嘗試制作真核細胞三維結(jié)構(gòu)模型

1、“嘗試制作真核細胞三維結(jié)構(gòu)模型”的教學組織摘要 模型構(gòu)建活動是學生理解模型和領(lǐng)悟模型方法途徑。通過教師充分的課前準備和課堂教學中的有效組織，學生以小組合作方式完成真核細胞的三維結(jié)構(gòu)模型的制作、評價、修正完善、創(chuàng)意模型展示等活動，將抽象的真核細胞結(jié)構(gòu)形象化，并將具有真實感和立體感的實物模型以簡單而科學的形式呈現(xiàn)出來。而真核細胞結(jié)構(gòu)概念圖的構(gòu)建則可以進一步讓學生將具體化的模型抽象化，實現(xiàn)對真核細胞結(jié)構(gòu)和功能認知過程中抽象化與具體化的辯證統(tǒng)一。關(guān)鍵詞 真核細胞模型 教學組織理解模型和領(lǐng)悟模型方法是高中生物學課程標準的重要內(nèi)容之一，而理解模型和領(lǐng)悟模型方法的重要途徑是進行模型構(gòu)建。“嘗試制作真核細胞的

2、三維結(jié)構(gòu)模型”是學生在高中階段生物學課程學習中的第1個模型建構(gòu)活動，課標標準要求該活動必須做，且盡可能在課堂教學中完成。但是在實際教學中，課堂上安排該活動的教師不多。經(jīng)調(diào)查，原因主要有：一是認為教學任務(wù)太重，模型建構(gòu)活動太費時；二是認為學生人數(shù)太多，活動難以組織開展，且所需材料缺乏；所以即使是安排了模型構(gòu)建，也是課后由學生自主構(gòu)建，沒有發(fā)揮模型構(gòu)建應(yīng)有的教育價值。本文根據(jù)教學實踐，探討如何解決時間、材料等問題，在課堂有限的時間里有效地組織真核細胞的模型建構(gòu)活動，充分發(fā)揮模型構(gòu)建活動的價值。1 準備工作 課堂模型構(gòu)建教學的成敗關(guān)鍵在于課堂教學的組織，而課前的充分準備是有效課堂教學的前提。1.1

3、學情分析學生對真核細胞的結(jié)構(gòu)和功能已有所了解，但在光學顯微鏡下，大部分細胞結(jié)構(gòu)觀察不到，學生缺乏感性認識，不能很好地理解細胞是一個有機的統(tǒng)一整體，各部分結(jié)構(gòu)相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)。本活動不僅能讓學生體驗模型構(gòu)建的方法，更重要的是在模型構(gòu)建過程中進一步探究細胞的結(jié)構(gòu)和功能，把握細胞結(jié)構(gòu)的完整性及與其功能相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)特點。學生第1次進行過模型制作活動，對模型及模型方法不清楚，需要在教師的引導下完成。1.2 制定教學目標1）知識目標 更好地構(gòu)建核心概念即細胞作為最基本的生命系統(tǒng)，有細胞膜作為邊界將細胞與外界隔離，細胞內(nèi)部的各種結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)配合，使細胞具有各種各樣的功能。2）能力目標 運用所學知識，設(shè)計并制作真核

4、細胞三維結(jié)構(gòu)模型；根據(jù)所制作的模型構(gòu)建真核細胞結(jié)構(gòu)概念圖。情感態(tài)度價值觀目標 體驗“模型法”在生物學研究中的作用；體驗小組合作學習時的快樂等。1.3 學生分組，并準備模型構(gòu)建材料建議4-6人一組，選出組長，以自愿組合為前提，教師可以給予幫助和調(diào)整。在尋找、選擇材料時，學生會將課本知識與實際生活相聯(lián)系，不僅深入思考細胞的各結(jié)構(gòu)及其功能特點，還充分發(fā)揮想象力，積極有效地參與活動。要求所選擇材料要安全、可操作性強，價廉物美。1.4 明確評價目標，明晰評價標準 評價是教學過程中不可缺少的環(huán)節(jié)，客觀、公正、合理的評價可以提高學生模型構(gòu)建活動的興趣，激發(fā)學習的動力。將學習過程評價與學習結(jié)果評價相結(jié)合，對合

5、作小組集體的評價與對小組成員個人的評價相結(jié)合。由于采用的是小組合作的活動方式，所以將整個評價的重心由激勵個人競爭達標轉(zhuǎn)變?yōu)榧钚〗M集體合作達標，側(cè)重于對小組集體的評價。教師可設(shè)計“小組活動記錄表”（見表1）和“小組活動評分表”（見表2）。對小組活動的整體評價的信息主要來自對小組活動過程的觀察、小組的活動記錄表和最終構(gòu)建的模型。2 教學設(shè)計思路制定教學目標材料準備新課導入原型知識復習小組設(shè)計模型制作方案小組合作制作模型小組間互評小組構(gòu)建細胞概念模型小組完善模型創(chuàng)意模型展示3教學過程3.1原型知識的復習 教師展示上一屆學生制作的較為成功的細胞三維結(jié)構(gòu)模型，并提出問題：你能看出該模型模擬的是哪一種真

