淺談高中生物建模的教學(xué)價(jià)值和培養(yǎng)策略

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象所作的一種簡(jiǎn)化的概括性的描述。《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》明確要求：了解建立模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的作用，培養(yǎng)學(xué)生的建模思維和建模能力，領(lǐng)悟、建立數(shù)學(xué)模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的建模思維和建模能力，獲得生物學(xué)的基本事實(shí)、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎(chǔ)知識(shí)。

由此可見(jiàn)，建模能力在高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)中被提到較高的高度，模型建構(gòu)被認(rèn)為是學(xué)生將來(lái)從事科學(xué)研究的必備能力。如何落實(shí)新課程標(biāo)準(zhǔn)中模型建構(gòu)能力的培養(yǎng)?下面從模型建構(gòu)的理論基礎(chǔ)、生物模型的類(lèi)型、教學(xué)價(jià)值和培養(yǎng)策略四個(gè)方面進(jìn)行探討，以期對(duì)高中生物教學(xué)中培養(yǎng)模型建構(gòu)能力提供借鑒。

1 理論依據(jù)

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為：學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者主動(dòng)建構(gòu)內(nèi)部心理表征的過(guò)程，其核心是：“知識(shí)是通過(guò)主體積極建構(gòu)的，而不是被動(dòng)接受的。”建構(gòu)主義理論下的學(xué)習(xí)效果不是取決于學(xué)生記憶課堂講授內(nèi)容的多少，而是取決于學(xué)生通過(guò)主動(dòng)建構(gòu)獲取知識(shí)和能力的程度。模型建構(gòu)教學(xué)就是在教師引導(dǎo)下，讓學(xué)生在一定的情境中通過(guò)自己動(dòng)手構(gòu)建模型，學(xué)習(xí)生物知識(shí)，體驗(yàn)生物科學(xué)研究過(guò)程。因此，在模型建構(gòu)教學(xué)活動(dòng)中是以學(xué)生為主體，以建構(gòu)模型為主線，讓學(xué)生在真正做的過(guò)程去探索、交流、學(xué)習(xí)。它重視學(xué)習(xí)過(guò)程的主動(dòng)性和建構(gòu)性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生以個(gè)人的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、心理結(jié)構(gòu)來(lái)建構(gòu)對(duì)于新事物的理解，從而獲取新知識(shí)，掌握解決問(wèn)題的方法和技能。教師在教學(xué)過(guò)程中若能用好模型建構(gòu)方法，對(duì)實(shí)現(xiàn)新課程目標(biāo)、提高生物科學(xué)素養(yǎng)會(huì)有很大幫助。

2 生物模型的類(lèi)型

生物模型可以分為物質(zhì)形式和思維形式兩大類(lèi)型。

2.1從物質(zhì)形式角度

生物模型可以分為真實(shí)模型、替代模型以及人工模擬模型等幾種類(lèi)型。

(1)真實(shí)模型。為了能更好地探究某項(xiàng)生命活動(dòng)規(guī)律而選用某些方面具有典型特征或特別便利的生物，這就是真實(shí)模型。真實(shí)模型的選擇往往是精心的、慎重的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)其研究所獲得的生命活動(dòng)規(guī)律須具有通適性、典型性，能推廣到其他生物。如孟德?tīng)枴⒛柛謩e以豌豆、果蠅為研究模型，研究發(fā)現(xiàn)了遺傳的三大規(guī)律；林德曼選擇美國(guó)的賽達(dá)伯格湖為生態(tài)系統(tǒng)模型，深入研究并揭示了生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)規(guī)律。

(2)替代模型。替代模型是指由于種種原因，無(wú)法直接用研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，而用其他生物代替研究對(duì)象進(jìn)行研究。如常用豚鼠、獼猴等動(dòng)物代替人體進(jìn)行疾病機(jī)理探究、疫苗研制、藥物試驗(yàn)等工作。再如，以誘發(fā)豚鼠血脂增加作為高血脂患者的模型，用來(lái)篩選降血脂的藥物。

(3)人工模擬模型。有些科學(xué)問(wèn)題的探究既無(wú)法用真實(shí)模型，也無(wú)法找到替代模型，此時(shí)，科學(xué)家們想出了用人工模擬的方法來(lái)開(kāi)展研究，如生物圈Ⅱ號(hào)、探究性狀分離比的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀⑻骄可鷳B(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的小生態(tài)瓶等。

