2023年生物学模型简介 生物学模型建构(5篇)

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生物学模型简介 生物学模型建构篇一

【知识与技能目标】学会制作临时装片的基本方法，能够使用显微镜观察自己制作的临时装片，认识并阐明植物细胞的基本结构。

【过程与方法目标】通过动手操作、分组实验以及小组学习交流等方式，掌握用显微镜观察装片的技能以及植物细胞的相关知识。

【情感态度与价值观目标】培养动手操作能力，以及对于生物学科的兴趣。

二、教学重难点

【教学重点】制作临时装片，归纳植物细胞结构。

【教学难点】以胆大心细的心态和实事求是的科学态度，练习使用显微镜观察并辨别植物细胞的结构。

三、教法学法

启发法、讲授法、实验法

四、教学准备

学生预习，自愿准备感兴趣可观察的植物材料，如：洋葱、成熟的番茄、黄瓜、西瓜、苹果等。镊子、刀片、滴管、纱布、吸水纸、载玻片、盖玻片、显微镜等。

五、教学过程

环节一：创设情境，导入新课

邀请学生展示各自准备的生物材料，并且对于材料做以适当的说明从而激发他们的研究兴趣和探究欲望。

其次请学生使用显微镜，并请有关学生纠正其中容易出错或者操作注意要点。从而复习、巩固上节课学习内容，为本节课做铺垫。最后，教师通过显微镜的使用与再次的学习，由显微镜的用途引出本节课的学习。

环节二：自主探究，新课教学：

由显微镜的用途，提出问题：学会操作显微镜是为了利用它看到微观生命世界，那么是否可以直接把一个洋葱或者黄瓜放到显微镜下，就能看到起内部结构呢?引发学生思考。最终引出用显微镜观察材料需要做哪些前期准备以及材料的特点。其次通过多媒体的形式展示各种不同玻片的标片，让学生更加了解到制作标片的必要和基本形式。

由教师介绍制片所需要的一些材料用途和用法，简单介绍一下在制片过程中牵涉到的一些陌生的名词和过程。在学生大致了解制片基本的一些知识基础上，提出一些问题，让学生带着问题，思考并观察老师制片，以及选择一两名学生跟随着操作，同时，随时依据所提出的问题，适时的停顿，一一对疑惑加以解决。所提问题依次是：①擦拭载玻片和盖玻片的目的?若擦拭不净，后果如何?②滴清水的量如何掌握?水量过多过少对实验有何影响?③取材的部位、方法、大小?④盖盖玻片的方法、原因(即目的或避免出现的不利影响)⑤滴染色剂的位置、数量?⑥吸引染液的方法?最后，组织学生开始自主来制作临时装片，对于刚学习的方法加以及时巩固，老师则在其中不断巡视加以指导纠正。

在学生学会制备临时装片之后，组织学生用显微镜来初步观察一下自己所制备的玻片的效果。同时，老师通过细胞结构的彩色挂图、模型引导学生正确认识细胞的结构。在此基础上，老师先给学生以标准的玻片，组织学生通过显微镜来观察植物细胞的各个结构，学会辨别各个细胞以及其结构上的特点。同时，邀请学生通过自己的语言来描述各个细胞结构的特点，其他学生补充，最后老师总结。在观察了多种植物细胞的临时装片后，讨论、归纳、总结出植物细胞共同具有的主要结构，体会细胞的整体性。并适当联系日常生活实际，感知细胞液里含有的物质。最后要求学生根据自己观察到的物像，跟随老师的讲解和示范，绘图。注意把握绘图要领。同时，作为教师则通过边讲解生物图的画法和注意事项，边在黑板上画板图示范。

组织学生观察自己制作的玻片，检查制片效果，以及是否能找出相关的细胞结构。分析制片过程中的不足和以后需要注意的地方。

环节三：巩固提高，小节作业：

组织学生集中讨论课后的练习题，也可在制片、观察过程中留意各种情况的出现，及时思考、尝试处理，再讨论交流，总结。

生物学模型简介 生物学模型建构篇二

氯霉素的加入可以抑制翻译的进行，氯霉素的含量增加，会导致细菌的增长速度减慢，与此同时，翻译虽然停滞了，但转录仍然在进行，因此 rna 的含量在不断增加。因此看到的效果是，rna 的含量与增长速率之间负的相关关系。

