模型構(gòu)建在初中生物教學(xué)中應(yīng)用

生物學(xué)是自然科學(xué)中的一個重要組成部分，其研究成果為人類文明、醫(yī)療進(jìn)步、生態(tài)改善提供著決定性的理論支撐，生物學(xué)的重要性可想而知。在初中階段，一來由于生物學(xué)沒有得到足夠重視，導(dǎo)致學(xué)生沒有學(xué)好生物學(xué)的動力；二來，學(xué)生學(xué)習(xí)生物的方式也存在問題，學(xué)生誤把生物學(xué)與其他學(xué)科“一視同仁”，全憑背誦記憶，完全與理解記憶的理念背道而馳。但是基于生物學(xué)的研究特性，學(xué)生必須轉(zhuǎn)變目前的學(xué)習(xí)理念，將“數(shù)據(jù)支撐”和“模型導(dǎo)向”作為初中階段生物學(xué)學(xué)習(xí)的指導(dǎo)方針。這樣不僅可以幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的理解和學(xué)習(xí)生物學(xué)知識的習(xí)慣，更可以在此前提下提升學(xué)生的動手能力和空間邏輯思維能力，這樣的教學(xué)方式不僅可以培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的生物學(xué)習(xí)習(xí)慣，更可以在此基礎(chǔ)上提升實(shí)踐能力和空間邏輯的理解能力。讓他們體會到與以往不同的學(xué)習(xí)生物的方法，從而漸漸對生物產(chǎn)生興趣，提升自主學(xué)習(xí)生物的內(nèi)在動力。在新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求中，構(gòu)建模型已經(jīng)成了學(xué)生學(xué)習(xí)自然科學(xué)學(xué)科的必修能力，物理模型、數(shù)學(xué)模型、概念模型是構(gòu)建模型的主要形式。下文我將結(jié)合具體的日常教學(xué)實(shí)際，淺談模型構(gòu)建在初中生物教學(xué)中應(yīng)用。

一、用物理模型直觀表達(dá)抽象的生物學(xué)概念

所謂物理模型，就是抓住了物體的三態(tài)特性，將生物學(xué)結(jié)構(gòu)以物理學(xué)形態(tài)的形式展現(xiàn)出來，以達(dá)到對生物學(xué)結(jié)構(gòu)直觀體現(xiàn)的目的。

在生物結(jié)構(gòu)中，很大一部分知識點(diǎn)是基于細(xì)胞層次、微生物層次的，這些生物結(jié)構(gòu)太小，以至于肉眼無法直接觀察和研究，在此情況下，物理模型的構(gòu)建可以幫助學(xué)生還原生物結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，通過這樣的直觀印象更能讓學(xué)生理解細(xì)胞和微生物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。另外，構(gòu)建物理模型的教學(xué)方法可以為學(xué)生打開一個嶄新的接觸生物學(xué)的大門，讓學(xué)生充分感知到生物學(xué)的奇妙之處，由此學(xué)生自然會產(chǎn)生好奇心和學(xué)習(xí)生物的欲望，這樣就能引發(fā)學(xué)習(xí)的積極主動性。不但可以提升效率，更有可能發(fā)現(xiàn)學(xué)生的一技之長。比如，在教學(xué)“生物和細(xì)胞”這一章節(jié)的時候，教師在講臺上講述細(xì)胞結(jié)構(gòu)和成分的時候，由于學(xué)生無法親眼看到細(xì)胞，無法切身感受到細(xì)胞的概念，因此教師講解的內(nèi)容無法引起學(xué)生的共鳴，學(xué)生也很難快速記住關(guān)于細(xì)胞的知識點(diǎn)，只能通過死記硬背。此時，構(gòu)建細(xì)胞物理模型的必要性就顯現(xiàn)出來了。教師可以在初步講解完書本知識點(diǎn)以后，帶學(xué)生來到實(shí)驗室，以洋蔥表皮細(xì)胞為例（如需研究動物細(xì)胞，則可以口腔表皮細(xì)胞為例），讓學(xué)生首先在顯微鏡下研究采集的細(xì)胞，觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)，在對細(xì)胞各組成部分大概認(rèn)識以后，教師可以組織學(xué)生用橡皮泥搭建細(xì)胞的物理模型，讓學(xué)生在親手構(gòu)建物理模型的過程中了解各組成部分的形狀和功能，讓學(xué)生對“細(xì)胞”這一抽象的概念有一個直觀的認(rèn)識，為今后深入學(xué)習(xí)生物打好基礎(chǔ)。

