從能量流動模型看高中生物模型教學中的誤區

陳敏

摘 要 以能量流動模型為例，反思模型教學中的四大誤區，并提出自己的建議，供大家參考。

關鍵詞 生物模型 模型教學 生物學教學

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

現行人教版高中生物教材與以往教材的一個不同之處就是凸顯“模型”在教學中的作用。現行教材提及了概念模型、物理模型、數學模型三類模型。概念模型有生命系統、細胞等；物理模型有真核細胞的三維結構模型、DNA雙螺旋結構模型、生物膜的流動鑲嵌模型等；數學模型有種群的J型增長曲線、S型增長曲線等。這些模型既生動地展示了現有科學水平對生物學某一具體方面的客觀認識，又為學生的能力發展提供了好的載體。因此，教師不僅不能忽視生物模型的教學，而且還要深入挖掘生物模型對學生學習新知識、提高生物科學素養的輔助作用。以下筆者以“能量流動模型”的教學為例談談自己對生物模型教學的思考。

1 關于能量流動模型的思考

人教版高中生物《必修3·穩態與環境》第五章第二節介紹了分析能量流動的模型，如圖1所示。

在這個模型中，無論是個體還是種群都存在能量輸入、儲存和散失三個過程。教材的文字說明中也點明了這個模型代表了分析能量流動的基本思路。但是不少教師忽視了這個模型對之后分析生產者、消費者及整個生態系統能量流動的指導作用，導致不少學生不明白這個模型與生產者、消費者及整個生態系統能量流動的關系。例如，學生在學習生產者的能量流動時，知道進入生產者的能量是生產者固定的太陽能總量，然后一部分通過呼吸作用以熱能的形式散失了，一部分隨殘枝敗葉等被分解者分解而釋放出來，一部分流入下一個營養級，一部分能量未利用。但這些具體的流向跟上述模型到底有什么關系呢？很多學生不清楚。這時，教師有必要進一步歸納提升：生產者固定的太陽能總量就是這個模型中的能量輸入，通過呼吸作用以熱能的形式散失的那一部分能量就是這個模型中的能量散失，用于自身的生長發育繁殖等生命活動的那一部分能量就是儲存在有機物中的化學能，即模型中的能量儲存。而隨殘枝敗葉等被分解者分解而釋放出來的那部分能量、流入下一個營養級的那部分能量以及未利用的那部分能量都屬于能量儲存，它們是能量儲存之后的進一步細分。教師將實際案例與模型緊密聯系后，學生就能深刻體會到模型對學習新知識、解決新問題的幫助，就能更好地進行知識遷移。

又如，對教科書中“能量流經第二營養級示意圖”（圖2），學生也很難理解它與上述模型的關系。在這個示意圖中，教師需要點明對初級消費者（即第二營養級）來說，能量輸入指的是初級消費者同化，即初級消費者攝入的能量減去糞便的能量。而糞便中的能量并沒有真正進入初級消費者，還是屬于上一級的生產者。能量儲存指的是用于生長發育和繁殖的能量，儲存在有機物中，能量散失就是圖中的呼吸作用散失的能量。其他各級消費者都是如此。只有這樣，學生才能明白能量流動模型不僅可以解釋生產者的能量流動，也能解釋消費者的能量流動，進而能徹底明白生態系統的能量流動示意圖，理解能量為什么單向流動、逐級遞減。

2 生物模型教學中的常見誤區

筆者觀看并參與了大量的觀摩課和示范課后發現，關于生物模型的教學，絕大多數教師的重點都放在對模型的解釋，較為忽視對模型的遷移和應用。典型的案例就是上述能量流動模型的教學。教學的誤區或不足集中表現在以下幾個方面。

2.1 教師的立足點不夠高

很多教師進行模型教學時，往往只是就點說點，沒有從面與立體的角度看待模型。如對物理模型中的細胞結構模型，所有教師都會把重點放在動植物細胞亞顯微結構模式圖的講解，會把細胞壁、細胞膜、細胞質、細胞核及每種細胞器的結構和功能講清楚，甚至會要求學生把動植物細胞亞顯微細胞結構模式圖畫出來。這種做法有助于學生理解并掌握新知識。不過，絕大多數教師僅停留在這一步。他們忽視了這張模式圖僅是平面結構，但真實的細胞是立體的。如果教師沒有讓學生動手制作細胞三維結構模型或者觀看細胞三維結構的動畫，學生將很難理解中心體居然在動物細胞的中心，而不是細胞核在細胞的中心；很難理解顯微鏡下未質壁分離的洋蔥鱗莖外表皮細胞為什么幾乎整個細胞都呈紫色，原生質層到底在哪里；很難理解分泌蛋白形成過程中的囊泡為什么會有規律地向高爾基體移動，再向細胞膜移動，為什么不隨機移動隨機分散開?？梢姡處煹牧⒆泓c高低直接影響到學生對知識的理解程度。

