类比法在“细胞器

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   类比法是科学学科研究以及教学中非常重要的一种方法。它是从两个或两类对象有某些共有或相似属性,推出一个对象可能具有另一类对象所具有的属性的方法,也是将抽象思维和形象思维融为一体的一种独特的思维方法。当教授某些抽象难懂的概念、思维方法时,教师就可以采用类比法进行教学。类比法需要教师寻找学生相对熟悉,并且可以利用的物或者事作为类比的对象,寻找它们与抽象名词或概念之间的共同点,从而降低学生的学习难度。
   “细胞器—系统内的分工合作”一节是人教版生物必修一第三章第二节的内容。本节课的知识目标为:说出线粒体、叶绿体的结构和功能;得出“结构与功能相适应”以及“细胞器之间既有分工又有合作”的观念。细胞器的内容对于高一学生是非常抽象和难以理解的,在之前的学习过程中学生很少使用显微镜,即使用了显微镜,学生能观察到细胞就已十分不易,要观察到细胞器,如叶绿体和液泡则更加困难。如何让学生在已有的背景知识下,学习并理解分离细胞器所采用的离心技术,如何引导学生形成细胞器之间是协同合作的关系是下面着重探讨的内容。
  1 导入细胞器概念的类比
   手机作为现代通讯工具给人们的生活带来了无数的便利。手机在最基本的通讯功能的基础上还衍生出了许多其他功能,如视频聊天、导航、浏览新闻、听音乐、看视频、拍照、摄像等。如今手机也已经成为学生群体中必不可少的沟通和交流的媒介。笔者就以学生非常熟悉的手机作为类比对象,导入细胞器一节。在课前,教师引导学生回顾手机的功能,并启发学生思考手机要实现这些功能所需要的零部件,从而顺利启发学生思考:“细胞作为生物体结构和功能的基本单位,细胞能够完成呼吸作用、分裂、分化、分泌蛋白质这些复杂的生命活动,植物细胞还能进行光合作用,那么细胞中是否也存在零部件呢?”这样引出细胞器的概念。手机和组成手机的零部件之间的关系与细胞和细胞器之间的关系非常类似。细胞器作为一个全新的概念,学生无法理解其与细胞之间究竟是何关系。在手机与手机零部件的类比下,学生便可以在第一时间熟悉细胞器原来就是细胞中的有一定结构和功能的基本单位。
  2 探究细胞器思路的类比
   如果想要研究手机中零部件的结构,只需将手机拆开,用肉眼观察相应的零部件便可以得知;而在细胞中,人们无法再用肉眼去一一观察细胞器,因为细胞太小,需要借助特殊的“眼睛”的帮助——显微镜,从而顺利地引出首先用显微镜看细胞器来观察细胞器结构的思路。随后,便向学生介绍显微镜的发展过程,介绍目前生物科学研究中常用的扫描电子显微镜。之后,继续启发学生思考:如果想要研究这些零部件都有哪些种类和具体的功能,要将不同的零部件区分开,挨个地进行研究,与研究细胞器功能的思路是通的。首先要将不同的细胞器区分开,究竟如何将这些细小的细胞器分开,笔者则用“粉笔盒”的案例做类比。假设细胞就是一个粉笔盒,粉笔盒中已知有物体,因为摇动粉笔盒会发出声响,但并不知道粉笔盒中具体有哪些物品,这些物品分别是怎样的结构,就像学生已知细胞中有细胞器(光学显微镜可以观察到有叶绿体、线粒体),但具体有哪些细胞器,对这些细胞器的结构特点、功能、名称都不知晓。如果想要研究细胞器的具体类别、结构和功能,就要将它们分离,想要研究粉笔盒中具体有什么物品也需要将粉笔盒中导致声响产生的物品进行分离,从而启发学生思考如何分离盒中的物品(提示学生盒子可以打开,但开的方式由学生决定)。学生自然而然就想到粉笔盒中的物品可能有不同的体积,可以利用过滤的想法,在盒子表面打许多等大的孔(由小到大的顺序),再将粉笔盒摇晃,就可以根据体积将粉笔盒中的物体分离开。
   接着,继续启发学生若将打孔的方法应用到细胞上会不会有问题,能否顺利进行,学生自然会想到细胞过小,且无法知道最小的细胞器具体有多大,在细胞上打孔难度极大,也不知道孔该打多大。顺着学生的思路,教师继续启发学生可以从描述物体特性的另一个角度“质量”来思考。教师可通过借助“旋转飞椅”(人坐在由链条牵引的椅子上由慢到快被甩到空中旋转的游乐设施)的案例,帮助学生得出离心的技术方法。因为在相同转速下,体重轻的人被甩得更高更远,而体重相对较重的人会被甩得相对较低也离地面更近。教师利用手机、粉笔盒、旋转飞椅三个类比,可顺利地帮助学生理解科学家探究细胞器结构和功能时所采用的思路。
  3 “细胞器之间的协调配合”的类比
   细胞器之间的协调配合这部分内容安排在细胞器各自的结构和功能介绍完之后,学生在学习了细胞器各自的功能之后,无法理解细胞器之间究竟是如何完成协调配合的,也无法理解细胞器之间的协调配合在细胞内是随时随地都在发生,还是只有完成某一特定生命活动时才发生。此时,教师便可以再次借用学生熟悉的手机来进行类比。现代通讯工具手机可以用来看视频和电影,假如只给学生提供手机零部件中的显示屏,是否可以看视频?假如要看到视频,还需要哪些零部件的帮助?学生自然会想到要用手机看视频首先必须有手机电板提供电能,还需要芯片储存视频,还需要连接线将信号输送至手机屏幕,还需要相应的连接线给手机充电,还需要音响播放声音等。通过这个直观的案例,学生便可以知晓如果细胞要完成分泌蛋白质这项活动,也必须借助细胞中的电池“线粒体”的帮助,需要有相应的数据传送的媒介“囊泡”这个细胞结构,需要有数据处理器“内质网、高尔基体”对蛋白质进行加工转变为可用的形式,也必须有其他细胞器的共同努力才能完成。这个案例可以非常直观地帮助学生建立细胞器之间是存在协同合作的这个概念,并且让学生直观地体会到如果仅靠单一的细胞器,细胞是无法完成复杂的生命活动的。
  通过手机、粉笔盒、旋转飞椅几个生活中常见的事物进行类比,细胞器一节的知识目标便可以相对容易达成,学生对抽象概念的理解也会更加深刻。类比法对于生物学教学来说是一种非常简单且效果显著的教学方法,可以促进学生对于科学探究方法的理解,可以启发学生的探究思路,可以模拟实验的逻辑基础。教师在平时应当勤于观察学生生活中的细节,多将生活中的细节与生物学科相关知识进行联系,在教学过程中使用合适的类比,便可以达到非常好的教学效果。
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