例談概念模型構(gòu)建在解題中的應(yīng)用

吳琦玲

（福建省泉州市第五中學(xué)，福建泉州 362000）

模型方法是現(xiàn)代科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)常運(yùn)用的具有相當(dāng)普遍性的分析研究事物和解決問(wèn)題的方法之一，它既是一種科學(xué)方法也是一種思維方法。高中生物學(xué)新課程重視模型方法教學(xué)，把模型和生物學(xué)基本事實(shí)、概念、原理、規(guī)律并列為必須獲得的生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)將培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)方法（包括模型方法）、科學(xué)思維及科學(xué)精神等生物科學(xué)素養(yǎng)視為普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)的首要基本理念與核心任務(wù)[3]。而依據(jù)核心素養(yǎng)的要素研制的學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高中生物學(xué)的教與學(xué)具有很強(qiáng)的指導(dǎo)作用。高考題關(guān)注生物學(xué)科素養(yǎng)立意，注重對(duì)科學(xué)思維和科學(xué)探究等的考查，本文以細(xì)胞代謝專題為例，探討概念模型建構(gòu)在解題中的應(yīng)用。

1 問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，構(gòu)建概念模型，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

所謂科學(xué)思維，是指為了正確認(rèn)識(shí)客觀世界所具有的思辨模式和認(rèn)識(shí)方法，它是連接實(shí)踐與理論的橋梁。高考題尤為突出體現(xiàn)對(duì)“科學(xué)思維”能力的考查，許多題目都在簡(jiǎn)單的問(wèn)題情境下，層層設(shè)問(wèn)，暗含邏輯。解題過(guò)程中，通過(guò)設(shè)計(jì)問(wèn)題，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生思考，突出學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)作用。教學(xué)中幫助學(xué)生“以科學(xué)家的思維方式或模擬科學(xué)家的研究過(guò)程”進(jìn)行學(xué)習(xí)，體驗(yàn)科學(xué)研究的方法，逐步養(yǎng)成科學(xué)的思維方式。在遇到同類型題時(shí)，學(xué)生可以直接用模型解題；也可運(yùn)用相同的方法提出問(wèn)題，分析變量，展開探究，得出結(jié)論。

例如“2011年.大綱卷31（節(jié)選）某同學(xué)從溫度為55～65℃的泉水中篩選出能合成脂肪酶的細(xì)菌，并從該細(xì)菌中提取了脂肪酶。回答問(wèn)題：（3）根據(jù)該細(xì)菌的生活環(huán)境，簡(jiǎn)要寫出測(cè)定該酶催化作用最適溫度的實(shí)驗(yàn)思路。”

此題參考答案：在一定溫度范圍（包括55～65℃）內(nèi)設(shè)置溫度梯度，放在相同且適宜的條件下分別測(cè)定該細(xì)菌脂肪酶活性，若所測(cè)得的數(shù)據(jù)出現(xiàn)峰值，則峰值所對(duì)應(yīng)的溫度即為該酶催化作用的最適溫度。否則，擴(kuò)大溫度范圍，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，直到出現(xiàn)峰值。

對(duì)策：此題要求學(xué)生利用歸納與總結(jié)、演繹與推理等科學(xué)思維解題。解題過(guò)程中，可引導(dǎo)學(xué)生思考以下問(wèn)題：1、該實(shí)驗(yàn)的目的是什么2、實(shí)驗(yàn)的自變量是什么？3、實(shí)驗(yàn)的因變量是什么？4、預(yù)期結(jié)果是什么？結(jié)合本題信息，可得以下模型：“實(shí)驗(yàn)思路：設(shè)置自變量+測(cè)定因變量+預(yù)期結(jié)果。”

2 運(yùn)用模型構(gòu)建的方法解題，發(fā)展科學(xué)探究

作為生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，科學(xué)探究是指學(xué)生能夠針對(duì)有價(jià)值的問(wèn)題、疑問(wèn)、難題或者想法進(jìn)行研究，基于好奇與困惑來(lái)理解生命世界和建構(gòu)知識(shí)的意愿和能力。科學(xué)探究也是一種學(xué)習(xí)方式，它促使學(xué)生提出問(wèn)題，獲得證據(jù)并對(duì)這些證據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)[2]。學(xué)生通過(guò)一系列的探究實(shí)驗(yàn)，感悟知識(shí)的生產(chǎn)過(guò)程，領(lǐng)悟科學(xué)探究的思想和方法。解題過(guò)程中，教師和學(xué)生之間，學(xué)生與學(xué)生之間的協(xié)作和交流，對(duì)概念模型的構(gòu)建都有十分重要的作用。

例：2007，重慶卷31(節(jié)選）甘薯和馬鈴薯都富含淀粉，但甘薯吃起來(lái)比馬鈴薯甜。為探究其原因，某興趣小組以甘薯塊莖為材料，在不同溫度、其他條件相同的情況下處理30 min后測(cè)定還原糖含量.結(jié)果表明馬鈴薯不含還原糖。

(3)為了確認(rèn)馬鈴薯不含還原糖的原因，請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)原理：

