模型建構(gòu)與初中生物概念教學

王曉泉

摘 要 本文介紹了物理模型、數(shù)學模型和概念模型在初中生物概念教學中的應用 ，以及模型建構(gòu)的意義。

關(guān)鍵詞 模型建構(gòu) 物理模型 數(shù)學模型 概念模型

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2017）15-0010-02

我國現(xiàn)行的生物學新課程標準明確提出 “倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念”。生物學概念是反映生物學本質(zhì)屬性及特征的形式，是構(gòu)成生物學知識體系的重要組成部分，常常也是教學的重點和難點。運用生物模型建構(gòu)來達成重要概念教學的方法是值得深入探究的課題。

一、模型建構(gòu)概述

模型建構(gòu)是人們按照特定的科學研究目的，在一定的假設(shè)條件下，通過研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法，是以簡化和直觀的形式來顯示復雜事物或過程的手段。生物模型一般可分為物理模型、數(shù)學模型和概念模型。在生物學教學中，讓學生結(jié)合學習內(nèi)容，從生物現(xiàn)象入手或從生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)等方面入手引導學生建構(gòu)生物模型，從而促成學生對概念的建立、理解和應用。

二、模型建構(gòu)在生物概念教學中的應用

（一） 建構(gòu)物理模型

物理模型是以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象特征的模型。其思維要點是先將難以直接觀察的結(jié)構(gòu)或過程簡化，把握其主要特征，再將這些特征形象化、具體化。在初中生物教學中，很多概念實際上是對生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)的具體描述和直觀反映，從某種意義上講，學生只要具備有關(guān)生物形態(tài)、結(jié)構(gòu)的形象再現(xiàn)能力也就掌握了這些知識，所以建構(gòu)物理模型在生物教學中特別重要。

例如，生物實驗室配備的物質(zhì)模型如細胞結(jié)構(gòu)模型、人體解剖結(jié)構(gòu)模型等，要充分利用起來，課堂上引導學生觀察，能拆卸、裝配的活動模型要求學生做拆分再裝配的觀察；還有心臟結(jié)構(gòu)模型，先讓學生從外觀上看心臟，區(qū)分前、后面，然后讓學生拆分心臟模型，觀察心臟四個腔和四個腔所連接的血管 ，比較四個腔的心壁厚度，看看心臟左右是否相通、上下是否相通，再看房室瓣 、動脈瓣的開口方向，這樣學生就會獲得深刻的印象和正確的感性認識，觀察中，教師及時地、恰如其分地提出問題，以指明學生觀察中的思考方向，產(chǎn)生學習新知識的強烈要求，促進他們的思維為學習新知識做準備，這樣才能由現(xiàn)象到本質(zhì)，全面、辯證地認識問題，幫助學生形成概念、理解并鞏固知識。

（二）建構(gòu)數(shù)學模型

數(shù)學模型是對研究對象的生命本質(zhì)和運動規(guī)律進行具體的分析、綜合，生物坐標曲線圖是借助數(shù)學方法來分析生命現(xiàn)象，從而揭示生物體結(jié)構(gòu)、生理代謝、生命活動以及生物與環(huán)境相互作用的關(guān)系等方面的本性特征，識圖或畫圖的關(guān)鍵是先確定橫坐標、縱坐標分別表示什么，聯(lián)系相應的知識點，分析出橫、縱坐標所示 的變量之間的內(nèi)在聯(lián) 系，再確定曲線中的一些特殊的點所表示的生物學意義，然后分析曲線的走向變化趨勢，揭示各段曲線的變化趨勢及其含義。如“青春期的身體變化曲線”，要認識青春期發(fā)育的特點，可建構(gòu)男、女身高增長速度的曲線（圖1）和男、女生殖器官增長速度的曲線（圖2）并分析曲線中變化規(guī)律。

另外 ，集合圖在生物的概念教學中也應用得比較多，可利用集合圖比較幾個概念之間的共同點、不同點概念內(nèi)涵大小，例如，在人體、細胞、細胞核、染色體、DNA、基因的概念教學中，利用集合圖或用大于號、小于號這些關(guān)系符號讓學生建構(gòu)出關(guān)于這幾個概念的數(shù)學模型，這樣有利于學生理解這些概念的內(nèi)涵（圖3）。

（三）建構(gòu)概念模型

概念模型是科學模型中思維模型的一種形式，是學生利用已有的知識背景，在教師的引導下，自主建構(gòu)知識體系的過程，常用于生物學核心概念的學習。

概念模型主要是概念圖，而概念圖是一種關(guān)于概念知識、思維過程和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖形化表征方式。概念圖的繪制，課本中有所體現(xiàn)，將主題概念放在頂端或中央，向下或四周按概念等級一層一層輻射開來，并用線條把概念連接起來，并用連接詞語注明連線，連接詞語應能說明兩個概念之間的關(guān)系。最后尋找概念圖不同部分概念之間交叉連線的聯(lián)結(jié)，并標明連接線。要注意的是在概念圖中每個概念只能出現(xiàn)一次。如“植物體的結(jié)構(gòu)層次” （圖4）、 “性狀遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)” （圖5）。

三、模型建構(gòu)的意義

在這三類生物模型建構(gòu)中，教師都通過創(chuàng)設(shè)情境引導學生進行探索，讓學生獨立思考，同時通過師生間、生生間多種交流活動，由學生主體積極、自主地建構(gòu)，不斷修改、完善模型，從而促進學生對生物重要概念的建立、理解和應用。學生在建構(gòu)模型過程中，不僅很好地掌握了知識，而且學到了知識以外的能力、方法、情感態(tài)度價值觀。結(jié)果表明，模型建構(gòu)的活動并不是多余的。

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