2.2從思維形式角度

生物模型的表現(xiàn)形式有物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型、軟件模型等。

(1)物理模型。以實(shí)物或圖畫(huà)形式直觀反映認(rèn)識(shí)對(duì)象的形態(tài)結(jié)構(gòu)或三維結(jié)構(gòu)，這類(lèi)實(shí)物或圖畫(huà)即物理模型。常見(jiàn)的實(shí)物模型有DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、真核細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模型等；圖畫(huà)模型有三倍體無(wú)子西瓜的培育過(guò)程圖解、池塘生態(tài)系統(tǒng)模式圖等。物理模型的特點(diǎn)是實(shí)物或圖畫(huà)的形態(tài)結(jié)構(gòu)與真實(shí)事物的特征、本質(zhì)非常相像，大小一般是按原比例放大或縮小的。

(2)概念模型。以圖示、文字、符號(hào)等組成流程圖形式對(duì)事物的生命活動(dòng)規(guī)律、機(jī)理進(jìn)行描述、闡明，即概念模型。如動(dòng)植物細(xì)胞的有絲分裂、減數(shù)分裂圖解、光合作用示意圖、中心法則圖解、過(guò)敏反應(yīng)機(jī)理圖解等。概念模型的特點(diǎn)是圖示比較直觀化、模式化，由箭頭等符號(hào)連接起來(lái)的文字、關(guān)鍵詞比較簡(jiǎn)明、清楚，它們既能揭示事物的主要特征、本質(zhì)，又直觀形象、通俗易懂。

(3)數(shù)學(xué)模型。用來(lái)表達(dá)生命活動(dòng)規(guī)律的計(jì)算公式、函數(shù)式、曲線圖以及由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成的柱形圖、餅狀圖等稱(chēng)為數(shù)學(xué)模型。如酶的活性變化曲線、種群增長(zhǎng)曲線、微生物生長(zhǎng)曲線，以此種群密度計(jì)算公式、組成細(xì)胞的化學(xué)元素餅狀圖、能量金字塔等。曲線圖的特點(diǎn)是在利用坐標(biāo)系描述2個(gè)變量之間的定性或定量關(guān)系；柱形圖是依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)用柱形方式表示的2個(gè)變量之間不連續(xù)的定量關(guān)系；餅狀圖通常是百分比含量的圓餅狀表示；計(jì)算公式或函數(shù)式則是根據(jù)數(shù)學(xué)上的等量關(guān)系、用字母符號(hào)建立起來(lái)的變量之間定量關(guān)系式。

(4)軟件模型。用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫(xiě)、反映變量之間邏輯關(guān)系的應(yīng)用生物程序稱(chēng)為軟件模型。如弗里斯特等根據(jù)他們對(duì)人口增長(zhǎng)、工業(yè)發(fā)展、糧食增長(zhǎng)、不可再生資源的消耗以及環(huán)境污染的研究，用幾十個(gè)相互聯(lián)系的變量組成了一個(gè)模型，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種運(yùn)算，一方面對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)也可以對(duì)未來(lái)作出預(yù)測(cè)。這種抽象模型的計(jì)算機(jī)模擬在生態(tài)學(xué)、群體遺傳學(xué)、基因組研究等很多領(lǐng)域已成為重要的研究方法。

3 生物建模的教學(xué)價(jià)值

3.1提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師，教學(xué)效果不僅和學(xué)生的智力水平有關(guān)，更重要的是和他們對(duì)這一學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣有關(guān)。模型本身展示給學(xué)生的是非常直觀、生動(dòng)的印象，它使靜止的文字變得活躍、生動(dòng)，是能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的感性材料。在應(yīng)用模型方法進(jìn)行教學(xué)的過(guò)程中，不是教師硬性灌輸給學(xué)生知識(shí)，而是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的舞臺(tái)上親自去想象，去動(dòng)手構(gòu)建模型。在進(jìn)行人教版必修2“減數(shù)分裂過(guò)程中染色體變化”的教學(xué)時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生用橡皮泥構(gòu)建染色體、姐妹染色單體的模型，明確染色體、姐妹染色單體的概念關(guān)系，學(xué)生通過(guò)小組合作，用橡皮泥構(gòu)建“減數(shù)分裂過(guò)程中不同時(shí)期的染色體變化模型”。學(xué)生通過(guò)討論、觀察、自己動(dòng)手操作，更好地理解減數(shù)第一次分裂前期同源染色體聯(lián)會(huì)，形成四分體；后期同源染色體分離，染色體數(shù)目減少一半等減數(shù)分裂各個(gè)時(shí)期染色體變化的特點(diǎn)。學(xué)生在做模型的過(guò)程中學(xué)習(xí)生物知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生為之，愉悅、興奮，同時(shí)體驗(yàn)到建構(gòu)探究成功后的喜悅感、自豪感。