图 1 ：q，p，r 三组分模型示意图，对翻译的抑制会导致细胞增殖速率的降低。

由此则可以得到第二个关系：\lambda =\kappa_n (r_{max}-r)。

其中的 \lambda 是细胞增殖速率，而 \kappa_n 是另一个与增殖速率成正比的常数，\kappa_n 表现了细菌对营养物质的吸收和利用能力，而这里的 r_{max} 是最极端情况下，与细菌增殖有关的 rna 与蛋白质的比值。

下面回到前面提出的三组分模型，前面已经约定与细菌增殖无关的固定组分记为 q， 与细菌增殖有关的 rna 含量为 r，与细菌增殖有关的蛋白质含量为 p，他们占全体细胞的分数分别记为：\phi_q,\phi_r,\phi_p，它们之间有归一化关系：\phi_q + \phi_r + \phi_p = 1。

在第二个关系中，引入 r_{max} 描述某种最极端情况下 rna 与蛋白质的比值，这种情况下，与分裂有关的蛋白质含量很低，因此可以认为：1- \phi_q = \phi_r+\phi_p \approx \phi_r^{max}。

用 \phi_q,\phi_r,\phi_p 来描述前面提到的两个关系，有：

（1）蛋白质的合成：

（2）营养物质的利用：

经过一点点微不足道的简化，得到了一个特别简单的线性关系：\lambda\sim\kappa_n\phi_p，这个关系就像欧姆定律那样简单。我们把增殖速率 \lambda 可以看做是电压，现在有两个并联的分支，一个分支上的电阻为 \kappa_t ，另一个分支上电阻为 \kappa_n ，因而可以求出总电流。这可以导出关系：

我们希望用对营养物质的利用和蛋白质合成的速率来表示增殖的速率，即在电路问题中，我们希望用电阻、电流得出电压的表达式，这个并联电路的电压可以表示为：

这里用到了关系（1），其中的 \lambda_c(\kappa_t) 可以看作是最高的蛋白质合成速率，因为这时对应的是 \phi_r =\phi_r^{max} 时的情形。这里很自然地得到了细菌增殖过程中存在的一个 michaelis-menten 关系。有意思的是，虽然进行的只是一些理论推导，这里得出的结论都有实验作为支持。

图 2 ：（a）q，p，r 三组分模型示意图。（b）细菌增殖过程示意图，图中箭头标出了营养物质的流入，蛋白质合成这两个关键的步骤。

很容易发现，上面介绍的这一模型实在是忽略了太多的细节信息。接下来我会介绍一些他们在这一框架下，利用这一模型所分析的某些具体问题。在分析中，每次引入一个新的组分，即把这个三组分模型转变为四组分模型用于讨论。

（一）非必需蛋白质的表达

图 3 ：q，p，r，u 四组分模型示意图。

因为需要执行其它生命活动，因此合成的蛋白质并非所有都与增殖有关，因此考虑将从 p 中再分出一类来，用 u 表示与细菌增殖无关的蛋白质的合成。

因为前面已经得到了关系：\lambda = \frac{(\phi_r^{max}-\phi_0)\kappa_n\cdot\kappa_t}{\kappa_n+\kappa_t}，在模型增加了一个组分后，这时的计算需要扣除 u 部分的影响，即将其修改为：

这表明一个看起来很显然的结论，与细菌增殖无关的蛋白质合成的增加会降低细菌的增殖率。事实上，这一结论也可以得到实验的验证。

（二）细胞内中的拥挤

图 4：（a）q，p，r 三组分模型示意图。（b）三组分模型转变为 q，p，rb，t 四组分模型，希望考虑翻译过程中因为细胞内的拥挤所造成的限速。

在此前的三组分模型中，所有的因素都是线性地起作用的。然而实际细胞内的环境是非常拥挤的，因为这种拥挤，如果某一反应过程需要「招募」大量的其它大分子，则很有可能这一过程会被扩散的低效率所限制。例如翻译的过程就涉及到 trna 的扩散等，这些受到拥挤效应影响的分子，将其列作一个新的组分，记为 t，其含量记为 \phi_t。也就是说，将原有的三组分模型中的 rna 部分分成了 rrna （\phi_{rb}）和 trna （\phi_t）两部分：\phi_r = \phi_{rb}+\phi_t。实验中观察到，在翻译的过程中，通常核糖体与 trna 是一起增长的，二者可以简单认为存在线性的关系：\phi_t = \alpha \cdot \phi_{rb}。

