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生物:《常见生物模型构建的一般步骤》课件(新人教版必修2)


常见生物模型构建的









Nt=N0λt

模型构建的定义及类型: 模型构建的定义及类型
建模是新教材出现的一种新的学习方式。 建模是新教材出现的一种新的学习方式。建立特 定的模型对于帮助我们更好的掌握知识之间的联系, 定的模型对

于帮助我们更好的掌握知识之间的联系, 对更好的理解一些抽象的知识是非常有效的。 对更好的理解一些抽象的知识是非常有效的。 模型的形式有很多, 模型的形式有很多,高中生物教学中常见的有三 种: 1.概念模型 2.数学模型 3.物理模型

一、概念模型: 概念模型: 1.定义: 定义: 定义
概念模型是对生物学中某个问题或事 物进行描述。概念模型包括:中心概念、 物进行描述。概念模型包括:中心概念、 内涵、外延。在新课程生物教材中, 内涵、外延。在新课程生物教材中,概念 模型通常以概念图的形式出现, 概念图的形式出现 模型通常以概念图的形式出现,表达概念 之间的相互关系,体现知识的网络构架。 之间的相互关系,体现知识的网络构架。 通过概念模型的构建, 通过概念模型的构建,有利于对概念知识 的理解和联系。 的理解和联系。

一、概念模型: 概念模型:
2. 构建的一般步骤: 构建的一般步骤: ⑴理清概念之间关系 ; ⑵画出初步关系图并建立连接 ; ⑶标明概念之间关系 ; 修改和完善。 ⑷修改和完善。

一、概念模型: 概念模型:
2. 构建的一般步骤: 构建的一般步骤:
以基因重组为生物进化提供原材料的模型构建为例来加以说明

一、概念模型: 概念模型:
2. 构建的一般步骤: 构建的一般步骤: 理清概念之间关系: ⑴理清概念之间关系: 要构建概念图,首先要明确各概念范 要构建概念图, 确定各关键概念等级, 围,确定各关键概念等级,然后理清几个 概念之间的关系。关键概念关系理不清, 概念之间的关系。关键概念关系理不清, 就无法正确的构建概念图, 就无法正确的构建概念图,所以理清关系 是构建概念图的第一步, 是构建概念图的第一步,也是最关键的一 步。

一、概念模型: 概念模型:
2. 构建的一般步骤: 构建的一般步骤: 理清概念之间关系: ⑴理清概念之间关系:
在基因重组概念模型 首先要确定杂合子、 中,首先要确定杂合子、 自由组合、交叉重组、 自由组合、交叉重组、基 因重组、新基因型、 因重组、新基因型、新表 现型、变异性、多样性、 现型、变异性、多样性、 生物进化的原材料各个概 念的范围、前后关系等。 念的范围、前后关系等。 比如自由重组和交叉重组 应该是并列关系, 应该是并列关系,新基因 型是新表现性的基础和原 因等等。 因等等。

一、概念模型: 概念模型:
2. 构建的一般步骤: 构建的一般步骤: ⑵画出初步关系图并建立连接 ;
初步拟定概念图各个概念之间的纵向和横 向分支,然后先用铅笔描出初步的连接, 向分支,然后先用铅笔描出初步的连接,箭头 的指向等。上下级关系、 的指向等。上下级关系、并列关系等都要注意 排列的位置,尽量避免交叉。 排列的位置,尽量避免交叉。如图形中的自由 重组和交叉重组、 重组和交叉重组、变异性和多样性应该是并列 的,而导致新基因型产生的原因应该是基因重 组等。 组等。建立初步连接后要仔细的审定一下连接 是否合理,如不合理要及时纠正。 是否合理,如不合理要及时纠正。

一、概念模型: 概念模型:
2. 构建的一般步骤: 构建的一般步骤: ⑵画出初步关系图并建立连接 ;
初步拟定概念图各个概念之间的纵向和横 向分支,然后先用铅笔描出初步的连接, 向分支,然后先用铅笔描出初步的连接,箭头 的指向等。上下级关系、 的指向等。上下级关系、并列关系等都要注意 排列的位置,尽量避免交叉。 排列的位置,尽量避免交叉。如图形中的自由 重组和交叉重组、 重组和交叉重组、变异性和多样性应该是并列 的,而导致新基因型产生的原因应该是基因重 组等。 组等。建立初步连接后要仔细的审定一下连接 是否合理,如不合理要及时纠正。 是否合理,如不合理要及时纠正。

