尝试制作真核细胞三维结构模型

1“尝试制作真核细胞三维结构模型”的教学组织摘要模型构建活动是学生理解模型和领悟模型方法途径。通过教师充分的课前准备和课堂教学中的有效组织，学生以小组合作方式完成真核细胞的三维结构模型的制作、评价、修正完善、创意模型展示等活动，将抽象的真核细胞结构形象化，并将具有真实感和立体感的实物模型以简单而科学的形式呈现出来。而真核细胞结构概念图的构建则可以进一步让学生将具体化的模型抽象化，实现对真核细胞结构和功能认知过程中抽象化与具体化的辩证统一。关键词真核细胞模型教学组织理解模型和领悟模型方法是高中生物学课程标准的重要内容之一，而理解模型和领悟模型方法的重要途径是进行模型构建。“尝试制作真核细胞的三维结构模型”是学生在高中阶段生物学课程学习中的第1个模型建构活动，课标标准要求该活动必须做，且尽可能在课堂教学中完成。但是在实际教学中，课堂上安排该活动的教师不多。经调查，原因主要有：一是认为教学任务太重，模型建构活动太费时；二是认为学生人数太多，活动难以组织开展，且所需材料缺乏；所以即使是安排了模型构建，也是课后由学生自主构建，没有发挥模型构建应有的教育价值。本文根据教学实践，探讨如何解决时间、材料等问题，在课堂有限的时间里有效地组织真核细胞的模型建构活动，充分发挥模型构建活动的价值。1准备工作课堂模型构建教学的成败关键在于课堂教学的组织，而课前的充分准备是有效课堂教学的前提。1.1学情分析学生对真核细胞的结构和功能已有所了解，但在光学显微镜下，大部分细胞结构观察不到，学生缺乏感性认识，不能很好地理解细胞是一个有机的统一整体，各部分结构相互联系和协调。本活动不仅能让学生体验模型构建的方法，更重要的是在模型构建过程中进一步探究细胞的结构和功能，把握细胞结构的完整性及与其功能相适应的结构特点。学生第1次进行过模型制作活动，对模型及模型方法不清楚，需要在教师的引导下完成。1.2制定教学目标1）知识目标更好地构建核心概念即细胞作为最基本的生命系统，有细胞膜作为边界将细胞与外界隔离，细胞内部的各种结构协调配合，使细胞具有各种各样的功能。2）能力目标运用所学知识，设计并制作真核细胞三维结构模型；根据所制作的模型构建真核细胞结构概念图。情感态度价值观目标体验“模型法”在生物学研究中的作用；体验小组合作学习时的快乐等。1.3学生分组，并准备模型构建材料建议4-6人一组，选出组长，以自愿组合为前提，教师可以给予帮助和调整。在寻找、选择材料时，学生会将课本知识与实际生活相联系，不仅深入思考细胞的各结构及其功能特2点，还充分发挥想象力，积极有效地参与活动。要求所选择材料要安全、可操作性强，价廉物美。1.4明确评价目标，明晰评价标准评价是教学过程中不可缺少的环节，客观、公正、合理的评价可以提高学生模型构建活动的兴趣，激发学习的动力。将学习过程评价与学习结果评价相结合，对合作小组集体的评价与对小组成员个人的评价相结合。由于采用的是小组合作的活动方式，所以将整个评价的重心由激励个人竞争达标转变为激励小组集体合作达标，侧重于对小组集体的评价。教师可设计“小组活动记录表”（见表1）和“小组活动评分表”（见表2）。对小组活动的整体评价的信息主要来自对小组活动过程的观察、小组的活动记录表和最终构建的模型。2教学设计思路3教学过程3.1原型知识的复习教师展示上一届学生制作的较为成功的细胞三维结构模型，并提出问题：①你能看出该模型模拟的是哪一种真核细胞吗？判断的依据是什么？②能否识别模型中各细胞的结构？尝试说出它们的名称及其功能。③该模型制作的比较成功的原因是什么？