淺析美國中學(xué)生物教科書中的幾個模型構(gòu)建(上)

1、淺析美國中學(xué)生物教科書中的幾個模型構(gòu)建（上）作者：劉成權(quán)摘 要 選擇美國中學(xué)生物教科書中的三個模型構(gòu)建：做出正確的預(yù)測、大自然在選擇、廣口瓶里的世界等進行介紹、評析。模型是用來顯示復(fù)雜事物或過程的表現(xiàn)手段，如圖畫、圖表、計算機圖像等。建立模型可幫助學(xué)生理解生命活動的復(fù)雜性，學(xué)會研究生物學(xué)的科學(xué)方法。生物學(xué)上通常構(gòu)建的模型分三種：物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型。物理模型常用來代表非常龐大或者極其微小事物的三維結(jié)構(gòu)，如細胞的細微結(jié)構(gòu)、DNA 分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)、生物膜的流動鑲嵌結(jié)構(gòu)；概念模型一般用描述性文字表達抽象的過程，使學(xué)生建立某些流程，如血糖平衡的調(diào)節(jié)；數(shù)學(xué)模型是借助數(shù)學(xué)方程或曲線表示某些生物數(shù)

2、量的變化規(guī)律，如“J”、“S”型種群數(shù)量變化曲線、符合孟德爾遺傳定律的子代性狀分離比等。在普通高中生物課程標準中也提出了“嘗試建立真核細胞的模型、制作DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、建立血糖調(diào)節(jié)的模型”等模型構(gòu)建。本文著重分析美國中學(xué)教科書中的幾個新穎的模型構(gòu)建活動，以促進教學(xué)中新課程的實施。1 做出正確的預(yù)測1.1 知識背景通過孟德爾關(guān)于一對性狀的豌豆雜交實驗，學(xué)生已經(jīng)掌握了運用棋盤法和概率的方法來預(yù)測子代的基因型和表現(xiàn)型。在自然界，親代雜交產(chǎn)生子代的時間一般都比較長，學(xué)生不能在實驗室看到此實驗的全過程。（1）活動目的：建立一個遺傳雜交實驗?zāi)Ｐ?，并對結(jié)果作出預(yù)測。（2）活動器材：2 個小紙帶、記

3、事本、3 個藍色小球、3 個白色小球。（3）活動步驟： 在2 個紙帶上分別標上“ 袋1，母本”、“袋2，父本”，然后閱讀以下三個部分的內(nèi)容，并預(yù)測每次雜交后將產(chǎn)生的子代類型。第一部分：兩個純合親本的雜交。 把下面的記錄表抄在筆記本上，編號為表1。然后在袋1 中放入2 個藍色小球。這對小球表示母本的等位基因組合。假定藍色由顯性等位基因控制，用大寫字母“B”表示。   在袋2 中放入2 個白色小球，表示父本的等位基因組合。用小寫字母“b”來表示隱性的白色等為基因。 不向袋子里看，從袋1 中隨機摸出一個小球。把結(jié)果記在表中，然后把球放回袋1 中。以同樣方式從袋2 中摸出一個小球，

4、記錄結(jié)果，再把球放回袋2中。 如果拿出的兩個小球都是藍色，就在“子代的等位基因組合”一欄寫上“BB”；如果兩球都是白色,則寫上“bb”；如果是一藍一白，則寫上“Bb”。 再將步驟4 和5 重復(fù)幾次。第二部分：純合親本與雜合親本的雜交。 把兩個藍色小球放在袋1 中，把一個藍色和一個白色的小球放在袋2 中。再畫一張記錄表，編號為表2。  將步驟4 和5 重復(fù)10 次。第三部分：兩個雜合親本的雜交 在袋1 和袋2 中均放一藍一白兩個小球。然后再畫一張記錄表，編號為表3。  將步驟4 和5 重復(fù)10 次。（4）分析： 對第一到第三部分中所模擬的雜交實驗各作出一個棋盤法圖解。 根據(jù)你

5、在第一部分中獲得的結(jié)果，當(dāng)純合親代（BB 和bb）雜交時，預(yù)測會產(chǎn)生多少種不同類型的子代？ 你用小球模型得到的結(jié)果一致嗎？ 有什么啟迪呢？ 根據(jù)第二部分的結(jié)果，當(dāng)純合親代（BB）與雜合親代（Bb）雜交時，子代是純合的或是雜合的百分比各是多少？ 和棋盤法分析出的結(jié)果一致嗎？ 根據(jù)第三部分的結(jié)果，當(dāng)兩個雜合親代（Bb×Bb）雜交時，產(chǎn)生的子代可能會有哪幾種不同的類型？ 產(chǎn)生每種后代的可能性各占多少百分比？ 模型得出的結(jié)果和棋盤法計算出的一致嗎？ 在第三部分中，如果你重復(fù)的次數(shù)不是10 次而是100 次，你的結(jié)果是否會更接近棋盤法得出的結(jié)果？ 說說理由。 小球模型與棋盤法相比，哪一種方法更好？ 兩種方法各有什么異同點？1.2 評析本實驗?zāi)Ｐ妥裱嘶橄鬄榫唧w的原則，把遺傳過程轉(zhuǎn)化為直觀的簡單問題，步驟、培養(yǎng)了學(xué)生模擬生物受精作用過程的能力。問題將實驗過程上升到理論解釋水平，實踐與理論相結(jié)合，加深理解，培養(yǎng)學(xué)生思維能力，使學(xué)生知道分析模型與實際遺傳之間的聯(lián)系；問題、通過思考實驗結(jié)果與棋盤法的理論值是否一致，體會“概率”一詞的深刻含義，認識到數(shù)學(xué)對于生物學(xué)的重要作用，體現(xiàn)各學(xué)科知識與方法具