二、用數(shù)學(xué)模型總結(jié)概括生物學(xué)規(guī)律

數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建與物理模型存在著質(zhì)的差異，數(shù)學(xué)模型并不如物理模型那么看得見摸得著，甚至數(shù)學(xué)模型是建立在假設(shè)的基礎(chǔ)上的。即根據(jù)一些急需被證明的理論，構(gòu)建一個相對較大的數(shù)據(jù)庫，針對生物學(xué)疑問的實(shí)際反饋，經(jīng)過數(shù)學(xué)計算，得出生物學(xué)內(nèi)在的特定規(guī)律，并通過反復(fù)的實(shí)驗來減少誤差，以求得到一個最接近生物真實(shí)進(jìn)化、發(fā)展、遺傳、變異等的特定規(guī)律。

構(gòu)建數(shù)學(xué)模型在初中生物的教學(xué)中起著至關(guān)重要的作用。英國著名科學(xué)家、物理學(xué)家牛頓說過：“數(shù)學(xué)是所有科學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)”，就是因為數(shù)學(xué)對其他學(xué)科有佐證的作用，在生物學(xué)的教學(xué)中，首先數(shù)學(xué)模型可以幫助學(xué)生運(yùn)用諸如統(tǒng)計學(xué)、概率學(xué)等數(shù)學(xué)知識來證實(shí)已存在的生物理論，也可以對尚未成立的理論進(jìn)行科學(xué)驗證；其次，數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建可以讓學(xué)生逐漸養(yǎng)成一套科學(xué)的學(xué)習(xí)和研究思路，培養(yǎng)學(xué)生善于運(yùn)用數(shù)學(xué)作為工具進(jìn)行學(xué)習(xí)的思維，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。比如，在教學(xué)“空氣質(zhì)量與健康”這一章節(jié)時，教師直接的、沒有數(shù)據(jù)支撐的講述對于學(xué)生而言完全沒有信服力。通過應(yīng)試化教育之后，也只能知道“低下的空氣質(zhì)量有害于身體健康”這一結(jié)果，但是做不到知其所未然，學(xué)生無法直接闡述這一結(jié)果成立的原因和事實(shí)根據(jù)。教師在教學(xué)該章節(jié)的時候，可以和學(xué)生一起來到培養(yǎng)室，分組飼養(yǎng)健康程度一致的小白鼠，但是不同小白鼠所處的環(huán)境里空氣質(zhì)量都有差異，大致分為5組，空氣質(zhì)量由好到壞編號為一到五。在飼養(yǎng)的時間中實(shí)時記錄小白鼠的身體指標(biāo)和健康狀況，并將所得數(shù)據(jù)繪制成時間坐標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，從該數(shù)學(xué)模型中可以觀察曲線走勢，發(fā)現(xiàn)，空氣質(zhì)量越好的環(huán)境中，小白鼠的健康狀況和身體指標(biāo)更好，以此得出“低下的空氣質(zhì)量有害于身體健康”的結(jié)論。

三、利用概念模型構(gòu)建生物學(xué)知識體系

概念模型更像是一種對生物學(xué)的同一概念系統(tǒng)中各個概念的之間關(guān)系的歸納，它就像是一張知識網(wǎng)，將學(xué)生在同一章節(jié)設(shè)計到的知識點(diǎn)以網(wǎng)狀、線狀等模型體現(xiàn)出來，幫助學(xué)生快速梳理當(dāng)前章節(jié)中各知識點(diǎn)之間的相互關(guān)系，幫助學(xué)生有效記憶，提高課堂的教學(xué)效率。概念模型的構(gòu)建是師生雙方共同完成的，教師在這個過程中幫助學(xué)生找到一個有效的梳理知識點(diǎn)并有效理解的途徑，而學(xué)生則是在構(gòu)建模型的過程中慢慢養(yǎng)成自主歸納總結(jié)的能力。例如，在教學(xué)“生物圈”這一章節(jié)時，教師為學(xué)生畫出食物鏈就是一個構(gòu)建概念模型的過程，可以幫助學(xué)生迅速了結(jié)生物圈中各個層級生物之間的生存關(guān)系，幫助學(xué)生理解和記憶。

結(jié)語：綜上所述，模型構(gòu)建已經(jīng)成為初中生物教學(xué)的主要形式之一，它以立體直觀的形象優(yōu)點(diǎn)能更有效的增強(qiáng)學(xué)生對生物知識的記憶。另一方面通過模型的構(gòu)建，學(xué)生可以深入理解晦澀難懂的生物學(xué)概念，這對剛接觸生物科目的初中生來說是及其關(guān)鍵的。教師可以在抽象知識的講解中運(yùn)動模型的直觀具象性，利用數(shù)學(xué)模型總結(jié)生物學(xué)規(guī)律，并且可以運(yùn)用該方式在學(xué)生的腦海中建立關(guān)于生物學(xué)知識系統(tǒng)的思維導(dǎo)圖。模型構(gòu)建是提高初中生物學(xué)習(xí)水平的重要武器之一，初中生物教師要充分意識到這點(diǎn)，然后善于運(yùn)用該方式展開有效教學(xué)。