[专题]构建生物模型　开启智慧之门——生物模型设计与制作评比展示活动带来的启示

生物模型设计与制作评比展示活动为学生提供了主动学习、积极探索、动手实践的机会，是开发学生智慧的有效途径。学生在亲自参与制作生物模型和运用模型演示生物知识的过程中，赋予了课堂新的活力。

引领学生构建生物模型

初中生物新课程标准倡导探究性学习，引导学生勤于动手和动脑，培养创新精神和实践能力。那么初中生物课如何进行探究性学习，使学生动起来呢？朝阳区举办的生物模型设计与制作活动为解决这一问题提供了新思路，学生在制作生物模型时，手脑并用，对改变学生的学习方式、加深对知识的记忆和理解、培养学生的动手实践能力和立体形象思维等方面都起到了很好的推动作用。

针对初中学生，要在活动前进行培训，对活动的目的、意义、要求、选题范围、时间限制、奖项设定等进行说明，特别是构建模型的步骤和要求要作详细说明，使学生对于设计和制作生物模型心中有数。以下是设计和制作模型的主要步骤和要求。

●自选题目：学生从生物教材中自选题目，每人自选1项或多项进行生物模型的设计和制作。

●掌握原理：首先要弄清楚模型所代表的知识、过程、规律，弄清楚模型构成要素之间的逻辑关系。

●构建草图：选择适当的图形、文字、符号勾勒出草图，思考制作的材料要选择什么材质、什么颜色、什么形状以表达模型的结构和特点。

●建构模型：利用课余时间收集身边的各种材料按照设计草图建构生物模型。

●修饰完善：对照原理查验所构建的草图，确保其科学性，然后进一步修饰完善，力求规范、简洁、直观、有美感，并注意模型尺寸大小，最后构建出正式的模型。

●补充诠释：填写说明表，对一些模型要添加必要的文字说明、示例、图注等，使模型更科学、更清楚、更规范。

为了最大限度地激发学生潜在的创造力，活动采取自愿选题的原则。此外，模型作品还可以为生物教学提供教具，丰富教学资源。

生物模型设计和制作活动带来的启示

开发智力，激发学生的创造力

生物模型设计和制作是学生思维认知上的物化过程，既动手又动脑，是一个创造的过程，在建构中实现了行为与思维的统一。不同的生物模型需要用到不同的材料，制作的方法也不相同，如学生制作的“伸肘屈肘动态模型”，通过1根塑料管和1个塑料袋，形象地展现了肱二头肌的收缩和舒张过程，同时又在前臂顶端用轻黏土捏制出1个紧握的拳头，还很美观。学生在感悟中提到“体会到了发明创造的乐趣”。从这一点看，构建模型的目的就不只是停留在模型本身的结构与性质的探索上，而是上升到科学能力的发展高度了。

激发学习兴趣，转化为良好的学习动机

生物模型制作活动是一种全新的探究式学习形式，学生在制作过程中表现出很强的探究欲望，特别是在完成生物模型建构之后，学生会有喜悦感、自豪感，激发出对学习的兴趣，进而会转化为良好的学习动机。一些原本上课听讲不认真、下课作业也不写的学生也以极大的热情投入到了模型制作活动中。有一个学困生在这次活动中积极找材料，利用鞋垫、毛线、橡皮泥制作了草履虫的结构模型（图1）。

图1

他在感悟中写到：“这一次活动，让我的动手能力变强了。我以前不太喜欢生物，但通过做模型的活动，让我感受到了我多么喜欢生物，我一定要好好学习。”还有学生在活动感悟中写到：“制作模型一定要科学、真实、细致，使我知道处事要脚踏实地，不能马马虎虎糊弄，更不能一遇到困难就退缩，半途而废会一事无成。”更多的孩子在活动即将结束时还会问：“以后还有这样的活动吗？”

丰富生物教学资源，在教学中更容易突出重点、突破难点

我选择科学性和准确性强并且美观的生物模型保留下来，补充到生物实验室中。在生物课上，我拿着学生做的生物模型当作教具在课堂上演示，学生看着自己做的模型非常兴奋，更有利于掌握重要概念，生物学知识的重点、难点也更容易理解，教学效果很好，还能激发其他学生制作生物模型的积极性。

在北京版初中生物教材“人体的呼吸”中，呼吸运动是重点和难点，学生对于“是吸气导致胸廓扩大还是胸廓扩大导致吸气”这一难点出现理解性错误。这时单靠教师的讲解和媒体图片、视频展示已经不能突破难点了，如果利用生物模型就游刃有余。在课前我就安排学生收集身边的材料自己动手制作模型（图2）。