3.2實(shí)現(xiàn)自主、合作學(xué)習(xí)方式

高中課程改革的重要突破口之一是轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，由過(guò)去被動(dòng)的學(xué)習(xí)方式變?yōu)樽灾鞯膶W(xué)習(xí)方式，完成由以教師、知識(shí)為中心，向以學(xué)生發(fā)展為中心的轉(zhuǎn)變。生物模型的建構(gòu)是學(xué)生進(jìn)行動(dòng)手實(shí)踐、自主探索、合作交流學(xué)習(xí)的有效方式。

模型的建構(gòu)往往是在一定的情景中通過(guò)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)來(lái)完成的。進(jìn)行人教版必修1“生物膜結(jié)構(gòu)模型”的教學(xué)時(shí)，先給學(xué)生提供這樣的教學(xué)情景：科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，脂溶性物質(zhì)極易通過(guò)細(xì)胞膜，并且細(xì)胞膜易被脂溶性溶劑所溶解；細(xì)胞膜易被蛋白酶水解。分析得出細(xì)胞膜的主要組成成分是蛋白質(zhì)和磷脂。然后教師鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象，嘗試建構(gòu)磷脂在空氣和水面的排列方式，以及它們是如何構(gòu)成細(xì)胞膜的，給學(xué)生提供充分的自主學(xué)習(xí)的空間和時(shí)間，并引導(dǎo)學(xué)生不斷修改自己構(gòu)建的模型，引導(dǎo)和促進(jìn)學(xué)生主體性發(fā)展。教師在放手讓學(xué)生獨(dú)立思考、自主建構(gòu)的基礎(chǔ)上組織全班學(xué)生進(jìn)行合作交流。通過(guò)交流合作使學(xué)生能從不同的角度去思考問(wèn)題，能對(duì)自己和他人的成果進(jìn)行反思，在合作交流中相互啟發(fā)、共同發(fā)展，培養(yǎng)合作精神和參與意識(shí)。在模型建構(gòu)的課堂中有一種和諧、寬松的學(xué)習(xí)氛圍，教師成為學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的引導(dǎo)者、組織者，學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人。

3.3化復(fù)雜為簡(jiǎn)單，培養(yǎng)學(xué)生思維能力

中學(xué)生物學(xué)以描述性語(yǔ)言為主，對(duì)于一些深?yuàn)W的生命現(xiàn)象，以模型為工具，能夠清晰有力地闡述隱藏在現(xiàn)象背后的一般規(guī)律。例如建構(gòu)種群動(dòng)態(tài)變化的模型。由于種群數(shù)量同時(shí)受多種因素的影響，因此變化很復(fù)雜。自然界中種群數(shù)量增長(zhǎng)通常呈“s”型曲線，研究“S”型曲線會(huì)發(fā)現(xiàn)：曲線的形狀表示種群動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，曲線上任一點(diǎn)的切線的斜率表示變化快慢。當(dāng)種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值(K)時(shí)，在該點(diǎn)作曲線的切線，其斜率為0，表示種群的增長(zhǎng)率為0。在K／2時(shí)，該點(diǎn)的切線的斜率最大，說(shuō)明此時(shí)種群的增長(zhǎng)率最大。當(dāng)種群數(shù)量大于K／2時(shí)，種群增長(zhǎng)速率開(kāi)始下降。“s”型曲線實(shí)質(zhì)上是指數(shù)函數(shù)與對(duì)數(shù)函數(shù)的疊加。用“S”型曲線恰好能完美地表達(dá)種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化，明白種群動(dòng)態(tài)變化的意義可用于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。利用曲線的數(shù)學(xué)性質(zhì)可以簡(jiǎn)潔地描述生物學(xué)上一些復(fù)雜的現(xiàn)象，生命現(xiàn)象是奇妙而抽象的，數(shù)學(xué)曲線是簡(jiǎn)單而直觀的。實(shí)際問(wèn)題常常是復(fù)雜多變的，數(shù)學(xué)建模需要學(xué)生具有一定的探索性和創(chuàng)造性，學(xué)生在老師的引導(dǎo)下通過(guò)真正“做”科學(xué)的過(guò)程，既能學(xué)到知識(shí)，又能提高思維能力。