④该模型还可以在哪些方面进一步完善？教学意图：选择学生制作的比较成功的模型进行细胞相关结构的复习，不仅能使学生回顾细胞的结构和功能，为学生的模型构建活动奠定知识基础，而且能让学生了解模型及模型方法，明确一个成功的物理模型其科学性和准确性应是最重要的，其次才是艺术性和成本低廉等。3.2讨论设制作方案教师可建议每个小组围绕以下问题进行讨论后，再制定方案，并记录在小组活动记录表中（表1）。①小组想制作的是哪一类真核细胞模型？②该类型细胞中应该有哪些结构？③真核细胞模型中各结构的比例大小如何制作才合理？④细胞中各结构分别用什么材料制作可以使这些结构更突出，便于观察？⑤细胞中各结构的位置如何安排，如何连接才最科学、准确？⑥如何在模型中体现细胞是一个统一的整体？在此过程中，教师巡视各小组的活动。教学意图：通过问题引导学生思考讨论，把握由整体到局部，再由局部到整体的原则，从而使模型方案的设计制作过程有条理；教师在巡视过程中，可以及时了解和解决各小组设计方案过程中存在的问题。如：学生对问题⑥“如何在模型中体现细胞是一个统一的整体？”产生了疑问，教师引导学生分析讨论过程如下：制定教学目标材料准备新课导入原型知识复习小组设计模型制作方案小组合作制作模型小组间互评小组构建细胞概念模型小组完善模型创意模型展示3教师：“要想在模型中体现细胞是一个统一的整体，首先要分析细胞是一个统一的整体表现在哪些方面？”学生1：“分泌蛋白的合成和分泌时，细胞中的核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜分工合作，可以体现细胞是一个统一的整体。”学生2：“细胞核通过核孔实现了核质之间频繁的物质交换和信息交流，可以体现细胞是一个统一的整体。”学生3：“内质网膜向内和核膜相连，向外和细胞膜相连，可以体现细胞是一个统一的整体。”学生4：“细胞只有保持完整性,才能正常完成各项生命活动。”教师：“大家分别从结构和功能方面分析了细胞是一个统一的整体，那么，哪些可以在细胞模型中体现，如何体现呢？”学生讨论后纷纷提出自己的设想，有的提出可以在细胞模型的内质网、高尔基体、细胞膜之间放上小的囊泡，以体现这些细胞结构在功能上相互配合；有的提出可以将核膜与内质网膜、内质网膜和细胞膜之间连接，以体现这些细胞结构在结构上直接联系；有的提出可以在细胞核上用牙签作出核孔，以体现核质之间的联系。3.3小组合作构建模型小组成员根据具体分工,分别制作模型所需具备的各部分配件,并将它们有机地整合在一起，教师巡视指导、协调。教学意图：小组活动过程中，教师随时观察各小组的活动情况，了解模型建构活动的进展情况；协调个别小组的矛盾，促进小组活动有序进行；及时发现各小组制作过程中出现的问题,并给予指导意见。如某小组成员在制作液泡时，有同学提出用塑料袋制作比用橡皮泥制作更能体现液泡是单层膜围成的结构，学生间争论后询问教师，教师一方面高度肯定了该同学的想法，另一方面也提出能否进一步改进液泡结构，让其与功能更加适应。小组讨论后决定用装上水的小塑料袋作为液泡更适宜。3.4小组间模型互评、修改完善模型制作完成后，教师展示评分表，每2个小组间根据评分表进行互评、修改，并进一步完善模型。教学意图：模型的互评放在2个小组间进行，既节约时间，使模型的评价和完善落到实处，还为学生运用所学知识解决实际问题提供平台，能进一步检验学生对细胞结构相关知识的掌握。3.5创意模型展示从全班选择有创意的2个小组派展示自己制作的模型,介绍所用的材料，描述模型的独到之处。