基于生物核心素养的模型与建模 促进有效学习——以“细胞增殖”为例
陈建乐
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陈建乐,. 基于生物核心素养的模型与建模 促进有效学习——以“细胞增殖”为例[J]. 建模与系统仿真,2021.12. DOI:10.12721/ccn.2021.157111.
摘要:
枯燥的知识点形象生动化能促进学生有效学习,抓住考试重点逐一突破能促进学生有效学习,学生感兴趣的活跃课堂能促进学生有效学习,以模型与建模为载体的教学课堂模式正是能满足以上三点。“模型与建模”这种核心素养的形成能把学生的理性思维与形象思维紧密的结合在一起,使知识点更生动,近几年的真题中出现对于各种模型以及建模,学生形成“模型与建模”的核心素养势在必行,以模型为轴插穿各种教学模式,使课堂多样化,让学生主动参与到课堂中,激发学生的求知欲,促进学生有效学习。
关键词: 细胞增殖;模型与建模;有效学习
DOI:10.12721/ccn.2021.157111
基金资助:

生物的核心素养中突出形成科学的思维过程,本节课以“模型与建模”为载体,进行知识框架的建立、总结和应用,首先知识形象化,基于这种形象化的知识点理解,辅以巩固,加以升华,深入发掘相关的理性思维,这样既能提高学生的学习兴趣,又能促进有效学习。在教学中“用教材教,而不是教教材”这一理念给教师提供了利用课程资源的更大空间和自由,同时也对教师提出了更高的要求。教师不仅要对教材进行深入钻研,更要优化各种课程资源。

建构主义认为,获得知识的多少取决于学习者根据自身经验去建构有关知识的意义的能力,而不取决于学习者记忆和背诵教师讲授内容的能力。本节课虽以“模型与建模”为载体的基础上,随着课堂的深入,知识点和相关的问题的设置难度也逐步提升,在学生回答问题及讨论过程中适时参与,根据反馈信息,适时点拨、调节。教师通过设置了问题链并布置相应的学习任务,给学生搭了一个脚手架,降低了一定的难度,但又通过问题驱动了学生主动学习,引导着学生展开思维想象,层层深入去猜测,去假设,去推理,去探究,让学生去体验成功的那份快乐。快乐学习就是最有效的学习。

一、 学情分析

高中阶段的学生虽然已经具备一定的抽象思维、辨证思维和创造思维的能力,但本节课内容存在微观、动态、抽象的特点,需要高度的空间想象能力和很强的推理能力,使得学生在学习中有不少难度,本节课基于“模型与建模”的方式,因此将利用资料、图片、动画等帮助学生理解。

当代的学生在复习过程中经常只记住一些文字性的知识,往往忽略了书本中的诸多的模型,其实以模型记忆才会更深刻,更形象,本节课就是要让学生注重书本中的模型,促进“模型与建模”的理性思维的发展。因为最近几次选考越来越重视,并且从中引申的知识细而难。对于选考只要有所准备,才能更好面对。

二、教学过程

(一)巧用生活实例,初建分裂模型

【提问】我们学校有一对同卵双胞胎,他们为什么长的十分像,这是为什么呢?

通过生活中的实例,引出课题,引发兴趣。学会用自己的语言来归纳生物学中的许多现象和规律。

【解释】同卵双胞胎形成的原因

在学生已有的知识是细胞分裂产生的两个细胞相同,所以得出甲乙丙三个细胞相同,未知的知识是,这种分裂称为有丝分裂,那甲细胞在有丝分裂中染色体出现怎样的变化,才能保证分裂产生的乙丙两个细胞中含有与甲相同的染色体?通过师生之间的问答引导并得出结论,甲细胞中的染色体先复制后均分,在这个基础上引出这个过程为细胞增殖。

设计意图:从生活中寻找与本节课相关的知识,更能提高学生的学习兴趣,活跃课堂气氛。针对现象的解释描述,初步引出细胞增殖中染色体的变化,使学生明确课堂学习目标,并为有丝分裂做好铺垫。

(二) 提升自主阅读,构建概念模型

教师提供一个任务:阅读书本“细胞周期”的相关内容,构建细胞周期的概念图。

之后几个名词条,请一位同学上来边构建概念图边进行讲解,其余边听边记录讲解过程出现的错误点,构建完后进行评价。学生边搭建边讲解,若学生出现错误,采用生生评价的方式完善概念图,并说出错误点的原因,最终搭建出图:

