淺談如何有效地在高中生物教學中開展模型建構

摘要：隨著生物核心素養的提出，模型和模型構建已經成為高中生物課堂教學的重要內容之一，本文主要對如何有效地在高中生物教學中開展模型建構進行分析。

關鍵詞：模型建構;有效開展;步驟;豐富化

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。模型分三類：物理模型、概念模型、數學模型。模型在生物教學中涉及范圍廣，出現頻率高，教學地位重要，值得仔細研究。

那么如何有效地在高中生物教學中開展模型建構呢？

一、明確模型建構的一般過程

1.概念模型的建構

概念模型是教師在課堂教學中利用一定的方法使學生掌握同類事物的共同本質屬性過程，它將繁瑣的知識系統化，有利于學生形成完整，清晰，系統，科學的知識體系，同時促進學生的理解與記憶。常常以概念圖，網絡圖的形式出現。（1）梳理已有的概念，理解概念之間的關系。（2）畫出初步關系圖，并建立聯系。關系可以用箭頭，虛線和實線來表示，包含與被包含的關系可以用大括號方式來體現，專業術語名稱可用方框或橢圓形圈起來。（3）在虛實線上表明概念之間的關系，關系描述力求簡潔，明了，用詞要恰當，一目了然，不能含蓄，正確為首要。（4）對概念圖做進一步的檢查與修正。

2.物理模型的建構

以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征，這種模型就是物理模型。它能將復雜的知識簡單化，更有利于學生的理解。以“重組DNA分子的模擬操作”為例來說明：（1）了解重組DNA分子的基本構造，DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸雙鏈構成的，它有四種堿基是A.T.G.C.（2）制作基本原件，紅色硬紙條上的字母代表目的基因，上有兩個限制酶切位點，綠色紙條上的字母代表質粒環上的基因序列，上有一個相同的限制位點，剪刀和透明膠帶。（3）了解各基本原件之間的關系，剪刀代表限制酶，用來切割目的基因與質粒環，膠帶代表DNA連接酶，現在我們模擬將目的基因插入質粒環中。（4）按照相互關系連接基本原件，由于它們遵循堿基互補配對原則，所以按照A和T 配對，G 和T配對，將其連接在一起，呈現出目的基因—目的基因，目的基因—載體，載體—載體。（5）檢驗與修補，目的基因—載體才是我們所需的重組DNA。

3. 數學模型的建構

數學模型是用來描述一個系統或它的性質的數學形式。它是用字母，數字及其它數學符號建立起來的等式或不等式以及圖表，圖像，框圖等描述客觀事物的特征及內在聯系的數學結構表達式。 構建步驟：（1）建模準備：掌握基因頻率的計算方法，會熟練應用孟得爾的分離定律。（2）模型假設：假設昆蟲的種群足夠大，雌雄個體間都能自由交配，沒有遷入遷出，自然選擇不起作用，沒有突變的發生。（3）建立模型：在上述條件下，種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發生變化，保持平衡，叫做哈代-溫伯格定律，也叫遺傳平衡定律。 設A的基因頻率=p，a的基因頻率=q ，p+q= 1 （ p+q ） 2 = p2 + 2pq + q2 = 1（4）模型檢驗：用孟德爾分離定律，根據親代基因型頻率計算配子A和a的比率，再計算出子一代AA，Aa，aa的基因頻率，如此反復，推出子二代，子三代，看看基因頻率與基因型頻率是否是世世代代保持不變，最后帶入公式，驗證公式是否與計算結果相同（5）模型應用：找出2014年高考題的第一題，用來檢測學生的掌握情況。

二、基于書本而高于書本

高中生物，教師建構模型就是基于書本，而教材設定的模型多是面向大眾學生，比較基礎和簡單，為更好地理解內容的本質，更好地培養尖子生，教師要對模型進行拔高，完善模型，豐富模型進而拓展模型，使學生更加清晰，深刻理解內容。

如選修三《重組DNA分子的模擬操作》這節課中，我們要對重組DNA進行物理模型的建構，書本上所涉及的比較簡單，最后重組的結果只是目的基因—目的基因，目的基因—載體，載體—載體這三種，而實際上錯誤方式不止兩種，學生通過自己動手制作模型，發現有目的基因自身環化，載體自身環化，目的基因—載體反向插入等問題出現，如何解決這類問題呢，教師可引導學生用雙酶切法，它能有效地避免自身環化，相對成功的概率更高，學生科通過再次建構，就更加明了。

三、模型建構的豐富化

物理模型建構材料的多樣化：在高中生物課本中有很多物理模型，比如《細胞的亞顯微結構》用的材料是畫成的圖片，《DNA雙螺旋結構》用的材料是別針與塑料片，《真核生物三維結構模型》用的材料是橡皮泥等等，我們在指導學生進行模型建構的過程中，如果能有意識的引導學生運用多樣化的材料進行模型構建，不僅可以提高學生的興趣，也可以提高學生的探究意識和創新興趣。比如，在構建“DNA的雙螺旋模型”中，可以構建“人體模型”。

數學模型建構思維的拓展化：在構建數學模型的時候，老師不僅僅指導學生建立出相關的曲線圖、方程式等，還應引導學生對建立的數學模型進行拓展，對同階段知識進行串聯，提高學生的邏輯思維能力。在必修三《種群數量的變化》中，教師有必要在引導學生建構J和S曲線時，進一步探究增長速率與增長率隨時間的變化，另外，當我們把J與S曲線畫在一個坐標圖上，那么兩者之間的差距又是什么？這樣學生就理解什么是“環境阻力”，然后教師再加入達爾文的“生存斗爭”，這有利于知識的聯系。

概念模型建構內容的具體化：高中生物課本上有一些典型的概念模型，比如達爾文的“自然選擇學說模型”，生態系統的結構等。因此，在模型構建中我們應著眼于課本中那些用大幅篇幅描述的內容，去構建出清晰的概念模型以助于學生對知識的理解，幫助學生找出其中的邏輯順序。

四、同一內容模型形式的多樣化構建

高中生物，很多知識抽象，艱澀難懂，模型建構能有效輔助學生理解實質，有的內容并不拘泥于某一種形式的模型建構，有的即便是建構了一種類型，形式也是大為不同，那么輔助學生建構多樣化的模型，也可以增長見識，開拓視野。如種間關系這塊內容，我們要建構捕食者與被捕食者的種群數量隨時間的變化曲線，這是數學模型，我們也可以用大小圈與箭頭來建構概念模型，再者，關于此處知識，即便是建構數學模型，建構的形式內容上也是千差萬別的，如圖甲和乙所示，均是描述捕食關系的數學模型，模型千變萬化，只有你用心學習，便不足為懼。

最后，模型建構能豐富課堂教學，調動學生的積極性，教師應充分掌握教學目標，并與運用模型建構相匹配，才能更好地駕馭課堂，多用才能熟用精用。

參考文獻

1 淺談模型建構在高中生物學教學中的應用 尹虎軍 期刊論文 《中學生物學》 2017-05

2. 淺談高中生物課堂教學中模型構建的運用策略 郭智 期刊論文 《新課程·下旬》 2018-09

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