3.4化抽象為直觀，訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新能力

必修1“細(xì)胞的分裂和分化”很難、很抽象，怎樣將抽象的知識(shí)通俗地呈現(xiàn)給學(xué)生?首先給學(xué)生閱讀一段資料，即一個(gè)成年人大約擁有100萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞，這些細(xì)胞都源自一個(gè)細(xì)胞。當(dāng)學(xué)生閱讀了這段資料后，最大的疑惑是：人為什么要這么多的細(xì)胞，而不能由幾個(gè)巨大的細(xì)胞組成?答案是因?yàn)榧?xì)胞很小。緊接著學(xué)生又有疑惑了：細(xì)胞為什么這么小?僅憑學(xué)生已有的生物學(xué)知識(shí)，要解釋清楚“細(xì)胞的體積只能很小”是不可能的。教師利用數(shù)學(xué)建模的方法可以讓學(xué)生輕松地理解“細(xì)胞的體積為什么只能很小”。第一步，假設(shè)細(xì)胞為立方體形(便于計(jì)算)；第二步，分別設(shè)立方體的邊長(zhǎng)為1cm、2cm、3cm和4cm；第三步，先分別計(jì)算每個(gè)立方體的表面積和體積，再計(jì)算表面積和體積之比。表面積代表細(xì)胞膜的大小，體積代表細(xì)胞的大小，將計(jì)算結(jié)果列表呈現(xiàn)。當(dāng)學(xué)生看了表中數(shù)據(jù)后，對(duì)“細(xì)胞體積只能很小”的原因一目了然：細(xì)胞長(zhǎng)大需要通過(guò)細(xì)胞表面從外界吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，表面積越大，吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)越多。隨著細(xì)胞的長(zhǎng)大，其表面積與體積之比卻在變小，即表面積增大沒(méi)有體積增大得快。當(dāng)細(xì)胞長(zhǎng)到一定大時(shí)，由于細(xì)胞得不到足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而無(wú)法繼續(xù)長(zhǎng)大。因此，細(xì)胞的體積只能很小。

4 模型建構(gòu)能力的培養(yǎng)策略

4.1建構(gòu)模型的一般程序

(1)掌握原理。掌握模型所代表的知識(shí)、過(guò)程、規(guī)律、機(jī)理等，弄清模型的構(gòu)成要素或包含內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系。

(2)明確類(lèi)型。明確所構(gòu)建的模型屬于哪種類(lèi)型，知道該種模型的特點(diǎn)及表現(xiàn)形式。

(3)構(gòu)建草圖(框架)。選擇適當(dāng)?shù)膱D形、文字、符號(hào)勾勒出草圖，或用適當(dāng)?shù)拇罱蚣堋；谀Ｐ偷耐ㄟm性、典型性，所以在構(gòu)建時(shí)只需要考慮大多數(shù)情況即可，一般不考慮極少數(shù)情況或特例。

(4)修飾完善。對(duì)照原理查驗(yàn)所構(gòu)建的草圖(框架)，確保其科學(xué)性；然后進(jìn)一步修飾完善模型，力求規(guī)范、簡(jiǎn)潔、直觀、有美感；最后構(gòu)建出正式的模型。

(5)補(bǔ)充詮釋。對(duì)一些模型要添加必要的文字說(shuō)明、示例、圖注等，使模型更科學(xué)、更清楚、更規(guī)范。

4.2模型建構(gòu)能力的培養(yǎng)策略

模型建構(gòu)能力是在建模思想的指導(dǎo)下，綜合建立模型，進(jìn)行知識(shí)或技術(shù)創(chuàng)新，最終達(dá)到建立模型，完成創(chuàng)新過(guò)程的能力。在進(jìn)行高中生物教學(xué)時(shí)，教師可通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)構(gòu)建模型、利用模型方法教學(xué)、運(yùn)用模型方法解決問(wèn)題等方面培養(yǎng)學(xué)生的建模能力。

(1)結(jié)合建模專(zhuān)題，訓(xùn)練思維模型建構(gòu)的能力。高中生物學(xué)科以描述性的語(yǔ)言為主，學(xué)生不善于運(yùn)用思維模型建構(gòu)來(lái)解決生物學(xué)上的問(wèn)題，這就要教師在平時(shí)的課堂教學(xué)中給予提煉總結(jié)，并進(jìn)行思維模型建構(gòu)。教師應(yīng)研究在各個(gè)教學(xué)章節(jié)中可引入哪些模型問(wèn)題，如講減數(shù)分裂時(shí)，MI中期的同源染色體在細(xì)胞中央的不同排列方式，在細(xì)胞兩極出現(xiàn)不同的染色體組合，最終形成幾種不同基因組成的配子?結(jié)合排列與組合知識(shí)，可解決這個(gè)疑難問(wèn)題。同樣遺傳信息的傳遞與表達(dá)過(guò)程中，也涉及到堿基的排列與密碼子的組合方式。

