高中生物教學(xué)中的模型建構(gòu)

楊俊

【摘 要】該文結(jié)合生物新課程教學(xué)實(shí)踐案例，從物理模型、概念模型和數(shù)學(xué)模型三個(gè)方面，就高中生物教學(xué)中的模型建構(gòu)作一探討。

【關(guān)鍵詞】高中生物 模型建構(gòu)

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(shí)物或其他形象化手段，有的則通過(guò)抽象的形式來(lái)表達(dá)。建構(gòu)模型的方法是高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生提出的能力要求。高中生物學(xué)課程中的模型建構(gòu)活動(dòng)，其主要價(jià)值是讓學(xué)生通過(guò)嘗試建立模型，體驗(yàn)建立模型中的思維過(guò)程，領(lǐng)悟模型方法，并獲得或鞏固有關(guān)生物學(xué)概念。下面結(jié)合教材，以物理、概念和數(shù)學(xué)等模型的建構(gòu)，對(duì)模型方法作一探討。

一、物理模型的建構(gòu)

以實(shí)物或圖畫(huà)形式直接表達(dá)認(rèn)識(shí)對(duì)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(gòu)建的DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。

1.實(shí)物物理模型的建構(gòu)活化了抽象知識(shí)

建立真核細(xì)胞的模型，教材中并沒(méi)指定具體的材料用具和詳細(xì)的活動(dòng)步驟，這給學(xué)生發(fā)揮各自的創(chuàng)造潛能留出了空間，也為教師的創(chuàng)新教學(xué)提供了機(jī)會(huì)。學(xué)完相關(guān)內(nèi)容后，筆者布置學(xué)生8人一組，其中4個(gè)小組構(gòu)建動(dòng)物細(xì)胞模型，3個(gè)小組構(gòu)建植物細(xì)胞模型。

學(xué)生制作的模型中，細(xì)胞質(zhì)材料有白色橡皮泥、面團(tuán)、瓊脂和白色泡沫塑料等。細(xì)胞膜材料也是多種多樣，如塑料袋、紗布、彈力布等，有一組同學(xué)采用廢棄可樂(lè)瓶瓶口部分做細(xì)胞膜，突現(xiàn)細(xì)胞三維效果。細(xì)胞器的制作，大多采用各色彩泥，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是捏一條扁平的彩泥之后折疊在一起而成；高爾基體則用二個(gè)扁平的彩泥和三個(gè)小球表示；核糖體則用若干小球體表示，形狀最小，較多的放于細(xì)胞質(zhì)中，一部分固定內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。也有同學(xué)用各色彩紙折成各種細(xì)胞器。細(xì)胞核的制作也是各式各樣，有的在細(xì)胞質(zhì)中央挖一圓，放上一個(gè)圓形彩泥；有的則用一個(gè)乒乓球代替，也有的用半個(gè)蛋殼倒扣在細(xì)胞質(zhì)中表示。很難得的是大多數(shù)小組制作的模型能體現(xiàn)細(xì)胞器結(jié)構(gòu)和功能的聯(lián)系。

通過(guò)這第一次模型構(gòu)建，充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，按學(xué)生自己的思路，自主動(dòng)手、相互協(xié)作，在制作中把握細(xì)胞模型的科學(xué)、環(huán)保、準(zhǔn)確等原則，領(lǐng)悟細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)，更好地掌握細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，活化了抽象知識(shí)。生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型、DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建，也都取得了良好的效果。

2.圖畫(huà)物理模型的構(gòu)建提高了識(shí)圖能力

以圖畫(huà)形式構(gòu)建物理模型相當(dāng)普遍，如呼吸作用和光合作用、轉(zhuǎn)錄與翻譯、噬菌體侵染細(xì)菌等過(guò)程模型，各種細(xì)胞器結(jié)構(gòu)的靜態(tài)模型，人體細(xì)胞與外界環(huán)境的物質(zhì)交換模型等。通過(guò)多次模型的構(gòu)建，學(xué)生養(yǎng)成了一種思維習(xí)慣，凡遇抽象的結(jié)構(gòu)或過(guò)程，都會(huì)嘗試用簡(jiǎn)易的圖畫(huà)幫助理解、思考。而且，在高中生物中，識(shí)圖能力極為重要。圖表是生物科學(xué)研究成果的一種重要表現(xiàn)形式，所以在生物高考中注重考查學(xué)生讀圖、識(shí)圖、析圖和繪圖的能力。平時(shí)學(xué)習(xí)中養(yǎng)成構(gòu)建圖形的習(xí)慣后，對(duì)圖形考題的解讀也會(huì)更胸有成竹。

二、概念模型的構(gòu)建

概念模型是指以文字表述來(lái)抽象概括事物本質(zhì)特征的模型。構(gòu)建概念模型有利于綜合理解知識(shí)體系。

1.構(gòu)建概念模型，整合零碎知識(shí)

