模型构建助力科学思维发展
——以“有丝分裂中同位素标记分析”为例

吕翠香

（广东省江门市新会第一中学 广东江门 529100）

生物学教学中很多知识都是在微观水平上进行的，如“有丝分裂中同位素标记DNA”的知识抽象、变化复杂且题目难度大。不少学生对此理解困难，解题耗时长且正确率低。笔者借助模型构建活动将抽象知识形象地展现出来，引导学生体验“解决难点—归纳方法—提升能力”的喜悦，在培养学生科学思维发展的过程中，激发学生乐于解题的欲望。

1 制作模型，激活科学思维

有丝分裂过程中被同位素标记的DNA变化复杂，只通过教师的讲授，学生很难将其内化并加以应用。因此，设法让学生的“手动起来”是促进学生思考的重要手段，课前制作模型是其中一方面。

课前，教师布置每个学生小组准备如图1所示的两种模型若干张（中间未画DNA链）。在课堂活动中，学生可以根据题目的具体情境进行分析，在模型上用红笔或黑笔画曲线，来模拟有丝分裂过程染色体中DNA链的标记情况（红色代表被同位素标记，黑色代表未标记）。这样的活动有利于学生掌握DNA半保留复制与有丝分裂过程的联系。

此模型可以用白纸或软磁贴等材料进行制作，取材方便，制作难度低，工作量小，操作性强。制作模型的过程有利于激发学生的发散思维，把有丝分裂、减数分裂、基因重组、DNA复制等知识与模型联系起来，有利于促进课堂建模的有效生成。

2 合作建模，发展科学思维

2.1 了解学情，精准问诊

教师首先展示例题，了解学生学情：

将某植物根尖细胞（2n＝4）的DNA分子双链用放射性元素标记，然后移入普通培养液中，让细胞连续进行有丝分裂。如图2所示，判断第二次有丝分裂结束后，每个子细胞中的染色体标记情况最可能是（ ）

A.2个b，2个c

B.2个d，2个e

C.4个d或4个e

D.d+e=4个，但d和e数目不确定

参考答案：D。

分析：通过例题解答，教师发现学生的疑惑点集中出现在“第二次有丝分裂后期”染色体的标记情况，因此帮助学生理解该时期的变化本质是解决此类型题的关键步骤。

2.2 模型构建，聚焦难点

课堂建模是让学生的“手动起来”以促进思考的第二方面。在小组建模活动中，学生能够理解第一次有丝分裂全过程和第二次有丝分裂前期、中期的染色体标记情况，并把结果准确记录在表1中。

表1 建模记录表

2.3 动态演示，精准突破

针对学生对第二次有丝分裂后期的理解不够全面的问题，教师通过演示其“动态变化过程”，帮助学生逐步理解。为模拟“后期的着丝点分裂，染色单体分开，两条子染色体移向两极是随机的”动态变化过程，教师把“第二次有丝分裂中期”的染色体制作成活动状态（图3），由一个d和一个e叠放在一起形成b（实线代表被同位素标记的链，虚线代表未被同位素标记的链），因此该中期细胞的4个b是可拆分可移动的，为动态演示作好准备。

学生首先在黑板上模拟着丝点分裂，染色单体分开，得到4个d和4个e的动态过程。接着，学生模拟染色体“随机”移向细胞两极，动态演示多种可能性。此时，通过教师的引导，学生观察分析得出：无论怎样移动，后期染色体的总数都是“（d+e）为8”。最后，根据“后期移向每一极的染色体”与“子细胞的染色体”相同的特点，学生得出：每个子细胞中染色体标记的情况为“（d+e）为4个，但d和e数目不确定”。教师通过建模帮助学生直观理解了教学难点，同时激发了学生参与建模的积极性。

3 归纳方法，提升科学思维

教师进一步引导学生对典例进行分析与归纳，使学生在面对类似题目时能够做到举一反三。学生根据表2，比较两次有丝分裂各时期的染色体情况发现：间期、前期和中期的染色体标记情况是相同的；子细胞的染色体标记情况取决于后期染色体的移动情况。因此，无论题目是求第二次还是第三次有丝分裂，无论题目是问哪个时期的标记情况，准确判断“间期”和“后期”是解决此类题目的关键步骤。

表2 两次有丝分裂各时期的染色体情况

4 变式训练，提高思维品质

变式训练是加强学生学以致用能力的重要途径。教师把以上典例改编为“判断第三次有丝分裂中期，每个细胞中的染色体标记情况最可能是________”。学生从判断“第三次分裂间期”关键步骤入手（图4），根据“第二次有丝分裂结束后形成的子细胞情况为（d+e）为4，但d和e数目不确定”，进一步确定“第三次有丝分裂间期的染色体标记情况是（b+c）为4，但b和c数目不确定”。这样，第三次有丝分裂中期的答案随之即出，此过程有助于提高学生的知识应用能力。

有丝分裂中同位素标记题目千变万化且难度较大，难以做到每次均借助软磁贴辅助分析。在掌握上述解题方法的前提下，教师要引导学生在作业、测验中多使用画图辅助分析，结合题目具体情境画出关键时期的细胞图（间期或后期），用红线和黑线（或“实线和虚线”）代表标记与未标记DNA链，在不同的情境中熟悉运用该解题方法，提高解题速度与正确率。

由上可见，模型构建能有效助力科学思维的发展，培养学生的动手能力、观察能力与归纳能力，使学生能够在合作交流中分析问题并解决问题，掌握必备知识，提升生物学学科核心素养。