此外，還可以選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ徒?gòu)專(zhuān)題，如“代數(shù)法模型建構(gòu)”、“圖解法模型建構(gòu)”、“直(曲)線擬合法模型建構(gòu)”，通過(guò)討論、分析和研究，熟悉并理解思維模型建構(gòu)的一些重要思想，掌握模型建構(gòu)的基本方法。同時(shí)注意與其他學(xué)科的呼應(yīng)，也是培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)方法的一個(gè)不可忽視的途徑。通過(guò)教師潛移默化地滲透模型建構(gòu)意識(shí)，學(xué)生可以從各類(lèi)模型建構(gòu)問(wèn)題中逐步領(lǐng)悟到思維模型建構(gòu)的廣泛應(yīng)用，提高他們運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行模型建構(gòu)的能力。

(2)注重建模方法的指導(dǎo)，幫助學(xué)生疏通思路。教師的任務(wù)不應(yīng)是替學(xué)生找出各部分知識(shí)的現(xiàn)成結(jié)構(gòu)，而是及時(shí)組織、引導(dǎo)學(xué)生對(duì)前面所學(xué)知識(shí)、規(guī)律、方法進(jìn)行歸納整理，讓學(xué)生通過(guò)自己的理解和加工建構(gòu)可用的思維模型。以“生物與環(huán)境”為例說(shuō)明：①以生態(tài)系統(tǒng)為核心，將生態(tài)因素、種群和生物群落、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)“分割”成三個(gè)知識(shí)塊，有序布局；②連接三大知識(shí)塊相互聯(lián)系的知識(shí)線，自然形成一個(gè)生物與環(huán)境的知識(shí)網(wǎng)；③縱觀全局，再現(xiàn)整體。即通過(guò)三大知識(shí)塊概念之間內(nèi)在聯(lián)系構(gòu)成生物與環(huán)境的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。把這張圖有序地儲(chǔ)存在頭腦中，便形成了生物與環(huán)境關(guān)系的思維模型。思考問(wèn)題時(shí)，將問(wèn)題納入網(wǎng)絡(luò)便可迅速檢索出所需的知識(shí)線、點(diǎn)，做到觸類(lèi)旁通，考慮問(wèn)題就會(huì)融會(huì)貫通，全面周到。

(3)完善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，養(yǎng)成建模的習(xí)慣。教師的任務(wù)不應(yīng)是替學(xué)生找出各部分知識(shí)的現(xiàn)成結(jié)構(gòu)，而是及時(shí)組織學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行歸納整理，讓學(xué)生通過(guò)自己的理解和加工構(gòu)建出一個(gè)個(gè)可用的思維結(jié)構(gòu)圖。只有建立系統(tǒng)完整的思維框架體系，對(duì)學(xué)習(xí)的課程進(jìn)行有效地資源整合，才會(huì)使整個(gè)教學(xué)過(guò)程和流程設(shè)計(jì)更加系統(tǒng)、科學(xué)有效。利用思維建模進(jìn)行課程的教學(xué)設(shè)計(jì)，會(huì)促成師生形成整體的觀念和在頭腦中創(chuàng)造全景圖，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)所學(xué)和所教內(nèi)容的整體把握，而且可以根據(jù)教學(xué)過(guò)程和需要的實(shí)際情況做出具體的合理的調(diào)整。畫(huà)一幅思維模型好比經(jīng)歷一次頭腦風(fēng)暴，當(dāng)一個(gè)人把自己的想法順利寫(xiě)出時(shí)，想法會(huì)變得更加清晰，頭腦也會(huì)接受新想法。這些新的想法可能與已有的想法有聯(lián)系，而且會(huì)引發(fā)新的意念。學(xué)會(huì)制作思維模型，又強(qiáng)化而形成習(xí)慣，學(xué)生就能自覺(jué)地運(yùn)用，從而取得最大的學(xué)習(xí)效率。在適應(yīng)了思維模型教學(xué)的一段時(shí)間后，學(xué)生學(xué)習(xí)效果將大大優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)。如光合作用實(shí)驗(yàn)的常用方法可構(gòu)成思維模型。思考問(wèn)題時(shí)，將問(wèn)題納入思維模型便可迅速檢索出所需要的知識(shí)線，做到觸類(lèi)旁通，考慮問(wèn)題就會(huì)全面周到。從而使學(xué)生能夠從整體上掌握了基本知識(shí)結(jié)構(gòu)和各個(gè)知識(shí)間的關(guān)系，在頭腦中形成了清晰的概念網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)思維建模能夠極大地提高學(xué)生理解能力和記憶能力，學(xué)生不再被動(dòng)地去死記知識(shí)，而是積極地對(duì)關(guān)鍵字進(jìn)行加工、分析和整理，開(kāi)發(fā)了學(xué)生的空間智能，使其主體的積極性得到充分發(fā)揮，從而培養(yǎng)和發(fā)展其創(chuàng)新思維能力。

