用信息技術進行生物建模教學必要性

由于模型和模型方法在現代生命科學中起著越來越大的作用，是現代高中學生必須了解和應用的重要的科學方法。因此，新課標依據國際科學教育的發展，將模型和模型方法列入了課程目標之一。

一、模型和模型方法

20世紀30年代，貝塔朗菲在提出機體系統論概念的同時，主張用數學和模型方法研究生命現象。所謂“模型”，就是模擬所要研究事物原型的結構形態或運動形態，是事物原型的某個表征和體現，同時又是事物原型的抽象和概括。它不再包括原型的全部特征，但能描述原型的本質特征。模型一般可分為物理模型和數學模型兩大類。

不論是物理模型還是數學模型，都能夠使研究對象直觀化和簡化，同時還可以簡略描述研究成果，使之便于理解和傳播。生物學是研究自然界中生命運動最基本、最普遍的規律以及生物體的結構，自然界生物種類繁多、運動錯綜復雜，幾乎每個具體的問題都要涉及到許多因素。通過建構模型能夠排除非本質因素的干擾，舍棄次要因素和無關因素，突出反映事物的本質特征，從而使生命現象或過程得到簡化、純化和理想化，因此，在生物課堂教學中適當利用模型往往能夠達到事半功倍的教學效果。

模型方法，作為一種現代科學認識手段和思維方法，所提供的觀念和印象，不僅是學生獲取知識的條件，而且是學生認知結構的重要組成部分，在高中生物教學中有著廣泛的應用價值和意義。“美國《國家科學教育標準》把模型和科學事實、概念、原理、理論列為科學主題的重點，并將構建、修改、分析、評價模型作為高中學生的基本科學探究能力…”。

生物模型方法是解決生物問題的一種邏輯方法，盡可能地通過運用抽象化、簡化、分析、推理、具象思維等形式去再現原形的各種復雜結構、功能和聯系。模型建立是指在抽取的生物對象的基礎上，尋找生物對象在發生、發展、遺傳等生命過程中表現的定量或定性規律，它屬于生物學知識集中運用環節。生命問題的解答過程，一般是對所研究的問題構成模型，分析模型、解算模型的過程。

二、利用信息技術進行生物建模的必要性

以計算機為主的信息技術，為教學中培養學生生物學模型方法，提供了強大的機遇，創設了豐富的內涵。

（1）從模型的建立上，計算機提供了強大的模擬功能。一方面，計算機提供模型，有許多生物學模型，特別是宏觀的、或微觀的生物對象，可以方便地利用計算機制作，在媒體的表現力、重現力、接觸面、參與性和受控性等方面存在著明顯的優勢。另一方面，計算機提供建模方法的運用，對于生物的生理、生化過程，利用計算機的虛擬功能，可以動態地模擬整個過程，提供交互和深刻的感知體驗、情景體驗，為學生培養模型方法和建模能力提供了可能。

（2）從思維的發展上看，高中學生正經歷著從形象思維到抽象思維的發展過程，模型方法和信息技術本身就是形象思維和抽象思維的統一體。生物學模型不僅反映了原型的直觀性，反映了原型的主要特征，抓住了影響問題的主要因素，而且是以科學知識和實驗事實為依據，經過分析、綜合、比較、抽象、概括、推理等一系列邏輯論證而建立起來的，既利用了分析、比較、抽象、概括等抽象思維的方法，也利用了形象類比等形象思維的方法，是抽象思維和形象思維共同作用的過程。信息技術在生物教學的應用，目前主要在利用計算機多媒體的綜合處理能力，形成圖、文、聲、像并茂的多媒體教學系統，具有豐富的表現手法和強撼的表現力，能夠其體形象再現生物形態、結構、運動變化，虛幻模擬生物遺傳變異、生態演化、生物進化的動態過程，從而揭示生命的現象和本質，架設了從形象思維到抽象思維的橋梁。

（3）從教學過程的組成要素來看，信息技術與模型方法，不僅作為教學媒體，在教學過程中起著承載和傳遞信息，成為教學系統的重要要素；而且可以指導著教師、學生、學習內容等教學因素，并創設各種學習情境助于建構理論的實施，聯接著直接經驗和間接經驗。

（4）從教學評價來看，信息技術與模型方法的結合在形成性評價方面可以互相補充互相完善。模型方法在教學評價方面，主要體現在學生的思維方式和思維過程的評價，信息技術為教學評價提供了強大的交互和反饋的功能，便于及時了解各階段教學的效果和學習進展情況，適時調整和改進教學。

生物模型方法是生物教學的一個重要內容，是進行科學方法教育必需貫徹落實的重要組成部分。運用信息技術進行模型方法教學，可以更加充分、有效地發揮模型方法功能，提高學生生物學素養。