细胞模型，在空白处选择并贴上不同的染色体模型，从而构建细胞分裂过程中染色体的大致变化模型。

2 建模活动的完成

2.1 建模的过程 学生分成9 个小组，每组4 ～5人,学生通过合作探究完成。教师用手机拍下每个小组的模型并展示。

2.2 建模的结果 9 个学习小组共创建5 种不同的模型（表1）。

表1 9 个小组构建模型统计结果

3 模型的评价与修正

3.1 评价与修正的思路设计 每组模型的评价与修正都是先由小组代表介绍建模的思路和想法，然后，其他小组提出不同的看法，展开辩论，教师适时进行评价和总结。先评价与修正第1、第6、第8、第9 小组的模型，然后是第3、第4、第5小组的模型，最后是第2、第7 组的模型。

3.2 评价与修正过程 学生共设计了5 种模型，但有4 个小组构建的是第1 种模型，涉及的学生人数最多，问题比较典型且有代表性。教师请1组的学生代表介绍该模型。学生1 介绍：因为新细胞的染色体数量不能增加，所以原细胞的染色体要一分为二，进入新细胞。经教师引导和启发，学生2 代表其他组发表不同意见：新细胞的染色体数量虽然没有增加，但这样分裂的结果使染色体越来越小，遗传物质会逐渐减少。教师提示：实际上，新细胞中染色体不仅数目不变，形状也应该保持不变，才符合“2 个新细胞与原细胞的染色体形态和数目相同”的原则。如何保证这一原则？学生3 补充：从课外书中了解到，人体细胞中染色体数目相同，都是23 对，而且是复制之后分开的，这样就不会出现半条染色体。学生4 进一步说明：如果一开始时细胞中有23 对染色体，细胞分裂后就只有原来的1/2，再分裂剩1/4……越来越小，则细胞内就不可能保持原有的23 对染色体，因此，应该是整条复制后分开。教师评价：1 组模型所示的分裂方式，新细胞中染色体的数目并没有增加，但会使分裂后新细胞内的染色体越来越小，染色体上的遗传物质DNA 也会随之变化。可见，这种模型不合理。其他几种模型也按相同思路进行评价与修正。

4 建模教学的反思

4.1 建模教学应重视概念的生成 学生通过动手完成模型的构建任务，初步建成细胞分裂的过程、新细胞、染色体形态和数目、染色体复制、染色体均分等这些小概念。通过修正与评价模型，学生就会丰富概念的内涵和外延,加深对概念之间的融合和拓展。深度理解“细胞分裂过程中，染色体形态和数目发生变化，最后导致新细胞与原细胞染色体形态和数目、遗传物质相同”这个新的大概念（图2）。教师要求构建的模型，不是简单的物理模型的复制与构建，而是对染色体变化趋势的模型构建，有一定的延伸性，为高中阶段学习有丝分裂打下坚实的基础。

图2 建模活动促进新概念生成

4.2 建模教学应重视科学思维的培养 染色体变化的模型构建，按照学生自学、小组内部讨论、知识归纳概括、推理模型、合作构建模型、组间修正与评价模型、确定模型等过程展开。每个步骤都在培养学生的科学思维。许多学生都参与了模型的修正与评价的发言，课堂参与度极高。虽然有些学生口头表达并不严谨，甚至有些费解或错误，但学生经历了头脑风暴，围绕染色体的数目和形状的变化展开思辨；师生、生生的交流、辨析，思维的碰撞，也有利于培养学生的批判性思维。

建模教学不仅会直接影响核心素养中“科学思维”的落实，也会间接影响生命观念的达成。该片段的教学不仅是教师讲解和演示的过程，也是师生交流、共同发展的互动过程。

4.3 建模教学设计应注意评价的顺序 因为对初中生掌握细胞分裂过程的细节要求不能太高，所以只要求学生设计细胞分裂2 个时期染色体变化的模型。教师对学生构建模型的评价，一定要先展示需修正且出错的小组较多的模型，最后，才展示正确的模型，这样就能有更多的交流。多鼓励学生发言，充分表达自己的想法。

4.4 建模教学需教师全情投入 刘恩山教授[2]指出：在课时教学计划阶段，教师要有针对性地设计学生主动参与的学习活动和实践机会，这是最难、最需要投入的工作。在课堂中融入模型构建，是学生主动学习和实践的一种方式，需要教师有一定的建模知识和创新意识，掌握一定的信息技术；需要教师结合教材内容查阅资料，准备适量的教具；需要教师对模型的属性、功能精准定位。