2.2 缺少歸類匯總

當學生學完三本必修教材之后，很少有教師從整體的角度對三本書所有的模型做一個系統的歸納匯總，甚至在高三復習階段都很少有教師花時間做這種工作。這方面工作的缺失會導致學生只會應試不會應用，更不會將模型法內化成一種自身了解世界解決問題的一種科學方法。這與新課程改革所倡導的“提高生物科學素養”的理念相違背。

2.3 缺少能力的培養

對于生物模型的教學，不少教師更喜歡用講授法，這種教學方法直接了當，易于操作，且比較系統、嚴謹。其實，建構模型的過程就是學生自主思考并建構知識的過程，過程比結果更重要。如概念模型的教學，教師習慣用板書或投影的形式將自己畫好的概念圖直接告訴給學生，學生也會覺得教師歸納得確實比自己更全面更有條理，與其自己寫一遍，還不如直接抄。從此以后，學生就會養成思維上的惰性，凡事都依賴教師，自身的理解、分析、比較、概括等思維能力沒有得到很好的鍛煉和發展。

2.4 缺少新技術、新成果的應用

當今時代是信息化高速發展的時代，各種新技術、新的教學手段不斷涌現，部分教師沒有緊跟時代步伐，至今還依賴于老式的掛圖、陳舊的錄影帶。當新時代的學生面對舊時代的圖片等模型時，他們的內心能感受到技術的飛速發展嗎？能感受到21世紀就是生命科學的世紀嗎？筆者在進行“分泌蛋白的加工分泌過程”教學時，引用了美國哈佛大學制作的三維動畫。其中逼真的細胞結構、生動的加工分泌過程配合震撼力十足的音效，學生們瞬間就被生命的精妙絕倫給震撼了，筆者根本不需要說什么學生就已經全學會?？梢姡录夹g新成果對模型教學有多么重要的輔助作用。

3 關于生物模型教學的建議

3.1 善于挖掘網絡資源輔助教學

新技術新成果對生物模型教學有輔助作用，因此廣大教師應經常搜集與生物模型相關的視頻、圖片等資源，更新自己的教學資源庫，從而在教學時，與時俱進，推陳出新。

3.2 以能力為目標設計模型教學的實施方案

教師要轉變傳統的教學觀念，多讓學生參與模型教學。例如讓學生自己畫有自己特色的概念圖，然后在課堂上交流并相互評價，取長補短，教學相長。教師在教學過程中，應重視對學生能力的培養，通過設計有效的學生活動，切實提高學生的能力水平。

3.3 對模型進行深加工

在進行模型教學之前，教師要對模型進行深加工，全方位多角度地看待模型。對于物理模型，教師可以按點、線、面、體的順序選擇觀察點，發揮想象力，深究其結構、功能及聯系；對于概念模型，教師既要自己畫，也要鼓勵學生畫，在交流評價過程中積累優秀案例，啟發學生的思維；對于數學模型，教師要重視推理的過程，如這個曲線圖是怎么得到的，怎樣描述曲線，該曲線包含哪些規律和結論，從定量和定性兩方面啟發學生的思考。

3.4 適時進行歸納提升

待學完所有的模型之后，教師要將教材中出現的模型做好分類匯總，使學生深刻領悟各種模型的特點、優點和適用性。然后，學生將自己總結出的內容與他人的經驗相互補充，從而得到一個更為完善的分類匯總表。在教學時，教師要適時將自己的經驗總結傳授給學生，提升學生的理解和思維水平，鼓勵學生活學活用。

一節好的生物模型教學課不僅凝聚了教師的智慧，而且能全方位提升學生的生物科學素養，還能讓學生感受到現代生物科學與技術的突飛猛進，可謂一舉多得。endprint