6、核細胞嗎？判斷的依據(jù)是什么？能否識別模型中各細胞的結(jié)構(gòu)？嘗試說出它們的名稱及其功能。該模型制作的比較成功的原因是什么？該模型還可以在哪些方面進一步完善？教學意圖：選擇學生制作的比較成功的模型進行細胞相關(guān)結(jié)構(gòu)的復習，不僅能使學生回顧細胞的結(jié)構(gòu)和功能，為學生的模型構(gòu)建活動奠定知識基礎(chǔ)，而且能讓學生了解模型及模型方法，明確一個成功的物理模型其科學性和準確性應(yīng)是最重要的，其次才是藝術(shù)性和成本低廉等。3.2討論設(shè)制作方案 教師可建議每個小組圍繞以下問題進行討論后，再制定方案，并記錄在小組活動記錄表中（表1）。小組想制作的是哪一類真核細胞模型？該類型細胞中應(yīng)該有哪些結(jié)構(gòu)？真核細胞模型中各結(jié)構(gòu)的比例大小如何

7、制作才合理？細胞中各結(jié)構(gòu)分別用什么材料制作可以使這些結(jié)構(gòu)更突出，便于觀察？細胞中各結(jié)構(gòu)的位置如何安排，如何連接才最科學、準確？如何在模型中體現(xiàn)細胞是一個統(tǒng)一的整體？在此過程中，教師巡視各小組的活動。教學意圖：通過問題引導學生思考討論，把握由整體到局部，再由局部到整體的原則，從而使模型方案的設(shè)計制作過程有條理；教師在巡視過程中，可以及時了解和解決各小組設(shè)計方案過程中存在的問題。如：學生對問題“如何在模型中體現(xiàn)細胞是一個統(tǒng)一的整體？”產(chǎn)生了疑問，教師引導學生分析討論過程如下：教師：“要想在模型中體現(xiàn)細胞是一個統(tǒng)一的整體，首先要分析細胞是一個統(tǒng)一的整體表現(xiàn)在哪些方面？”學生1：“分泌蛋白的合成和分泌

8、時，細胞中的核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體、細胞膜分工合作，可以體現(xiàn)細胞是一個統(tǒng)一的整體?！睂W生2：“細胞核通過核孔實現(xiàn)了核質(zhì)之間頻繁的物質(zhì)交換和信息交流，可以體現(xiàn)細胞是一個統(tǒng)一的整體。”學生3：“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜向內(nèi)和核膜相連，向外和細胞膜相連，可以體現(xiàn)細胞是一個統(tǒng)一的整體?！睂W生4：“細胞只有保持完整性,才能正常完成各項生命活動?！苯處煟骸按蠹曳謩e從結(jié)構(gòu)和功能方面分析了細胞是一個統(tǒng)一的整體，那么，哪些可以在細胞模型中體現(xiàn)，如何體現(xiàn)呢？”學生討論后紛紛提出自己的設(shè)想，有的提出可以在細胞模型的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、細胞膜之間放上小的囊泡，以體現(xiàn)這些細胞結(jié)構(gòu)在功能上相互配合；有的提出可以將核膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、

9、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和細胞膜之間連接，以體現(xiàn)這些細胞結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上直接聯(lián)系；有的提出可以在細胞核上用牙簽作出核孔，以體現(xiàn)核質(zhì)之間的聯(lián)系。3.3小組合作構(gòu)建模型 小組成員根據(jù)具體分工,分別制作模型所需具備的各部分配件,并將它們有機地整合在一起，教師巡視指導、協(xié)調(diào)。教學意圖：小組活動過程中，教師隨時觀察各小組的活動情況，了解模型建構(gòu)活動的進展情況；協(xié)調(diào)個別小組的矛盾，促進小組活動有序進行；及時發(fā)現(xiàn)各小組制作過程中出現(xiàn)的問題,并給予指導意見。如某小組成員在制作液泡時，有同學提出用塑料袋制作比用橡皮泥制作更能體現(xiàn)液泡是單層膜圍成的結(jié)構(gòu)，學生間爭論后詢問教師，教師一方面高度肯定了該同學的想法，另一方面也提出能否進一步