考虑到拥挤效应对蛋白质的合成的限制，原有的描述蛋白质合成与增殖速率关系的\lambda \sim \kappa_t (\phi_r -\phi_0) 关系一应当做出一些修改：

（a）蛋白质的合成速率应当修改为 trna 含量\phi_t的函数。 这里的翻译速率 \kappa_t = \kappa_t^{max}\frac{\phi_t}{\phi_t+\phi_m}，这里的 michaelis-menten 关系描述的就是拥挤效应所产生的影响。

（b）rna 应该细化为具体的 rrna 含量，即应修改为\lambda \sim \kappa_t (\phi_{rb} -\phi_{rb,0})。

再代入关系\phi_t = \alpha \cdot \phi_{rb}，因此在拥挤条件下，细菌的增殖速率可以表示为：

\lambda = \kappa_t^{max}(\phi_{rb} -\phi_{rb,0})\frac{ \phi_{rb}}{\phi_{rb}+\phi_m/\alpha}。

这即为在该种情况下，对前面讨论过的关系一的扩展，这一关系同样可以获得实验的验证。

不难发现，这里的「推导」都毫无难度，从这样一个简单的模型，不难导出许多有意思的结论来，而且这样一个模型的框架还可以用于分析许多其它因素对细胞增殖的影响，让人有种忍不住手痒想去推推看的冲动。这样的工作之所以能发表在这些顶级的期刊上，一个关键的原因就是因为它提供了对复杂生命现象的简单深刻的理解，而这类研究的关键实际上在于理论与实验的合作。

关于本问题及定量生物学的更多参考材料见：

生物学模型简介 生物学模型建构篇三

一、教学目标

1.阐明群落的演替过程。

2.说明人类活动对群落演替的影响。

3.关注我国实行退耕还林、还草、还湖，退牧还草的政策。

二、教学重点和难点

群落的演替过程。

三、教学策略

本节应紧紧抓住“动态发展观”实施教学。如果说群落的结构可从横向进行剖析，是现时性的，那么在群落的演替中，教学要用历史性的眼光，从纵向进行寻踪。群落是一个动态系统，它时时刻刻都在发生着生物与生物之间、生物与环境之间的相互作用。在正常情况下，大多数群落中物种结构相对稳定。但是，当群落结构受到干扰或破坏，一些种群消失了以后，总会有其他一些种群来占据这个群落的空间，经过一段时间，又会有另一些种群兴起，逐渐取得优势。群落演替是一个长期的过程，总是向着群落恢复相对稳定状态的方向进行。

有条件的学校，在进行“问题探讨”内容的教学时，可以让学生观看录像资料片(或类似题材)，引发学生思考。事实上，学生对群落演替的现象并不陌生，只是没有建立起概念与现象之间的联系。在教学中教师应尽可能从学生熟悉的事例出发，引导出群落演替的各个阶段。值得注意的是，要始终围绕着生物之间、生物与环境之间的联系与相互作用，以动态发展观引发学生对演替的本质进行思考。

“弃耕农田上的演替”的教学可以让学生与“发生在裸岩上的演替”过程相比较，分析共同点与不同点。提示学生思考：农田是人类对自然群落进行改造的产物，在农田上群落的演替能否恢复为原有的自然群落呢?在学习了这两种演替类型后，教师引出“初生演替”与“次生演替”的概念，学生就比较容易理解。

关于“人类活动对群落演替的影响”的教学，教材中提供了“践踏对草地群落的影响”的素材，意在从贴近学生生活经验的事例展开教学。“走的人多了就成了路”，这是一个在日常生活中极为常见的事例，但人们未必从群落演替的角度思考过。教学要在“熟悉的，未必是知道的”题目上做文章，培养学生观察现象、发现问题的能力。建议有条件的学校，让学生在野外进行实地考察，然后在课堂中组织讨论。