引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建的細(xì)胞膜概念模型，是將相關(guān)內(nèi)容整合在一起，使零碎的知識(shí)系統(tǒng)化，這有利于學(xué)生對(duì)某單元、某模塊知識(shí)進(jìn)行加工、理解、儲(chǔ)存，全面系統(tǒng)地掌握和記憶知識(shí)要點(diǎn)，有利于學(xué)生形成完整、清晰、系統(tǒng)、科學(xué)的知識(shí)體系，同時(shí)也促進(jìn)了學(xué)生感知、記憶、想象能力的發(fā)展。內(nèi)環(huán)境的成分和理化性質(zhì)、分泌蛋白的合成運(yùn)輸加工和分泌等，都可通過(guò)構(gòu)建概念模型，使學(xué)生更系統(tǒng)地掌握知識(shí)。

2.構(gòu)建概念模型，簡(jiǎn)化復(fù)雜知識(shí)

血糖調(diào)節(jié)是一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)，且與人體健康有密切的聯(lián)系，但這一內(nèi)容既“看不見(jiàn)，摸不著”，又極為復(fù)雜。故教材中安排了一個(gè)“建立血糖調(diào)節(jié)的模型”活動(dòng)，意在引導(dǎo)學(xué)生更好地理解人體內(nèi)血糖的調(diào)節(jié)過(guò)程，并理解激素如何對(duì)生命活動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生初步了解建構(gòu)概念模型的基本方法和意義。目前看到的不少教學(xué)設(shè)計(jì)和案例中，大多把主要精力放在模擬活動(dòng)上。事實(shí)上，在模擬活動(dòng)后，根據(jù)活動(dòng)中的體驗(yàn)，構(gòu)建圖解式概念模型才是本活動(dòng)的重點(diǎn)。

通過(guò)模擬構(gòu)建，學(xué)生對(duì)血糖的調(diào)節(jié)有了更深的理解。利用這一概念模型，學(xué)生學(xué)會(huì)了分析一些涉及到血糖變化的生理現(xiàn)象。

體溫調(diào)節(jié)、水和無(wú)機(jī)鹽平衡、免疫調(diào)節(jié)、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)等都可用概念模型歸納。通過(guò)構(gòu)建概念模型，將復(fù)雜的生理過(guò)程簡(jiǎn)化，不但有利于識(shí)記，還能培養(yǎng)分析、綜合、概括的能力，學(xué)會(huì)把看似復(fù)雜的知識(shí)進(jìn)行整理，找到相關(guān)知識(shí)的聯(lián)系，提高靈活運(yùn)用知識(shí)的能力。

三、數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建

數(shù)學(xué)模型是根據(jù)具體情景，抽象出數(shù)學(xué)規(guī)律，并用公式或圖表的形式表達(dá)。在科學(xué)研究中，數(shù)學(xué)模型是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題和探索新規(guī)律的有效途徑。引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，有利于培養(yǎng)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象揭示本質(zhì)的洞察能力，同時(shí)，通過(guò)科學(xué)與數(shù)學(xué)的整合，有利于培養(yǎng)學(xué)生簡(jiǎn)約、嚴(yán)密的思維品質(zhì)。

1.構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，辨析易混知識(shí)

高中生物學(xué)中概念多，學(xué)生易混淆。用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型可幫助學(xué)生理清概念。

2.構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，化解重難點(diǎn)

有絲分裂、減數(shù)分裂均是微觀的變化，雖然我們常用flash動(dòng)態(tài)展現(xiàn)整個(gè)過(guò)程，但對(duì)于染色體、DNA的變化規(guī)律，學(xué)生總覺(jué)得很難領(lǐng)悟。

生物學(xué)中很多難點(diǎn)知識(shí)都可通過(guò)數(shù)學(xué)模型來(lái)化解，如酵母菌呼吸作用過(guò)程中隨氧濃度變化所釋放的CO2與吸收的O2之間的變化特點(diǎn)、恒定溫度條件下測(cè)某植物隨光照強(qiáng)度變化所釋放或吸收的CO2、種群的“J”型增長(zhǎng)與“S”型增長(zhǎng)、單因子因素與多因子因素對(duì)光合作用的影響……

構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，有利于學(xué)生理解和掌握知識(shí)，也使學(xué)生認(rèn)識(shí)到在生物學(xué)中有許多現(xiàn)象和規(guī)律可以用數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)表示，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力。

通過(guò)建構(gòu)模型能使生命現(xiàn)象或過(guò)程的揭示得到簡(jiǎn)化、純化，對(duì)生物系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r有了更準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)模型，既利于培養(yǎng)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象揭示本質(zhì)的洞察能力，又有利于培養(yǎng)學(xué)生簡(jiǎn)約、嚴(yán)密的思維品質(zhì)，對(duì)提高學(xué)生的理科素養(yǎng)具有重要作用。

參考文獻(xiàn)

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