對高中生物學模型分類的再認識

鐘靜

教版的高中生物教材中涉及的模型和模型種類很多，高中生物必修1《分子與細胞》提出模型的形式包括物理模型、概念模型和數學模型等。目前對模型的分類主要有兩種結果，這兩種分類共同的不足體現在：因各層次的模型分類依據不清晰，體現為分類結果較混亂。本研究嘗試從模型借助的工具、模型的功能和模型的表現形式三個角度對模型進行分類。

一、根據模型借助的工具分類

根據模型借助的工具分類可分為概念模型、圖解模型、實體模型、軟件模型和數學模型。

1.概念模型

用文字、符號等組成的流程圖形式對事物的生命活動規律和機理進行描述和闡明的方法。是把各類對象的關系用概念與概念之間的關系來表述，用文字和符號突出表達對象的主要特征和聯系，概念圖就是其中最常用的一種形式，包括概念、關鍵詞和箭頭三個部分組成。如酶、激素與蛋白質之間的關系、中心法則、基因和等位基因、相對性狀、顯性基因、隱性基因等之間的關系。

2.圖解模型

包括圖解和示意圖，如光合作用過程的圖解、有氧呼吸過程的圖解、以DNA為模板轉錄RNA的圖解、蛋白質合成示意圖、甲狀腺激素分泌的分組調節示意圖、三倍體西瓜的產生等。

3.實體模型

也叫實物模型，是“具體化形式的模型”。包括教材中的模式圖，如生物體結構模式標本、實驗室里的“心臟”模型、內質網、葉綠體、線粒體和高爾基體等到的結構模式圖、氨基酸和蛋白質等到分子模型、動（植）物有絲分裂模型和減數分裂中染色體的形態和位置變化模型等。

4.軟件模型

“用計算機語言編寫的，能夠反映變量之間的邏輯關系，并且應用了生物程序的模型”稱為軟件模型。

如弗里斯特等根據他們對人口增長、糧食增長、環境污染、不可再生資源的消耗以及工業發展的研究，將這些作為互相聯系的變量組成了一個模型，借助計算機進行各種運算，一方面對模型進行檢驗；另一方面又可以對未來進行預測。這種軟件模型主要應用于研究生態學、群體遺傳學等方面。

5.數學模型

用數學語言描述的一類模型，對研究對象的生命本質和運動規律進行具體的分析、綜合，用適當的數學形式（如數學方程式、關系式、曲線圖和表格等）來表達，從而依據做出的模型作出判斷和預測。

數學模型根據表現形式和利用數學工具的不同又可分為：表格圖象、排列組合、數學歸納法和概率計算。

表格圖象：此處包括曲線圖、柱狀圖和餅形圖等。如溫度、PH值、O2等因素分別對有氧呼吸、無氧呼吸、ATP的產量、物質跨膜運輸速率、酶活性的影響因素，有絲分裂和減數分裂過程中DNA、染色體和染色單體的數目變化規律、種群的“J”型和“S”型增長曲線等。

排列組合：如N對堿基所構成的DNA分子的種類、四種堿基構成的密碼子種類數、含有N對同源染色體的個體產生的配子種類和自交產生后代的基因型和表現型的種類數等。

數學歸納法：如蛋白質分子質量的計算、能量傳遞的有關計算等。

概率計算：如遺傳病的發病率計算等。

二、根據模型的功能分類

根據模型的功能不同，可分為描述性模型和解釋性模型。

1.描述性模型

描述即描寫敘述，對變化過程的敘述屬于描述性模型如：哺乳動物精子和卵細胞的形成過程圖解、生物進化理論等。對結構的再現模型也屬于描述性模型，如：動植物細胞的亞顯微結構模式圖、雌雄果蠅體細胞的染色體圖解等。

2.解釋性模型

“解釋是在觀察的基礎上進行思考，合理地說明事物變化的原因，事物之間的聯系，或者是事物發展的規律。”如蠅雜交實驗圖解、孟德爾關于高莖豌豆與矮莖豌豆雜交實驗的分析圖解、一對相對性狀測交實驗的分析圖解、黃色圓粒豌豆與綠色皺粒豌豆的雜交實驗分析圖解等。

三、根據模型的表現形式分類

根據模型的表現形式，可以分為經驗模型和模擬模型。

1.經驗模型

經驗是由實踐得來的知識或技能，經驗模型是根據經驗數據歸納特別是統計得到的模型。如：軟件模型、數學模型、概念模型和圖解模型，都要經過人腦的抽象、概括、分析、綜合后得到對相關經驗的總結。

2.模擬模型

模擬也叫摹擬、模仿，是照某種現成的樣子做。照著生物的結構、組成等制作出來的叫模擬模型。如上面提到的實體模型。

編輯 孫玲娟