实地观察时，提示学生根据踩踏情况，将杂草进行分类：经常被踩踏的地方的种类;轻微被踩踏的地方的种类;不太被踩踏的地方的种类。要作较长期的观察，将观察的情况列表记录，必要时将观察到的情况绘图，或用拍摄照片方式进行记录。观察时要注意：

杂草的种类;

茎秆高度和长势;

生长的密度和植物蔓延的方向;

周围树木生长等其他的情况;

可挖出一些草本植株，观察其根的形态。

在讨论的基础上，进一步提出相关资料(也可让学生举例)分析人类活动对草原、森林、水域生物群落的影响。在分析中要把握：(1)人类活动往往是有目的、有意识地进行的，可以对生物之间、人类与其他生物之间以及生物与环境之间的相互关系加以控制，甚至可以改造或重建起新的关系;

(2)人类可以砍伐森林、填湖造地、捕杀动物，也可以封山育林、治理沙漠、管理草原。人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。

生物学模型简介 生物学模型建构篇四

一、教材分析

本节课以必修第一册中《减数分裂和有性生殖细胞的形成》和第二册中《遗传的基本规律》为基础，从学生感兴趣的人类遗传病引入，讨论：红绿色盲和抗维生素d佝偻病这两种遗传病为什么在遗传表现上总是和性别相联系，为什么在遗传表现上与性别关联的表现又不相同。伴性遗传有什么特点。伴性遗传规律在生产实践中的其它应用。

二、教学目标

1.知识目标

(1)通过红绿色盲的调查培养学生收集、处理信息的能力

(2)通过探究活动培养学生运用已有知识进行分析、提出假设、设法求证的科学探究能力。

(3)能够推理出红绿色盲遗传的规律，提高缜密的思维能力。

2.能力目标

(1)探索伴性遗传方式的本质规律，掌握科学研究的一般方法，应用人类遗传学研究中生物统计的方法。

(2)通过分工推理出红绿色盲遗传的规律，提高善于与他人合作与沟通的工作能力，提高研究效率。

3.情感、态度和价值观目标

(1)通过伴性遗传的故事激发学习生命科学的兴趣。

(2)通过探究过程的体验培养严谨的科学态度。

(3)如何面对伴性遗传疾病，培养正确地人生观、价值观，融入生命教育。

(4)唤起发现人类遗传病、探索遗传病治疗方法的社会责任。

三、教学重难点

1、重点：伴性遗传的特点

2、难点：分析人类红绿色盲的主要婚配方式及其遗传的规律

四、学情分析

学生在前面已学过减数分裂和基因与染色体的关系，已经掌握基因分离规律和自由组合规律。在已有知识基础上，通过红绿色盲的调查活动及结合课堂的探究活动，对伴性遗传现象进行分析和总结。

五、教学方法

采用探究、讨论模式结合、启发诱导、设问答疑的教学方法。

六、教学用具：多媒体课件

生物学模型简介 生物学模型建构篇五

一.教材分析

“生物膜的流动镶嵌模型”一节主要包括：对生物膜结构的探索历程和生物膜的流动镶嵌模型的基本内容两大部分，与第一节“物质跨膜运输的实例”所反映的生物膜对物质的进出控制具有选择性等知识有一定的联系，并对第三节学习“物质跨膜运输的方式”作了知识准备，对整个章节的知识起到了承上启下的作用。本节的教学思路是：在教学过程中，通过积极引导学生观察并分析实验现象，大胆提出实验假设，让学生宛如亲历科学家探索科学的历程，切身感受科学的魅力，保持强烈的探究科学的激情和兴趣，自然地接受流动镶嵌模型的理论。

二.学情分析：

(1)学生已经了解了细胞，知道了组成细胞的分子，掌握了细胞的基本结构，尤其是细胞膜作为最基本生命系统的边界等相关知识，为本节知识的学习奠定了基础。

(2)高中学生具备了一定的观察和认知能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，对事物的探索好奇，又往往具有盲目性，缺乏目的性，并对探索科学的过程与方法及结论的形成缺乏理性的思考。

