淺析美國(guó)中學(xué)生物教科書(shū)中的幾個(gè)模型構(gòu)建(上)

1、淺析美國(guó)中學(xué)生物教科書(shū)中的幾個(gè)模型構(gòu)建（上）作者：劉成權(quán)摘 要 選擇美國(guó)中學(xué)生物教科書(shū)中的三個(gè)模型構(gòu)建：做出正確的預(yù)測(cè)、大自然在選擇、廣口瓶里的世界等進(jìn)行介紹、評(píng)析。模型是用來(lái)顯示復(fù)雜事物或過(guò)程的表現(xiàn)手段，如圖畫(huà)、圖表、計(jì)算機(jī)圖像等。建立模型可幫助學(xué)生理解生命活動(dòng)的復(fù)雜性，學(xué)會(huì)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(lái)代表非常龐大或者極其微小事物的三維結(jié)構(gòu)，如細(xì)胞的細(xì)微結(jié)構(gòu)、DNA 分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)、生物膜的流動(dòng)鑲嵌結(jié)構(gòu)；概念模型一般用描述性文字表達(dá)抽象的過(guò)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(xiàn)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(xiàn)、符合孟德?tīng)栠z傳定律的子代性狀分離比等。在普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)中也提出了“嘗試建立真核細(xì)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(guó)中學(xué)教科書(shū)中的幾個(gè)新穎的模型構(gòu)建活動(dòng)，以促進(jìn)教學(xué)中新課程的實(shí)施。1 做出正確的預(yù)測(cè)1.1 知識(shí)背景通過(guò)孟德?tīng)栮P(guān)于一對(duì)性狀的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)，學(xué)生已經(jīng)掌握了運(yùn)用棋盤(pán)法和概率的方法來(lái)預(yù)測(cè)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(shí)間一般都比較長(zhǎng)，學(xué)生不能在實(shí)驗(yàn)室看到此實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。（1）活動(dòng)目的：建立一個(gè)遺傳雜交實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并?duì)結(jié)果作出預(yù)測(cè)。（2）活動(dòng)器材：2 個(gè)小紙帶、記

3、事本、3 個(gè)藍(lán)色小球、3 個(gè)白色小球。（3）活動(dòng)步驟： 在2 個(gè)紙帶上分別標(biāo)上“ 袋1，母本”、“袋2，父本”，然后閱讀以下三個(gè)部分的內(nèi)容，并預(yù)測(cè)每次雜交后將產(chǎn)生的子代類(lèi)型。第一部分：兩個(gè)純合親本的雜交。 把下面的記錄表抄在筆記本上，編號(hào)為表1。然后在袋1 中放入2 個(gè)藍(lán)色小球。這對(duì)小球表示母本的等位基因組合。假定藍(lán)色由顯性等位基因控制，用大寫(xiě)字母“B”表示。   在袋2 中放入2 個(gè)白色小球，表示父本的等位基因組合。用小寫(xiě)字母“b”來(lái)表示隱性的白色等為基因。 不向袋子里看，從袋1 中隨機(jī)摸出一個(gè)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(gè)小球，

4、記錄結(jié)果，再把球放回袋2中。 如果拿出的兩個(gè)小球都是藍(lán)色，就在“子代的等位基因組合”一欄寫(xiě)上“BB”；如果兩球都是白色,則寫(xiě)上“bb”；如果是一藍(lán)一白，則寫(xiě)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(gè)藍(lán)色小球放在袋1 中，把一個(gè)藍(lán)色和一個(gè)白色的小球放在袋2 中。再畫(huà)一張記錄表，編號(hào)為表2。  將步驟4 和5 重復(fù)10 次。第三部分：兩個(gè)雜合親本的雜交 在袋1 和袋2 中均放一藍(lán)一白兩個(gè)小球。然后再畫(huà)一張記錄表，編號(hào)為表3。  將步驟4 和5 重復(fù)10 次。（4）分析： 對(duì)第一到第三部分中所模擬的雜交實(shí)驗(yàn)各作出一個(gè)棋盤(pán)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(shí)，預(yù)測(cè)會(huì)產(chǎn)生多少種不同類(lèi)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(shí)，子代是純合的或是雜合的百分比各是多少？ 和棋盤(pán)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(gè)雜合親代（Bb×Bb）雜交時(shí)，產(chǎn)生的子代可能會(huì)有哪幾種不同的類(lèi)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(pán)法計(jì)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(huì)更接近棋盤(pán)法得出的結(jié)果？ 說(shuō)說(shuō)理由。 小球模型與棋盤(pán)法相比，哪一種方法更好？ 兩種方法各有什么異同點(diǎn)？1.2 評(píng)析本實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ妥裱嘶橄鬄榫唧w的原則，把遺傳過(guò)程轉(zhuǎn)化為直觀(guān)的簡(jiǎn)單問(wèn)題，步驟、培養(yǎng)了學(xué)生模擬生物受精作用過(guò)程的能力。問(wèn)題將實(shí)驗(yàn)過(guò)程上升到理論解釋水平，實(shí)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(shí)際遺傳之間的聯(lián)系；問(wèn)題、通過(guò)思考實(shí)驗(yàn)結(jié)果與棋盤(pán)法的理論值是否一致，體會(huì)“概率”一詞的深刻含義，認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)對(duì)于生物學(xué)的重要作用，體現(xiàn)各學(xué)科知識(shí)與方法具