图2

在课堂上，我让学生拿着自己制作的模型边操作边讲解呼吸运动的过程：随着“膈肌”的收缩、舒张，“胸腔”容积扩大、缩小，最终导致“肺”的扩张、回缩，引起吸气、呼气。这一难点在轻松、欢快的环境中得以突破。

初中《生物》第3册第10章第1节“生物的有性生殖”中，绿色开花植物的双受精过程是重点和难点。在上课之前，我也要求学生提前制作，在课堂上学生拿着自己用白板纸、胶带等材料制作的双受精过程简易模型（图3）边操作边讲解，每位学生都能直观观察到绿色开花植物的双受精过程，并通过自己的语言把整个过程描述出来，教学重点突出了，难点也迎刃而解了。

图3

在学习动植物细胞结构和功能、血细胞的形态结构等知识时，我都安排学生自带橡皮泥建构动植物细胞模型、血细胞模型（图4）等，在课堂上，学生兴趣很高。

图4

他们分成小组通力合作，先是讨论建构模型的方案，确定用什么颜色的橡皮泥做细胞的哪一部分结构，做成什么形状更能体现细胞的结构特点。然后分工制作不同的细胞结构，最后展示评比，找出优缺点，并进行适当修改。建构模型既加深了对细胞结构知识的认识，也更有利于教师很好地考查学生对相关知识的理解程度。

加深对知识的记忆和理解，纠正认知错误

初中学生的思维处于从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段，但是这种抽象逻辑思维在很大程度上，仍然是直接与感性经验相联系的，仍然具有很大成分的具体形象性。在生物教学中，有些观察对象小或者结构比较复杂，不易清楚观察其结构，例如叶片细胞结构（图5）、DNA双螺旋结构（图6）和神经元的结构（图7）。

图5

图6

图7

学生根据课本上的文字知识和图片建构模型使之实物化、立体化、扩大化，而且能将各部分结构明确地表示出来，形象且直观，从而加深对知识的记忆，帮助学生系统地、完整地学习和理解新知识，同时有助于学生运用生物学模型解决生物学问题，纠正一些错误的认知。

比如，有学生制作的叶片立体结构，用数层大豆表示表皮细胞，而在叶片结构中，表皮细胞通常就是单层细胞；保卫细胞的细胞壁内壁比外壁厚，学生的作品也没体现出来，经过教师指导，学生多次修改才更合理；还有学生最初制作的DNA双螺旋结构，毛球代表的磷酸分子粘到了碱基对的位置在反复修改的过程中，纠正了学生学习生物学知识过程中出现的科学性错误，明确了生物体结构和功能的关系。

建立知识间的横向联系

任何知识结构都不是孤立存在的，特别是在制作生物模型的过程中，要将生物知识和其他学科知识有机结合起来，如学生制作的噬菌体用灯泡演示内部DNA结构（图8），伸肘屈肘运动模型利用气压原理完成动态演示过程，这都是将生物知识和物理知识相联系，也为学生学习物理打下一个良好的基础。再如草原食物链模型（图9）和神经元结构（图7），将生物知识和劳技课的缝纫技能有机结合起来，看似简单的缝缝补补，在学生的手下却变成了美丽生动的生物模型；舌头结构模型（图10）和脑的模型（图11）则是用到了美术陶艺技术，一件件模型作品更像是一件件艺术品。

图8

图9

图10

图11

培养学生的环保意识

搜集身边的各种材料，甚至是生活废弃物用于生物模型的制作，可操作性强，材料来源广泛且易获取，如橡皮泥、泡沫板、海绵、布料、棉签、毛线、鞋垫、花泥、一次性饭盒、塑料、纸盒、纸张等。眼球的结构模型（图12）和木质茎的结构模型（图13），学生完全是用纸慢慢一层一层粘起来的，而生物进化历程模型（图14）则是由泡沫板加工而成，培养了学生的环保意识，使他们认识到生活中的很多废弃物是可以再利用的。

图12

图13

图14

建构生物模型的过程是一个主动探究的过程，是开发学生智慧的有效途径，既需要生物学知识作支撑，又需要动手和动脑，学生身临其境，探索其中体验创造的乐趣。而将生物模型适当、合理地应用到教学中，则赋予了课堂新的活力，在轻松、愉快地氛围中帮助学生理解生物学重要概念。

本文原载于《中国科技教育》2020年第7期专题“生物学科校内外联动培养实践”，作者龚玉红。中国青辅协会员可点击“阅读原文”登录杂志官网免费浏览全文。