一、概念模型: 概念模型:
2. 构建的一般步骤: 构建的一般步骤: ⑵画出初步关系图并建立连接 ;

一、概念模型: 概念模型:
2. 构建的一般步骤: 构建的一般步骤: ⑶标明概念之间关系 :
建立好连接后就要考虑在连线上用连接词标明两者之间 的关系。对连接词的使用一定要注意推敲,力求合理准确。 的关系。对连接词的使用一定要注意推敲,力求合理准确。 连接词不能含蓄也不需要华丽,但是要力求简练, 连接词不能含蓄也不需要华丽,但是要力求简练,并一目了 比如杂合子如何能够导致自由组合或交叉互换的呢? 然。比如杂合子如何能够导致自由组合或交叉互换的呢?当 然是在有性生殖的减数分裂过程中染色体的行为造成的, 然是在有性生殖的减数分裂过程中染色体的行为造成的,而 自由重组和交叉互换是基因重组的原因; 自由重组和交叉互换是基因重组的原因;新的表现性能够增 加生物的变异性和多样性, 加生物的变异性和多样性,变异性和多样性能够提供生物进 化的原材料等等。连接词还不能有歧义,一旦有歧义, 化的原材料等等。连接词还不能有歧义,一旦有歧义,就容 易给学习者造成误解。 易给学习者造成误解。

一、概念模型: 概念模型:
2. 构建的一般步骤: 构建的一般步骤: ⑶标明概念之间关系 :

一、概念模型: 概念模型:
2. 构建的一般步骤: 构建的一般步骤: 修改和完善: ⑷修改和完善:
概念图建立后,一般要经过三个层次的修订: 概念图建立后,一般要经过三个层次的修订:首先是 自己,自己对所建立的概念图要认真审阅,仔细推敲, 自己,自己对所建立的概念图要认真审阅,仔细推敲,同 时一定要明确,概念图是要为教学服务的, 时一定要明确,概念图是要为教学服务的,不符合教学要 求的概念图要修改;其次要将概念图给自己的同学看, 求的概念图要修改;其次要将概念图给自己的同学看,不 同人看问题的角度是不一样的, 同人看问题的角度是不一样的,概念图建成后不同人的使 用是否会造成误解,因为我们自己看, 用是否会造成误解,因为我们自己看,我们只会按照我们 已经形成的思路去思考,而其他人就不一定; 已经形成的思路去思考,而其他人就不一定;第三是要给 老师看,因为老师所站的高度比较高,也更全面。 老师看,因为老师所站的高度比较高,也更全面。当然在 以后的教学或学习中还要不断的对构建好的概念图加以修 订和完善。 订和完善。

看下列概念图: 看下列概念图: 高 等 生 物 生 命 活 动 的 调 节
包括 主要 包括

包括

主要 方式

完成下列概念图: 完成下列概念图:

概念图绘制规范
概念图中每个概念只出现一次。 概念图中每个概念只出现一次。 一次 连接两个概念间的联系词 联系词应尽可能 连接两个概念间的联系词应尽可能 选用意义表达具体明确的词。 选用意义表达具体明确的词。 概念名词要用方框和圆圈圈起来, 概念名词要用方框和圆圈圈起来, 而联系词则不用。 而联系词则不用。

二、数学模型: 数学模型: 1.定义: 定义: 定义
数学模型是用来描述一个系统或它的性 质的数学形式。或者说是为了某种目的, 质的数学形式。或者说是为了某种目的,用 字母、 字母、数字及其它数学符号建立起来的等式 或不等式。 或不等式。

二、数学模型: 数学模型:
2.构建的一般步骤: 构建的一般步骤
(1)观察研究对象,提出问题 )观察研究对象,提出问题; (2)提出模型假设 )提出模型假设; (3)根据实验数据,建构模型 )根据实验数据,建构模型; (4)进一步观察,修正模型。 )进一步观察,修正模型。

以细菌繁殖Nt=N0 λt为例

二、数学模型: 数学模型:
2.构建的一般步骤: 构建的一般步骤
(1)观察研究对象,提出问题: )观察研究对象,提出问题: 细菌基数为N 细菌基数为 0,细菌每分裂一次需要一定的时 间。 (2)提出模型假设: )提出模型假设: 在资源和空间无限多的环境中, 在资源和空间无限多的环境中,细菌种群的增 长不会受种群密度增加的影响。 长不会受种群密度增加的影响。

