如何將模型建構應用在高中生物教學中

建構模型的方法，是高中課程標準和教材對學生提出的高于初中水平的科學方法和探究能力的要求，在高中階段生物學課程的學習中，學生會陸續接觸到物理模型、概念模型和數學模型等模型的建構，對模型方法會有比較全面的學習和了解。高中生物學課程中的模型建構活動，其主要價值是讓學生通過嘗試建立模型，體驗建立模型中的思維過程，領悟模型方法，并獲得或鞏固有關生物學概念。如何進行模型建構的教學呢？

一、建構物理模型，使知識形象化、直觀化

以實物或圖畫形式直接表達認識對象的特征，這就是物理模型。教材中最著名的就是沃森和克里克構建的DNA分子雙螺旋結構模型。

讓學生自己動手建立真核細胞的模型，教材中并沒有指定具體的材料用具，列出詳細的活動步驟，這樣給學生發揮各自的創造潛能留出了充分的空間，也為教師的創造性教學留出了空間。在學習完細胞的結構和功能的基礎之后，讓學生分學習小組課外分別制作動植物細胞的模型。學生完成后，在課堂上讓每組展示各自的模型并講解每一個結構所選材料代表的結構及怎樣體現它功能的原因。制作模型中存在的問題讓其他組同學找出并給出更好的建議。這樣就有助于增強學生對細胞這一微觀結構的感性認識、理解相關理論內容，而且可以激發其求知欲望。

通過這第一次模型構建，充分發揮學生積極性、主動性和創造性，按照學生自己的思路，自主動手，相互協作，在制作過程中把握細胞模型的科學、環保、準確等原則，領悟細胞結構與功能特點、體驗成功的快樂，更好地掌握細胞的結構，構建知識網絡，活化了抽象知識。生物膜的流動鑲嵌模型、DNA分子的雙螺旋結構模型、制作生態缸等我都嘗試著讓學生構建，也都取得了良好的效果。

二、建構概念模型，梳理知識間內在關系

概念模型是指以文字表述來抽象概括出事物的本質特征的模型。我們很多學生都存在這樣的問題：課本中的單個知識點都掌握得很好，但是在做綜合題時總有很多的“想不到”，究其原因是不能迅速地把相關知識聯系起來，而構建概念模型可以改變這一狀況。

生物教學中，復習課質量主要取決于教師能否有效地歸納和總結已授課程。實際上，在復習課上，依據知識之間的內在關聯構建概念模型能夠實現有效地歸納和總結已授課程的目標。這樣構建的概念模型有助于學生把握生物知識之間的內在聯系，達到融會貫通的學習效果。生物教學的主要內容在于闡述生命運動的形式及規律，而生命運動屬于自然界中最為復雜的運行形式，只有將其納入一個系統或者模型之內才能真正地理解其中各元素的聯系。因此，在生物教學實踐中，按照教學思路將知識循著一條主線貫穿在一起，有助于學生基于宏觀角度把握知識點，同時正確理解知識點之間的聯系與區別，達到事半功倍的教學效果。

三、建構數學模型，揭示問題本質

數學模型是指用來描述一個系統或它的性質的數學形式，如有絲分裂過程中DNA含量變化曲線、酶的活性隨pH變化而變化的曲線、同一植物不同器官對生長素濃度的反應曲線、孟德爾豌豆雜交實驗中9：3：3：1的比例關系等。數學模型建構的一般步驟為：觀察研究對象，提出問題→提出合理的假設→根據實驗數據，用適當的數學形式對事物的性質進行表達→通過進一步的實驗或觀察等對模型進行檢驗或修正。在教學中可以以人教版《穩態與環境》模塊《種群數量的變化》一節中“建構種群數量增長的模型”為例，引導學生建構出Nn=2n的數學模型，然后再畫出曲線圖，在此基礎上建構理想狀態下“J”型種群增長的數學模型Nt=N0λt，以此鍛煉學生建構數學模型的能力。

同時，通過科學與數學的整合，有利于培養學生簡約、嚴密的思維品質。通過構建數學模型，有利于學生對知識的理解和掌握，也使學生認識到在生物學中有許多現象和規律可以用數學語言來表示，很好地培養了學生的邏輯思維能力。

模型構建已經成為當前高中生物教學的內容之一，在某種程度上講，模型構建和理解模型是學生理解和掌握生物學知識的有效工具。可見，模型構建在高中生物教學中發揮著重要作用，高中生物教師要在意識到此點基礎上，有效地利用這一教學方法。

作者單位 陜西省蒲城縣堯山中學

責任編輯 楊博