借用模型提高“生態系統專題”的復習效率

吳海燕

摘 要： 新課標將模型和模型方法列入課程目標，學會構建合理的模型并運用相關的模型方法進行科學探究，已成為高中學生必備的生物學素養之一。本文闡述了在“生態系統專題”復習中，利用教材中的模型，通過擴增核心概念模型和構建數學模型，提高“生態系統專題”復習的有效性，同時培養學生的建模思維和能力。

關鍵詞： 建構模型 生態系統專題 生物學復習 概念模型 數學模型

模型是人們為了某種特定目的而對認識對象所做的一種簡化的概括性描述，這種描述可以是定性的，也可以是定量的。有的借助于具體的實物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式表達[1]。高中生物新課程標準將模型和模型方法列入課程目標，要求學生領悟“建立模型”等科學思想和科學方法，學會運用相關的模型方法進行科學探究，因此，培養學生的建模思維和能力已成為高中生物學教學的一項重要內容，尤其在高三總復習中，教師若能充分發揮模型的作用，引導學生主動建模，在高三二輪復習中，如果學生頭腦中呈現的不再是一堆概念、規律、錯題，而是清清楚楚的幾個模型，那么學生在高考中一定會有出色表現。

1.擴增核心概念模型，建立完善的知識網絡

概念模型能將原本零碎的生物學知識歸納起來，構成彼此聯系的知識網絡，了解各知識點在知識體系中的具體位置，清楚各知識點之間的聯系[2]。在構建概念的復習中，要求學生能明確概念的內涵和外延、相關概念間的關系。由于二輪復習采用“專題整合”的策略，將各章節中分散的“點”串成“線”，并進一步構成“網”，讓學生獨立建構如此龐大的知識網絡有一定的難度，因此教師可以為學生提供腳手架，即該專題的核心概念模型（圖1）。

在學生對該專題有了上述框架式的認識后，為了幫助學生進一步細化復習三個部分的內容，可以針對每一個部分提出若干問題讓學生討論，然后要求獨立完善該概念圖：①生態系統的結構：是指生態系統的組成？由什么構成？②生態系統的功能：僑光中學校園內物質能循環嗎？物質循環的范圍是什么？物質循環的方向是什么樣？簡述能量流動關于各營養級能量的去路，能量流動的特點是什么？研究能量流動有什么意義？說出信息傳遞的類型、方向、意義。③生態系統的穩定性：有哪兩方面的表現？為什么能實現，原因是什么？影響該原因的因素是什么？抵抗力穩定性與什么因素有關？學生在討論中，對這三個方面有了更為深入的理解。接著，以小組為單位，根據以上問題提示建構概念模型，由于不同學生對知識的掌握情況、理解能力各不同，概念模型的建構結果和完成速度可能差異較大，因此，對概念模型的建構可以采用先小組內合作再班級匯報的方式，修改和分析概念圖，最后將修改后的概念圖整合在一起，對原有的核心概念模型進行擴增，經過加工整理，建構如圖2所示的綜合概念圖。通過這一過程，學生對生態系統的知識點建立起完善的知識網絡，同時這個過程還拓展了學生思維。

2.構建數學模型，深化對易錯知識的理解

數學模型是用字母、數字及其他數學符號建立起來的等式或不等式，以及圖表、圖像等描述客觀事物的特征及內在特征的數學結構表達式[3]。教材中關于這個專題有大量的數學模型圖，這些模型是對知識的高度濃縮，在高三總復習中如果能充分利用教材現有的模型圖，則既能讓學生加深對知識的理解，又能達到縮短復習時間的效果。在本專題中，“能量流動”是易錯知識點，又是學生比較難理解清楚的內容，可以通過建構數學模型突破難點。

在復習“能量流動”中關于初級消費者同化量的去路時，可結合模式圖（圖3），引導學生思考：①初級消費者獲得能量的方式是什么，其同化量的去路如果用兩條路徑表示，那么可以如何表示？②呼吸作用消耗的能量屬于用于生長、發育繁殖的能量嗎？用于生長、發育繁殖的能量有哪些去路？初級消費者的同化量如果用三條路徑表示，可以如何表示？③如果按照定時定量的分析法，在調查的這段時間種群內，還有一些個體并沒有死亡，也沒被下一營養級攝食，那么，初級消費者的同化量又可以有幾條去路？④初級消費者的糞便量屬于其流向分解者的能量之一嗎，為什么？如果不屬于，那么該算哪個營養級的分解量？⑤請你用數學表達方式描述上述概念間的關系？

學生自主構建以下模型：消費者的攝入量=消費者的同化量+糞便中的能量；糞便中的能量是上一營養級同化量中的一部分；消費者的同化量=呼吸作用消耗量+用于生長發育繁殖的能量；消費者的同化量=呼吸作用消耗量+進入下一營養級的能量+分解者利用；消費者的同化量=呼吸作用消耗量+進入下一營養級的能量+分解者利用+未被利用（定時情況下）。通過上述數學模型的建構過程，學生不僅掌握了建構數學模型的方法，領悟、歸納出了規律，還深化了對易錯知識的理解。

利用模型建構可以將知識具體化、簡單化、系統化。因此，在高三總復習時，教師應該有意識地利用課本上各種模型、教參書和輔導書中相關的模型進行講解，根據考試大綱的要求，指導學生用建模思維進行專題復習，先自主建構模型，將復雜的生物學知識整合為幾個模型，然后師生共同補充、修改、完善模型，最后結合習題，讓學生運用建構好的模型解決生物學問題。由于學生在建構模型的過程中運用了不同感官，這樣不僅能加強對各知識點之間聯系的認識，形成較深層次的認知分析，還能有效改變學生的認知方式，提高學生的自主學習能力，建模思維和能力得到了進一步發展，對教學產生明顯的促進作用。

參考文獻：

[1]朱正威，趙占良.普通高中課程標注實驗書《生物3穩態與環境》教師用書.北京：人民教育出版社，2007，40.

[2]周荷靜.利用模型方法提高“蛋白質專題”的復習效率.生物學教學，2012.37（5）：26-27.

[3]黃偉權.數學模型的常見類型和建構方法.生物學教學，2010.5（8）：20-21.