以细菌繁殖Nt=N0 λt为例

二、数学模型: 数学模型:
2.构建的一般步骤: 构建的一般步骤
(3)根据实验数据,建构模型: )根据实验数据,建构模型: Nt=N0 λt,N0代表细菌初始数量,t表示第几代,Nt表 表示第几代, 代表细菌初始数量, 表示第几代 代细菌数量。 示t代细菌数量。 代细菌数量 (4)进一步观察,修正模型: )进一步观察,修正模型: 观察、统计细菌数量, 观察、统计细菌数量,对自己所建立的模型进行检验 或修正。 或修正。

以细菌繁殖Nt=N0 λt为例

数学模型: 二、数学模型:
3.其他常见的一些数学模型: 其他常见的一些数学模型
(1)蛋白质的合成:假设氨基酸的平均分子量为a,n )蛋白质的合成:假设氨基酸的平均分子量为 , 个氨基酸缩合形成m条多肽链:①脱去的水的分子量 个氨基酸缩合形成 条多肽链: 条多肽链 是多少? 形成的蛋白质的分子量是多少? 是多少? ②形成的蛋白质的分子量是多少? 数学模型: 数学模型: ① X(脱去的水分子量)=18·(n—m) (脱去的水分子量) ( ) ② X(蛋白质分子量)=na—18·(n—m) (蛋白质分子量) ( )

数学模型: 二、数学模型:
3.其他常见的数学模型: 其他常见的数学模型
的结构: (2)DNA的结构: ) 的结构 已知某一种碱基的比例, ①已知某一种碱基的比例,求解另外一种与之不能配对的碱 基所占的比例? 基所占的比例? 数学模型: 数学模型:X%=50%—B% 模型中各参数的意义: 为所求碱基的比例; 模型中各参数的意义:X%为所求碱基的比例;50%为碱基 为所求碱基的比例 为碱基 数的一半; 为已知碱基所占的比例。 数的一半;B%为已知碱基所占的比例。 为已知碱基所占的比例 已知DNA分子其中一条链中不能配对的两个碱基之和占 ② 已知 分子其中一条链中不能配对的两个碱基之和占 该单链碱基总数的比率为n时 则另外一条链中, 该单链碱基总数的比率为 时,则另外一条链中,其相对应 的比值是多少? 的比值是多少? 数学模型: (另外一条单链) 数学模型:X(另外一条单链)=1—n n

数学模型: 二、数学模型:
3.其他常见的数学模型: 其他常见的数学模型
分子的复制: (3)DNA分子的复制: ) 分子的复制 ①复制 次,需游离的与已知碱基不能配对的碱基数是: 复制n次 需游离的与已知碱基不能配对的碱基数是: 数学模型:N=(2n-1)M(1/2q-1) 数学模型: ( - ( - ) 次复制, ② 第n次复制,需游离的与已知碱基不能配对的碱基数是: 次复制 需游离的与已知碱基不能配对的碱基数是: 数学模型: 数学模型:N=2(n—1)M(1-2q)/2q ( ) ( - ) 模型中各参数的意义: 为所求碱基酸数量 为所求碱基酸数量; 次复制或第 次复制或第n次复 模型中各参数的意义:N为所求碱基酸数量;n次复制或第 次复 为某种碱基的数量; 为这种碱基所占的比例 制;M为某种碱基的数量;q为这种碱基所占的比例。 为某种碱基的数量

数学模型: 二、数学模型:
3.其他常见的数学模型: 其他常见的数学模型
(4)遗传定律: )遗传定律: 个体自交, 中选择显性个体让其自交得到F2, ① 将Dd个体自交,在F1中选择显性个体让其自交得到 , 个体自交 中选择显性个体让其自交得到 中再选择显性个体让其自交, 代中, 在F2中再选择显性个体让其自交,……,Fn代中,能够稳 中再选择显性个体让其自交 , 代中 定遗传的显性个体占所有显性性状个体的比例是多少? 定遗传的显性个体占所有显性性状个体的比例是多少? 数学模型:X=(2n—1)/(2n+1) 数学模型: ( )( ) 个体自交, 中选择显性个体让其自由交配( ② 将Dd个体自交,在F1中选择显性个体让其自由交配(自 个体自交 中选择显性个体让其自由交配 交和杂交)得到F2, 交和杂交)得到 ,在F2中再选择显性个体让其自由交 中再选择显性个体让其自由交 代中, 配,……,Fn代中,能够稳定遗传的显性个体占所有显性 , 代中 性状个体的比例是多少? 性状个体的比例是多少? 数学模型: 数学模型:X= n/(n+2) ( )