知识补充:细胞周期并不是指细胞寿命,只有连续分裂的细胞具有细胞周期,比如受精卵。细胞周期中分裂间期的时间比分裂期长很多,而且分裂间期是为分裂期进行物质准备的。这里可利用学生熟知的高考周期类比,为高考准备的日子很漫长,但高考就几天。

设计意图:根据学生的最近发展区,教师提供搭建支架的平台,学生沿着已有知识利用支架进行知识联系,独立探索,主动提取知识,学会思考,以落实重点。书本中的内容应在基础知识上加以延伸理解,使学生的知识面更全,更准,同时归纳知识点,让学生形成发展判断、分析、综合等科学思维方法。

(三)分析实验结果,建构分裂模型

展示书本中“洋葱根尖的细胞分裂”图,请学生简单分析各个时期的变化,让学生懂得一切的实验结论的得出都是基于实验探究的结果。阐述动物细胞的分裂方式和植物细胞类似,转成本节课的模型建构是基于动物细胞的分裂,从而呼应主题,解释同卵双胞胎如此相像的原因。

【任务1】根据提供的图形1和刚才学习的知识,同桌之间相互讨论,画出细胞经过分裂间期中S期后(已知知识进行了染色体复制)的图形。

引导:染色体为了在细胞分裂中准确复制并精确的均分到两个细胞中,复制出的染色体和原先染色体之间的位置关系怎么样才更科学合理?(学生思考修正)           

【任务2】阅读有丝分裂的前期部分,之后同桌相互讨论,观察黑板上错误的前期示意图在结合图形2的结果,说出图中在染色体行为上存在几处错误并修改。

从学生的修改的结果发现,即使基于分裂间期染色体复制的结果,但是大多数学生对于“染色体复制”理解并未深刻。

引导:在电脑中采用复制黏贴出来的文档为一模一样,则染色体复制出的染色体也为一模一样。通过引导让学生摆出正确的前期示意图

借助书本中的相关知识和插图,完善分裂前期其他物质结构的变化,如纺锤体的出现,中心体移向两极等。

【任务3】四人小组讨论,分别分配任务后,各小组完成该细胞的有丝分裂中期和后期的实物构图并上台展示。学生常见的错误如图:

让学生仔细阅读书本,采用生生评价的方式修正模型。

A图:染色体在中期继续凝聚变短,模型采用比前期更短更粗的模型。

B图:由于纺锤丝的牵拉,全部染色体的两臂朝向赤道面的位置。

C图:模型的建构是发生在一个细胞内的,染色体的位置则要一一对应。若以A图中染色体的位置为例,红色染色体夹在黄色染色体在中间,则后期着丝粒分裂时,红色的染色体位置也要在中间,C图错误要根据具体情况具体分析。

借助书本中的相关知识和插图,完善分裂中期和后期其他物质结构的变化,如中期便与观察和研究染色体,后期染色体数目加倍等。

【任务4】观看分裂末期示意图,学生总结出该时期的物质结构的变化。

设计意图:通过合作探究的方式,让学生利用已学知识绘制图,提取知识实物构图以及观察图形总结归纳知识,以图为载体,穿插各种教学模式,使课堂更生动,学生把抽象知识形象化,调动学生的积极性和主动性,以落实教学难点,也进一步加强了学生的社会协作能力。利用效果评价关注三维目标,采用生生评价、师生评价,体现评价主体和指标的多元化,以促进学生的有效学习。

最后展示动物细胞增殖全过程的动画,让学生把静态模型转化为动态的模型,利于学生巧用模型解决问题。

(三)首尾呼应,巧解现实问题

最后回归到最初的问题,起到首尾呼应,学以致用的效果,让学生从微观角度分析,个体的相似性根本原因是细胞的相似性,即细胞中的染色体基本相同。学生养成以微观角度解释宏观现象的辩证唯物主义的观念

参考文献

[1]  吴相钰,刘恩山. 生物学必修1分子与细胞专题. 杭州:浙江科学技术出版社,2016:105-110.  

[2] 王海舒,叶敬.基于建构主义学习理论的教学系统开发的探讨.2018

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