(4)通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生建模思維。在高中生物教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)充分利用模擬實(shí)驗(yàn)和構(gòu)建模型的內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生的建模思維。如在“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”這一實(shí)驗(yàn)中，教材中介紹的實(shí)驗(yàn)材料是硬塑方框、粗鐵絲和細(xì)鐵絲，此外，用球形塑料片代表磷酸，用雙層五邊形塑料片代表脫氧核糖，用4種不同顏色的長(zhǎng)方形塑料片代表4種不同的堿基。利用課本材料制作DNA分子結(jié)構(gòu)模型的實(shí)驗(yàn)，教師還可以讓學(xué)生自己選擇材料制作模型，通過(guò)交流討論，最后展示自己的作品。通過(guò)自己動(dòng)手構(gòu)建模型，不僅可以加深對(duì)DNA分子的化學(xué)組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和理解，同時(shí)可以粗略地領(lǐng)悟到建立DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型理論、原則和方法等方面的知識(shí)。再如“細(xì)胞增殖”教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生學(xué)習(xí)了植物細(xì)胞有絲分裂動(dòng)態(tài)模型后，可利用多媒體出示動(dòng)植物細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)的模型，回憶它們結(jié)構(gòu)上的差異。然后引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)植物細(xì)胞有絲分裂過(guò)程模型推測(cè)出動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂過(guò)程模型。在細(xì)胞分裂過(guò)程中染色體和DNA都發(fā)生了規(guī)律性的變化，要求學(xué)生用坐標(biāo)曲線圖表示出染色體和DNA的數(shù)學(xué)變化，建立有絲分裂過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。教師利用生物模型方法進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生置身于探索科學(xué)現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的活動(dòng)中，在建立模型的過(guò)程中，學(xué)會(huì)觀察的方法、歸納與演繹的方法，提高了建模能力。

(5)在問(wèn)題解決中，提高建模能力。在生物學(xué)問(wèn)題解決中，人們經(jīng)常使用模型，通過(guò)模型建構(gòu)，然后根據(jù)模型進(jìn)行推導(dǎo)、計(jì)算并做出預(yù)測(cè)。如學(xué)習(xí)了滲透作用原理后，要求學(xué)生設(shè)計(jì)1個(gè)模型，來(lái)鑒別2種蔗糖溶液的濃度，并貼上標(biāo)簽(已知2種溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％和10％，由于未貼標(biāo)簽而混淆不清)。有的學(xué)生設(shè)計(jì)了這樣的模型：將一種蔗糖溶液加入燒杯中，另一種加入透析袋中并在透析袋中插入刻度玻璃管，根據(jù)刻度玻璃管液面高度的變化判斷蔗糖溶液的濃度。也有的學(xué)生設(shè)計(jì)了不同的模型：他們將等量蔗糖溶液分別裝入2個(gè)透析袋中，透析袋中都插入刻度玻璃管，然后把這兩個(gè)透析袋放人清水中，再根據(jù)兩刻度玻璃管液面上升的高度來(lái)判斷蔗糖溶液的濃度。利用滲透作用原理建立模型，不僅讓學(xué)生鞏固應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)，而且提高了建模能力。

課程實(shí)施是新一輪課程改革能否取得成功的關(guān)鍵，教師作為新課程的實(shí)施者，應(yīng)該轉(zhuǎn)變觀念，重視模型思維和建構(gòu)模型能力的培養(yǎng)，創(chuàng)造性地使用教材，設(shè)計(jì)適合學(xué)生自主建構(gòu)模型的教學(xué)過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、探索，讓學(xué)生在模型建構(gòu)的過(guò)程中學(xué)習(xí)、發(fā)展。