10、改進液泡結(jié)構(gòu)，讓其與功能更加適應(yīng)。小組討論后決定用裝上水的小塑料袋作為液泡更適宜。3.4小組間模型互評、修改完善 模型制作完成后，教師展示評分表，每2個小組間根據(jù)評分表進行互評、修改，并進一步完善模型。教學意圖：模型的互評放在2個小組間進行，既節(jié)約時間，使模型的評價和完善落到實處，還為學生運用所學知識解決實際問題提供平臺，能進一步檢驗學生對細胞結(jié)構(gòu)相關(guān)知識的掌握。3.5創(chuàng)意模型展示 從全班選擇有創(chuàng)意的2個小組派展示自己制作的模型,介紹所用的材料，描述模型的獨到之處。學生的創(chuàng)意作品：植物細胞三維結(jié)構(gòu)模型柚子皮作細胞壁，塑料薄膜緊貼其內(nèi)壁當作細胞膜，山楂果實構(gòu)成細胞的“控制中心”細胞核，其中山楂果

11、皮上的白點表示核孔，里面的種子代表核仁；核桃作為線粒體，綠色橄欖作為葉綠體，“果然多”CC果卷作為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，小米點綴成蛋白質(zhì)的“裝配機器”核糖體，胡蘿卜片堆疊成高爾基體，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、細胞膜之間撒上西米充當囊泡，充水的透明小塑料袋作為液泡。獨到之處：用不同顏色的食品作為材料制成細胞的不同結(jié)構(gòu)，形象生動，突出了細胞各部分的結(jié)構(gòu)特點，且便于觀察。用囊泡點綴在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和細胞膜之間能體現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)在功能上的聯(lián)系。教學意圖：創(chuàng)意模型的展示，不僅讓學生學會欣賞，開拓視野，而且培養(yǎng)了學生的表達能力。3.6 構(gòu)建真核細胞的概念模型教學意圖：真核細胞結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建是學生對已知的細胞結(jié)構(gòu)的概念進行具體化的

12、過程，而概念圖的構(gòu)建則可以進一步讓學生對具體化的細胞模型進行抽象化，這樣的教學組織不僅讓學生體驗建立模型的過程，領(lǐng)悟模型方法，更重要的是讓學生鞏固了細胞這個核心概念。4教學體會1）材料選擇 學生的想象力非常豐富，從學生準備的材料來看，廢棄物如紙盒、包裝袋、廢紙、樹葉等，食品如小米、各種零食、蔬菜、油面筋、水果、方便面等，以及橡皮泥、面團等都可以作為構(gòu)建細胞模型的材料。而且學生在選材時能夠聯(lián)系相應(yīng)的細胞結(jié)構(gòu)特點，材料的準備過程其實也是對細胞各部分的結(jié)構(gòu)和功能進行深入理解的過程。2）課堂活動比課下活動效果好 在課堂上完成和在課下完成相比，有以下優(yōu)點：一是所有學生都參與到模型制作活動中，從而避免模型

13、建構(gòu)活動只是一些學習能力較強、表現(xiàn)欲望較高的學生的活動；二是在制作過程中的疑惑可以隨時咨詢老師，使教師給予學生的指導與學生期望得到的指導一致；三是教師在巡視過程中可以發(fā)現(xiàn)學生制作過程中出現(xiàn)的問題,并及時指出；四是及時的交流和評價，不僅能使學生及時修正完善構(gòu)建的模型，鑒賞其他小組的制作成果，而且還能進一步檢驗學生對細胞結(jié)構(gòu)相關(guān)知識的掌握，有利于學生相互促進，主動學習。3）模型建構(gòu)活動的意義 在課堂中，小組合作完成了真核細胞模型的制作、評價、修正完善、創(chuàng)意模型展示等一系列活動，將腦中抽象的真核細胞結(jié)構(gòu)形象化，以簡單、科學具有真實感和立體感的實物模型形式呈現(xiàn)出來；而真核細胞結(jié)構(gòu)概念圖的構(gòu)建則可以進一

14、步讓學生將具體化的模型抽象化，實現(xiàn)了對真核細胞結(jié)構(gòu)和功能認知過程中抽象化與具體化的辯證統(tǒng)一，加深了對細胞結(jié)構(gòu)的完整性及與其功能相適應(yīng)特點的理解。只有親自參與活動, 學生才能領(lǐng)悟模型方法的要素與關(guān)鍵，提升動手、探究、思維、創(chuàng)新、分析問題和解決問題等能力，同時情感的體驗也得到了升華，當然最重要的是加深對核心知識的理解和應(yīng)用。4）課堂活動的課下延伸 可將各班級課堂活動中評出的創(chuàng)意作品收集后，進一步在全校展示。通過創(chuàng)意作品的展示，激發(fā)學生學習生物學的興趣。表1： 真核細胞的三維結(jié)構(gòu)模型制作小組活動記錄表班級制作小組成員成員分工模型制作方案獨到之處反思與收獲交流與評價表2：真核細胞三維結(jié)構(gòu)模型制作小組活動評分表班級參賽小組科學性（70%）精美性（10%）創(chuàng)造性（10%）過程記錄（10%）總分所做細胞模型能反映該類型細