数学模型: 二、数学模型:
3.其他常见的数学模型: 其他常见的数学模型
(6)遗传病概率:一对夫妇,其后代若仅考虑甲病的得病 )遗传病概率:一对夫妇, 几率,则得病可能性为a,正常的可能性为b, 几率,则得病可能性为 ,正常的可能性为 ,若仅考虑乙病 的得病几率,则得病几率为c,正常的可能性为d, 的得病几率,则得病几率为 ,正常的可能性为 ,则这对夫 妻结婚后,要生一个孩子,此孩子① 妻结婚后,要生一个孩子,此孩子①只有一种病的可能性是 多少? 两病均患可能性是多少? 患病的可能性是多少? 多少?②两病均患可能性是多少?③患病的可能性是多少? 不患病的可能性是多少? ④不患病的可能性是多少? 数学模型: 数学模型:①X(只有一种病)= a+c—2ac=ad+bc (只有一种病) + 2 = ②X(两病均患)= ac=( (两病均患) =(1—b)×(1—d) ) ) =( ③X(患病)= a+c—ac =ad+bc+ ac (患病) + ④X(不患病)=bd=(1—a)×(1—c) (不患病) ( ) )

数学模型: 二、数学模型:
3.其他常见的数学模型: 其他常见的数学模型
(7)基因频率: )基因频率: 抽样调查: ①抽样调查:新课程教材中给出了种群抽样调查后基因频率的 计算方式,根据课本给出例题总结出来的基因频率的计算公式 计算方式, 为: 数学模型: 个体比率+Aa个体比率 ; a=Aa个体比率 个体比率/2; 数学模型:A=AA个体比率 个体比率 个体比率 个体比率 /2+aa个体比率 个体比率 稳定群体基因频率:对于大而稳定的种群, ② 稳定群体基因频率:对于大而稳定的种群,由于基因频率一 般是稳定的,所以不会给出很多参考数据,往往只有一个数据, 般是稳定的,所以不会给出很多参考数据,往往只有一个数据, 对于这一类问题基因频率的计算公式为: 对于这一类问题基因频率的计算公式为: 数学模型:( :(p+q)2?p2+q2+2pq=1 数学模型:( ) ? + + = 模型中各参数的意义: 表示显性基因基因频率, 模型中各参数的意义:如p表示显性基因基因频率,则q表示隐 表示显性基因基因频率 表示隐 性基因基因频率, 表示显性纯合子基因型频率 表示显性纯合子基因型频率, 表示隐性 性基因基因频率,p2表示显性纯合子基因型频率,q2表示隐性 纯合子基因型频率, 表示杂合子基因型频率。 纯合子基因型频率,2pq表示杂合子基因型频率。 表示杂合子基因型频率

数学模型: 二、数学模型:
3.其他常见的数学模型: 其他常见的数学模型
(8)酵母菌数量调查数学模型: )酵母菌数量调查数学模型: 直接记数:计算的数学模型为: ( × ) ①直接记数:计算的数学模型为:N=(m×n)×103/ (1×1×0.1) × × ) 模型中各参数的意义: 为 溶液中酵母菌的数量; 模型中各参数的意义:N为1mL溶液中酵母菌的数量;m 溶液中酵母菌的数量 为小方格总数; 为每个小方格中酵母菌的平均数 为每个小方格中酵母菌的平均数; 为小方格总数;n为每个小方格中酵母菌的平均数;103为 1mL=103mm3;1×1×0.1为记数板上溶液的体积(1为记 为记数板上溶液的体积( 为记 × × 为记数板上溶液的体积 数板每边总长, 为记数板上溶液厚度 为记数板上溶液厚度)。 数板每边总长,0.1为记数板上溶液厚度)。 对比记数法:计算的数学模型为: ( × ) ②对比记数法:计算的数学模型为:N=(M×n)/ m 模型中各参数的意义: 为 溶液中酵母菌的数量; 模型中各参数的意义:N为1mL溶液中酵母菌的数量;M 溶液中酵母菌的数量 为已知的红细胞总数; 为每个小方格中酵母菌的平均数 为每个小方格中酵母菌的平均数; 为已知的红细胞总数;n为每个小方格中酵母菌的平均数; m为每个小方格中红细胞的平均数。 为每个小方格中红细胞的平均数。 为每个小方格中红细胞的平均数

