模型方法在高中生物學教學中的應用

陳友雄

（福安第二中學，福建 福安 355001）

模型方法在高中生物學教學中的應用

陳友雄

（福安第二中學，福建 福安 355001）

例舉物理模型、數學模型及概念模型在高中生物學教學中的應用，促進學生形成、理解并應用生物學概念，提高建模能力及運用模型能力。

物理模型；數學模型；概念模型；模型方法

人教版高中生物教科書提供大量的模型，同時，模型方法是《高中生物課程標準（實驗）》要求的一種教學方法。如何有效地利用模型與模型方法，提高學生的建模能力及運用模型能力，促進學生生物科學素養的提高，值得高中生物學教師實踐與研究。

一、生物模型的類型

人教版高中生物學教科書（下文簡稱教科書）涉及的生物模型有物理模型、數學模型與概念模型等三大類。教科書中的沃森和克拉克的DNA雙螺旋結構就是物理模型。物理模型又有實物模型和類比模型之分。如生物標本是實物模型，模擬生物的結構進行放大或縮小的模型，如橡膠做的心臟、細胞等為類比模型。數學模型真實地、精確地描述生物數量的變化，有助于研究生物的生命現象。如孟德爾雜交實驗結果的分離比為3:1與9:3:3:1、酶促反應的反應速率、酶活性隨溫度或PH值的變化、草履蟲數量變化的曲線等。概念模型主要是指用一定的語言、圖像、圖表等對某一事物進行抽象的描述和概括。如真核細胞的亞顯微結構圖、光合作用過程示意圖、有絲分裂示意圖、細胞免疫示意圖及概念圖等。

一般來說物理模型能夠直觀地表達抽象的生物學概念，數學模型體現生物的動態變化規律，概念模型有利于學生構建生物學概念體系。因此有必要在高中生物學教學中應用模型方法，讓學生親手構建生物模型，幫助學生更好地形成、理解并應用生物學概念，建立概念體系。

二、模型方法的應用

1.構建物理模型

案例1“DNA分子的結構”復習教學

首先指導學生畫出DNA基本單位的結構式，說出DNA的種類、與RNA基本單位的區別。接著學生根據教科書及教師提供的材料分組制作DNA分子的物理模型。教師有意提供不相同數量的堿基，如總共100個堿基，其中腺嘌呤A20個、鳥嘌呤G35個、胞嘧啶C20個、胸腺嘧啶T25個。指導學生思考能構建最長的DNA有多少個堿基對？為什么？最后各組代表展示各自制作的DNA雙螺旋結構模型、相互評價、教師點評，學生修改完善模型。

通過制作DNA雙螺旋結構模型活動，加深學生對脫氧核糖核酸組成、結構及堿基互補配對原則的認識，提高學生的探究能力。

2.構建數學模型

案例2致病菌的繁殖概率

假設在營養和生存空間沒有限制的情況下，某一致病菌每20分鐘就分裂增殖一次。讓學生嘗試完成下表。

某一致病菌分裂情況統計

并根據上表指導學生構建“Y=2X”數學模型。接著要求學生思考，能否以“Y=2X”反映一般種群的增長情況？請說明理由。

進一步指導學生對所得出的結論進行檢驗。即相同條件下另一種細菌或其他的微生物，如酵母菌等分裂情況，以此論證上述假設是否成立。

通過構建數學模型促進學生學會應用數學模型描述生物學問題，提高學生分析問題、解決問題的能力。

3.構建概念模型

案例3有關基因概念體系復習教學

開展有關基因概念體系復習時，以直觀、簡明的“基因概念體系”概念模型（如圖1）幫助學生正確理解基因、DNA、染色體、細胞核、細胞、個體、種群等概念及其相互關系，形成概念體系，并能在新的問題情境中分析問題、解決問題。

圖1 有關基因概念體系

三、模型方法教學反思

雖然模型方法具有諸多優點，但較費時，因此，必須根據教學內容、教學目標、學生水平及教學條件等合理應用模型方法。

如“減數分裂”教學時，教師一般會播放有關減數分裂過程的視頻，但絕大多數學生無法理解減數分裂中染色體的變化。因此，除了播放減數分裂的視頻外，可以板畫每一個分裂時期的圖形，特別是減數第一次分裂的后期，同源染色體分離、非同源染色體自由組合的形式多樣，要讓學生板畫減數分裂所形成的4個精子的染色體組成情況，并說明理由，歸納減數分裂特點。此外，“有絲分裂”“物質的跨膜運輸”等教學也可應用板畫形式建構模型，幫助學生學習相關概念。

總之，教師應該熟練掌握模型構建的基本方法，充分發揮物理模型、數學模型及概念模型的優點，促進學生理解概念、應用概念、建立概念體系，提高生物科學素養。

［1］康義霞.簡析模型構建在生物教學中的應用［J］.考試周刊，2014（78）.

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［3］鄭艷玲.生物學課堂教學模型構建例談［J］.生物學教學，2016（7）.

［3］陳欣，左勤勇.在生物學概念教學中 開展概念模型建構活動——《雜交育種與誘變育種》教學研究［J］.福建基礎教育研究，2011（11）.

（責任編輯：陳欣）