論建構模型在生物教學中的重要性

何小微

摘 要：《普通高中生物課程標準（實驗）》明確指出：“了解建構生物模型的科學方法以及學會在科學研究中應用，是培養學生生物科學素質的重要手段?！苯嬌锬Ｐ筒粌H有助于學生加深對核心知識的理解，而且有利于學生將所學的新知識構建成完整的知識體系，通過模型建構，培養學生的建模思維和建模能力，使學生獲得生物學的基本事實、概念、原理、規律和模型等方面的基礎知識。

關鍵詞：建構模型；生物學方法；模型

模型是人們為了某種特定目的而對認識對象所做的一種簡化的描述，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物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達。高中生物教學中常用的模型主要有三種：概念模型、數學模型和物理模型。生物學習中通過模型建構正是幫助學生化抽象為形象，化復雜為簡單的有效方法，能有效幫助學生克服在解題過程中碰到的知識點繁雜和邏輯分析困難等問題。

一、建構概念模型，化復雜為簡單，深入理解知識

概念模型是對認識對象系統的一種簡化的定性描述，用于表示系統組成和相互關系。在生產生活中，模型可以是工具，定量評價，預測，檢驗研究對象中特征因素的變化，解決有關的生物學問題。

例如：《能量流動和物質循環》是浙科版必修3第六章第三節的內容，能量流動的學習是生態系統中的一個重點和難點，能量流動為什么具有逐級遞減的特點？減少的能量哪里去了呢？這些是學生經常面對的問題，所以在教學過程中先對某一營養級的能量進行分析，再利用模型構建的形式，將復雜的知識簡單化。如：生產者所同化的能量有哪些去路？生產者的同化量中的哪些能量可被分解者或下一營養級利用呢？當上一營養的物質和能量被下一營養級獲取時，這些物質和能量是否全部轉化為下一營養級的同化量？同化量與攝入量之間具有什么關系？如何將兩個營養級的能量聯系在一起？一步步地引導學生去思考如何將同化量更具體化，明確化，從多角度、多方向去分析問題，質疑問難，主動探索知識規律，從而獲取知識，提高能力。學生進行探索，構建出完整的模型：

完整的知識體系模型便于學生理解，學生隨著年齡的增長，對生物知識的了解逐漸增多，越來越善于使用適當的策略來處理生物信息，他們逐漸意識到理清各種因素之間的關系對解決生物問題的重要作用，從而構建恰當的模型。而作為教師，我們必須隨時了解學生已經具備了哪些構建生物模型所需要的技能，并引導他們正確地建構、應用生物模型。

二、建構物理模型，化抽象為形象，將微觀變宏觀

物理模型是指以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象特征的模型，其特點是形象、直觀，能夠模擬客觀事物的某些功能與性質。模型建立的特點是提供一定的指導由學生動手動腦建構模型，能力目標是讓學生領悟和運用建構模型的方法。例如浙科版必修2《遺傳與進化》第三章第2節《DNA的分子結構和特點》中有個學生活動——“制作DNA雙螺旋結構模型”，教材中描述的DNA的雙螺旋結構雖然很美觀，但學生缺乏感性認識，因此，學生親身體驗模擬制作“DNA的雙螺旋結構”的立體結構模型有助于在現有的實驗條件下讓DNA變“微觀”為“宏觀”，從而更好地構建學生完整的知識體系。在教學過程中，教師通過多個資料，逐步引導學生建構單個脫氧核苷酸，脫氧核苷酸單鏈，DNA雙螺旋結構。

在建構該模型的過程中，學生能夠感悟DNA分子結構建立過程中的科學探索精神和思維方法，同時培養了學生的創新思維能力及合作探究能力。

三、建構數學模型，揭示問題本質

數學模型是指用來描述一個系統或它的性質的數學形式，如有絲分裂過程中DNA含量變化曲線、酶的活性隨pH變化而變化的曲線、同一植物不同器官對生長素濃度的反應曲線等。數學模型建構的一般步驟為：觀察研究對象，提出問題→提出合理的假設→根據實驗數據，用適當的數學形式對事物的性質進行表達→通過進一步的實驗或觀察等對模型進行檢驗或修正。通過建構數學模型可以對生命現象進行量化，以數量關系描述生命現象，再運用邏輯推理、求解和運算等達到對生命現象進行研究的目的。在建構過程中，使學生能從現象中揭示出本質和規律，可以培養學生的分析、推理與綜合的能力，便于學生迅速地理解新知識，提高學習效率。

總之，建立模型在高中生物研究中是很重要的方法和能力，教師在生物教學中運用模型建構的方法，不僅便于分析和解決有關生物學問題，而且能有效提高學生的生物科學素質，并能帶動、整合他生物科學方法教育的實施。

參考文獻

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