数学模型: 二、数学模型:
3.其他常见的数学模型: 其他常见的数学模型
(9)能量流动数学模型: )能量流动数学模型: 数学模型: 数学模型:Qn+1=λQn 模型中各参数的意义: 表示n+1营养级同化的能 模型中各参数的意义:Qn+1表示 营养级同化的能 表示从n营养级到 营养级的能量传递效率; 量;λ表示从 营养级到 表示从 营养级到n+1营养级的能量传递效率; 营养级的能量传递效率 Qn表示 营养级同化的能量。 表示n营养级同化的能量 营养级同化的能量。

三、物理模型: 物理模型: 1.定义: 定义: 定义
物理模型就是以实物或图画形式直观地 表达认识对象的特征。 表达认识对象的特征。在教材中出现的也有 很多,比如细胞模型, 很多,比如细胞模型,细胞的亚显微结构示 意图,DNA的双螺旋结构, ,DNA的双螺旋结构 意图,DNA的双螺旋结构,生态农业系统 等等。 等等。

三、物理模型: 物理模型:
2. 构建的一般步骤: 构建的一般步骤:
(1)了解构建模型的基本构造; )了解构建模型的基本构造; (2)制作模型构建的基本原件(单位); )制作模型构建的基本原件(单位); (3)了解各基本原件之间的关系; )了解各基本原件之间的关系; (4)按照相互关系连接各基本原件; )按照相互关系连接各基本原件; (5)检验与修补。 )检验与修补。
以DNA双螺旋模型构建为例 双螺旋模型构建为例

三、物理模型: 物理模型:
2. 构建的一般步骤: 构建的一般步骤:
(1)了解构建模型的基本构造; )了解构建模型的基本构造;
DNA为规则的双螺旋结构,其中五碳糖与磷酸交 为规则的双螺旋结构, 为规则的双螺旋结构 互连接在外围,含氮碱基通过氢键连接。 互连接在外围,含氮碱基通过氢键连接。

(2)制作模型构建的基本原件(单位); )制作模型构建的基本原件(单位);
DNA的基本单位为脱氧核苷酸,DNA是由四种脱 的基本单位为脱氧核苷酸, 的基本单位为脱氧核苷酸 是由四种脱 氧核苷酸(腺嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸、 氧核苷酸(腺嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸、 胞嘧啶脱氧核苷酸和鸟嘌呤脱氧核苷酸)组成的。 胞嘧啶脱氧核苷酸和鸟嘌呤脱氧核苷酸)组成的。寻找 材料并制作这些基本原件,如以什么材料表示磷酸、 材料并制作这些基本原件,如以什么材料表示磷酸、五 碳糖、含氮碱基、氢键、膦酸二酯键等。 碳糖、含氮碱基、氢键、膦酸二酯键等。

A

T

G

C

三、物理模型: 物理模型:
2. 构建的一般步骤: 构建的一般步骤:
(3)了解各基本原件之间的关系; )了解各基本原件之间的关系;
DNA主干的五碳糖与磷酸交互连接是一个脱氧核苷 主干的五碳糖与磷酸交互连接是一个脱氧核苷 酸的磷酸与另外一个脱氧核苷酸的3号碳原子连接 号碳原子连接; 酸的磷酸与另外一个脱氧核苷酸的 号碳原子连接;中间 碱基互补配对只能A—T,G—C,其他方式则不能。 碱基互补配对只能 , ,其他方式则不能。 DNA的两条链是反向平行的。 的两条链是反向平行的。 的两条链是反向平行的

(4)按照相互关系连接各基本原件; )按照相互关系连接各基本原件;
按照上述要求相互之间初步连接。 按照上述要求相互之间初步连接。

(5)检验与修补。 )检验与修补。
对照模型构建要求,不断检验和修补模型。 对照模型构建要求,不断检验和修补模型。

A

T

T

A

G

C

C

G

模型构建要求:
1. 明确需要制作模型的特点; 明确需要制作模型的特点; 2. 对照制作步骤进行有序操作; 对照制作步骤进行有序操作; 3. 注意后期检验和完善。 注意后期检验和完善。

谢 谢!


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