三|、教学目标

1.知识与技能

(1)简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。

(2)举例说明生物膜具有的流动性的特点。

(3)通过分析科学家建立生物膜模型的过程阐述科学发展的一般规律。

2.过程与方法

(1)分析科学家建立生物膜结构模型过程，尝试提出问题，大胆作出假设。

(2)发挥空间想象能力，构建细胞膜的空间立体结构。

3.情感、态度和价值观

(1)使学生树立生物结构与功能相适应的生物学辩证观点。

(2)培养学生严谨的推理和大胆想象能力。

(3)认识到技术的发展在科学研究中的作用，尊重科学且用发展的观点看待科学、树立辩证的科学观。

四、教学重点

1.科学家对生物膜结构的探索历程。

2.生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容。

五、教学难点

1.对科学探究过程的分析，如何体现生物膜的结构与功能相统一。

2.生物膜的空间立体结构。

3.生物膜的流动性特点。

六、教学流程

设问引入→“问题探讨”→体验“生物膜结构的探索历程”→阐述“流动镶嵌模型的基本内容”。

七.教学实施的程序

教学过程

教师组织和引导

学生活动

教学意图

创设探究

导入新课

新课学习

设问：从物质跨膜运输的实例可以看出生物膜的功能是什么?其功能特性是什么?为什么生物膜表现出这样的特性?

进一步思考：还有更好的材料做细胞膜吗?

引出本节内容生物膜的具体结构

创设情境：

时间回到一百多年前的十九世纪末，让学生思考如果他们是当时的科学家，他们首先会怎样来探究?同时指出，限于当时的技术条件，还不能亲眼看到生物膜。那么，通过什么办法进行第一步的探究呢?引导学生看教材，让学生明白当时科学家是从生理功能入手来探究的。通过实验观察，科学家才有严谨的推理，提出膜是由脂质组成这一假说，提示学生：科学探究过程中作出假设后的步骤是什么(通过实验来验证假设)，从而进入下面的学习，由于技术的进步，对细胞膜提取和分离，并通过化学分析表明膜的成分是脂质和蛋白质，从而证明了前面的假说是正确的。

引导学生思考在验证假设的实验得出结论后的下一个步骤是什么?

小组分享学生绘制的细胞亚显微结构模型图，讨论细胞膜的选材

讨论交流，体会结构与功能相适应的生物学观点

阅读教材，猜想、讨论

思考如果他们是当时的科学家对膜的成分是脂质和蛋白质会提出什么新的问题进一步探究呢?

引起学生对生物膜结构探究的兴趣

用科学探究的一般方法来探究新课的内容，并加深对科学探究的一般过程的了解

了解假说是怎样提出的，以及提出假设后需要通过观察和实验进一步验证和完善

学会运用科学探究的一般方法

新课学习

新课学习

总结提高 课堂练习

介绍脂质的探究，先介绍科学家的实验，提取红细胞的脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，同时介绍磷脂的结构，并举例说明在空气—水界面上铺展成单分子层这个现象。

介绍蛋白质的探究，先介绍由于技术的进步，科学家可以用电子显微镜来观察细胞膜，提出蛋白质—脂质—蛋白质的模型，但这一模型将生物膜描述为静态的结构。引导学生思考变形虫为什么可以运动，这一功能与生物膜的静态的结构相适应吗?

质疑：这一模型解释不了膜的许多生理功能，如变形虫的变形运动等，因此这一模型的提出不能完全与功能统一，假设不完全成立，需要进一步的实验来完善，由于技术的不断进步，科学家发现，膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面，有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中。并通过实验证明了细胞膜具有流动性。引导学生总结在探究出生物膜的流动镶嵌模型中，运用的方法：提出问题，作出假设，进一步验证完善，不断发展。

说明流动镶嵌模型的基本内容。指导学生在了解生物膜流动镶嵌模型的基础上，进一步思考和想象，加深对流动镶嵌模型内容的理解，同时，了解生物膜流动镶嵌模型的进一步发展。

最后，归纳总结知识、方法、态度价值观的体会

倾听，思考单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍这个现象说明了什么?

阅读教材资料，思考变形虫为什么可以运动，这一功能与生物膜的静态的结构是否相适应?

阅读教材资料，了解膜的流动性

小组合作尝试构建生物膜模型，并交流分享

学生交流分享本节收获

反馈练习

学会提出假说

结构与功能相统一的观点

了解技术进步对科学研究发展的作用

加深对流动性这一结构的理解为第三节的学习作准备