学生的创意作品：植物细胞三维结构模型柚子皮作细胞壁，塑料薄膜紧贴其内壁当作细胞膜，山楂果实构成细胞的“控制中心”细胞核，其中山楂果皮上的白点表示核孔，里面的种子代表核仁；核桃作为线粒体，绿色橄榄作为叶绿体，“果然多”CC果卷作为内质网，小米点缀成蛋白质的“装配机器”核糖体，胡萝卜片堆叠成高尔基体，内质网、高尔基体、细胞膜之间撒上西米充当囊泡，充水的透明小塑料袋作为液泡。4独到之处：用不同颜色的食品作为材料制成细胞的不同结构，形象生动，突出了细胞各部分的结构特点，且便于观察。用囊泡点缀在内质网、高尔基体和细胞膜之间能体现这些结构在功能上的联系。教学意图：创意模型的展示，不仅让学生学会欣赏，开拓视野，而且培养了学生的表达能力。3.6构建真核细胞的概念模型教学意图：真核细胞结构模型的构建是学生对已知的细胞结构的概念进行具体化的过程，而概念图的构建则可以进一步让学生对具体化的细胞模型进行抽象化，这样的教学组织不仅让学生体验建立模型的过程，领悟模型方法，更重要的是让学生巩固了细胞这个核心概念。4教学体会1）材料选择学生的想象力非常丰富，从学生准备的材料来看，废弃物如纸盒、包装袋、废纸、树叶等，食品如小米、各种零食、蔬菜、油面筋、水果、方便面等，以及橡皮泥、面团等都可以作为构建细胞模型的材料。而且学生在选材时能够联系相应的细胞结构特点，材料的准备过程其实也是对细胞各部分的结构和功能进行深入理解的过程。2）课堂活动比课下活动效果好在课堂上完成和在课下完成相比，有以下优点：一是所有学生都参与到模型制作活动中，从而避免模型建构活动只是一些学习能力较强、表现欲望较高的学生的活动；二是在制作过程中的疑惑可以随时咨询老师，使教师给予学生的指导与学生期望得到的指导一致；三是教师在巡视过程中可以发现学生制作过程中出现的问题,并及时指出；四是及时的交流和评价，不仅能使学生及时修正完善构建的模型，鉴赏其他小组的制作成果，而且还能进一步检验学生对细胞结构相关知识的掌握，有利于学生相互促进，主动学习。3）模型建构活动的意义在课堂中，小组合作完成了真核细胞模型的制作、评价、修正完善、创意模型展示等一系列活动，将脑中抽象的真核细胞结构形象化，以简单、科学具有真实感和立体感的实物模型形式呈现出来；而真核细胞结构概念图的构建则可以进一步让学生将具体化的模型抽象化，实现了对真核细胞结构和功能认知过程中抽象化与具体化的辩证统一，加深了对细胞结构的完整性及与其功能相适应特点的理解。只有亲自参与活动,学生才能领悟模型方法的要素与关键，提升动手、探究、思维、创新、分析问题和解决问题等能力，同时情感的体验也得到了升华，当然最重要的是加深对核心知识的理解和应用。4）课堂活动的课下延伸可将各班级课堂活动中评出的创意作品收集后，进一步在全校展示。通过创意作品的展示，激发学生学习生物学的兴趣。表1：真核细胞的三维结构模型制作小组活动记录表5班级制作小组成员成员分工模型制作方案独到之处反思与收获交流与评价表2：真核细胞三维结构模型制作小组活动评分表班级参赛小组科学性（70%）精美性（10%）创造性（10%）过程记录（10%）总分所做细胞模型能反映该类型细胞的共同特征，没有结构上的错误。（30%）细胞内各结构大小、比例合适，位置正确。（20%）细胞中各结构能在一定程度上体现与其功能相适应的特点。(20%)123…参考文献：1中华人民共和国教育部．普通高中生物课程标准．北京：人民教育出版社．2003.7-122谭永平．高中生物学新课程中的模型、模型方法及模型建构．生物学教学，2009，34（1）：10-12．3崔敏霞.在生物课堂中培养学生建模的能力.中学生物学,2010,(10):21-25.