①_____________________________________________

②_____________________________________________

備選材料與用具：甘薯提取液(去淀粉和還原糖)，馬鈴薯提取液(去淀粉)，二苯胺試劑，斐林試劑，雙縮脲試劑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的淀粉溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的蔗糖溶液等。

實(shí)驗(yàn)步驟：

第一步：取A、B兩支試管，在A管中加入甘薯提取液，B管中加入等量的馬鈴薯提取液。

第二步：70℃水浴保溫5 min后，在A、B兩支試管中各加入__________________。

第三步：70℃水浴保溫5 min后，在A、B兩支試管中再各加入_______________。

第四步：_________________________________。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：_______________________________。

此題參考答案：①淀粉酶水解淀粉產(chǎn)生還原糖 ②還原糖與斐林試劑反應(yīng)，產(chǎn)生磚紅色沉淀 等量淀粉溶液 等量斐林試劑

沸水浴加熱煮沸1-2 min A管出現(xiàn)磚紅色沉淀，B管呈藍(lán)色

對(duì)策：此類型題可分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、探究性實(shí)驗(yàn)和以教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為背景的實(shí)驗(yàn)，每種題型都有固定的答題模式。敘述時(shí)注意用專業(yè)術(shù)語(yǔ)，科學(xué)準(zhǔn)確的表述。解題時(shí)通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模僭O(shè)和觀測(cè)指標(biāo)等得出以下模型：“實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)假設(shè)+實(shí)驗(yàn)假設(shè)和結(jié)果的關(guān)系+實(shí)驗(yàn)結(jié)果（觀測(cè)指標(biāo)）”。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，要注意遵循實(shí)驗(yàn)原則，注意實(shí)驗(yàn)條件。

3 運(yùn)用構(gòu)建模型的方法解題，增強(qiáng)學(xué)生的邏輯思維，提高語(yǔ)言表達(dá)能力

近年來(lái)，高考題突出對(duì)學(xué)生邏思維能力和語(yǔ)言表達(dá)能力的考查。但很大一部分學(xué)生得分不高，主要原因是學(xué)生缺乏邏輯推理和分析綜合能力，不善于運(yùn)用規(guī)范文字表達(dá)。運(yùn)用建模方法解題，有助于學(xué)生分析，推理，綜合和運(yùn)用[1]。

例：2017課標(biāo)Ⅰ30（節(jié)選）植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)是指由于CO2的限制，光合速率與呼吸速率相等時(shí)環(huán)境中的CO2濃度，已知甲種植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)大于乙種植物的。回答下列問(wèn)題：

（1）將正常生長(zhǎng)的甲、乙兩種植物放置在同一密閉小室中，適宜條件下照光培養(yǎng)。培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)兩種植物的光合速率都降低，原因是____________________。

此題參考答案：植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用釋放CO2的量，使密閉小室中CO2濃度降低，光合速率也隨之降低。

分析思路如下：已知環(huán)境條件是一密閉小室，適宜條件下照光培養(yǎng)；結(jié)果是兩種植物的光合速率都降低。那么，原因應(yīng)該是在已知條件下，兩種植物發(fā)生的生理變化。表述過(guò)程中，講清楚在······條件下，植物甲乙因?yàn)椤ぁぁぁぁぁぁみ^(guò)程，導(dǎo)致······的結(jié)果即可，同時(shí)注意邏輯性，完整性。

構(gòu)建模型：

對(duì)策：這類題常見有：“原因是”“結(jié)論是”等幾種問(wèn)法，這類長(zhǎng)句表述題要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和題干中獲取的信息等歸納總結(jié)自己的觀點(diǎn)，要求抓住主干，且要能合理運(yùn)用生物學(xué)專業(yè)術(shù)語(yǔ)，符合邏輯。

4 反思

課堂教學(xué)中生物模型的構(gòu)建改變了傳統(tǒng)的教師“滿堂灌”局面，加強(qiáng)了師生間、生生間的互動(dòng)，有助于學(xué)生系統(tǒng)、完整地學(xué)習(xí)和理解新知識(shí)，并運(yùn)用模型解決一些復(fù)雜的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)高等知識(shí)初等化、零散知識(shí)系統(tǒng)化，培養(yǎng)了學(xué)生的探究能力、圖文轉(zhuǎn)換能力、邏輯思維能力、知識(shí)的再創(chuàng)造能力，體現(xiàn)了師生的共同智慧，體現(xiàn)了新課程改革的理念[3]。但是在教學(xué)中模型的構(gòu)建需要教師了解學(xué)生的知識(shí)能力情況，進(jìn)行有目的、有組織、有層次的設(shè)計(jì)并實(shí)施，才能真正突破難點(diǎn)，取得比較滿意的教學(xué)效果。

在高中生物新課程的教學(xué)過(guò)程中，如何利用不同類型的模型構(gòu)建過(guò)程引導(dǎo)學(xué)生探究、解決生物學(xué)問(wèn)題，使模型成為學(xué)生認(rèn)識(shí)生物世界的工具，通過(guò)對(duì)模型的分析、批判與創(chuàng)造性地建構(gòu)，提高學(xué)生的探究能力和思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，尚需我們努力實(shí)踐模型方法教學(xué)策略，在課堂教學(xué)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，積累更多的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。