應用模型構建提升學生的生物知識能力

程虹

【摘要】高中生物學習中應用模型及模型構建，在生物學科素養培養中有著重要的作用。教師通過物理模型的構建，能把抽象化的生物知識轉化為具體形象的生物知識;通過概念模型的構建，能把一些生物知識轉化為符號形式;通過數學模型的構建，能把復雜的問題簡單化。這三種模型的教學，需要結合具體的實例進行分析構建，才能把高中生物教學的最佳效果顯示出來，提升學生的生物知識能力。

【關鍵詞】模型構建;生物學科;素養能力

中圖分類號：G633.91

文獻標識碼：A

文章編號：0493-2099（2020）30-0067-02

Application of Model Construction to Enhance Students' Biological KnowledgeAbility

（No.1 Middle School of Gaotai County， Zhangye City. Gansu Province，China） CHENG Hong

【Abstract】Applied models and model construction in high school biology learning play an important role in the cultiva-tion of literacy in biology. Through the construction of physical models， it is possible to transform abstract biological knowl-edge into specific image biological knowledge; through the construction of conceptual models， it is possible to transform somebiological knowledge into symbolic forms; through the construction of mathematical models， it is possible to simplify com-plex problems. The teaching of these three models needs to be analyzed and constructed with specific examples in order toshow the best results of high school biology teaching and improve students' biological knowledge ability.

【Keywords】Model building; Biology; Literacy ability

隨著人類進步的腳步越來越快，科學技術日益成熟。在人工智能日益發達的今天，國家建設對人才的要求越來越細，越來越要求精益求精，那么對于今天的高中生來說，如何讓他們全面學習科學文化知識，掌握基本的技能技巧，就是擺在面前的一個教育問題。在科技高度發達的今天，越來越顯示出生物學科的重要性來，因此在日常教育教學工作中，可以采用建立模型等教學手段，科學有效地引導學生進行生物學科的學習。每年的高考題型中，把建立模型的方法列入考試內容，檢驗學生掌握知識的能力。因此在日常教學過程中，把這種教學模式應用到每堂課的教學中，能加強學生基礎知識的掌握，提升他們解決問題的實際能力。

一、物理模型讓抽象知識形象化，激發學生自主參與探究能力

高中生物課的教學過程中，有的時候需要構建一種物理模型的教學模式，提高課堂教學的效率，這種教學模式有它自身的優點，可以把一些抽象的學生不好理解的知識，轉化為形象具體的知識，幫助學生記憶理解。例如在教學“有絲分裂中染色體變化”的知識內容時，我們就可以構建一種物流模式，提高課堂教學的效率。可以建議學生使用一些常用的生活工具，例如經常用的剪刀、膠水，不同顏色不同形狀不同紙質的圖紙，通過裁剪制作出簡單實用的物理模型。為了保證模型的實用性和科學性，在構建之前教師先和學生一起回顧有關有絲分裂過程的基本知識點并向學生講解有關的制作思路和要求。先根據學生的學習層次和性格特征進行分組，每3-4人一組。用卡紙做染色體的臂，同色的橡皮泥做著絲點，小組合作完成。由于細胞分裂的不同時期染色體的形態數目有差異，學生將黃色的卡紙剪成非常細的細絲狀，并雜亂地放置在白紙上，不同顏色的卡紙做出4條黃色和4條紅色的染色單體，其中4條黃色的染色單體長3-4em，4條紅色的染色單體長5-6em。把顏色、長度相同的兩條染色單體成對并排放置，中部用小塊橡皮泥粘起來，代表已完成復制的染色體。在紙上畫一個足夠大的細胞輪廓，能容納所做的4條染色體，畫出紡錘體。在制作過程中，尤其要注意分裂的不同時期，染色體在分布、形態、數目上的差異。

為了增強模型制作的效果，教師可以在學生制作前、制作的過程中或者制作后提出一些問題以及展示他們各自模型的機會。在實際的教育教學過程中，鼓勵學生制作簡單容易操作的物理模型，幫助學生理解有些生物結構知識，便于他們厘清生物知識的系統性。有的時候制作完成簡單美觀大方的物理模型，讓復雜的生物問題簡單化，把抽象的生物知識以最簡單的形式表達出來，加強學生的理解記憶，讓他們能長時間保持這種記憶能力，從而達到最直接最有效的教學目的。

二、概念模型讓主要特征符號化，提升學生概念建模的能力

高中生物學科的知識，學生由于沒有一定的實際經驗，無法理解有些抽象的知識結構，尤其是對于一些概念性的知識，理解起來就非常困難。如果在教學中能把這些抽象的文字，通過一定的符號，把知識形成的過程通過一定的流程圖演示出來，這樣學生就能看得清楚，理解透徹。這就是說通過一定的概念模型，可以簡單演示生命活動的過程，生物活動的規律，從而能幫助學生在腦海中形成完整的知識體系，從而提高生物學習的效率。在新授課與復習課中，教師需要利用概念圖整理生物知識。例如在“免疫調節”一課中，要求學生以“免疫系統”為關鍵詞，構建免疫器官、免疫細胞、免疫活性物質為主的概念圖。在建模的過程中，學生相互比較、討論、交流各自所建的概念圖，補充、修正、完善概念模型內容。這樣學生在構建模型的過程中，就加深了免疫器官、免疫細胞、免疫活性物質等相關概念的理解，并了解了他們各自的免疫特征，系統性掌握了有關免疫調節的知識。利用構建模型能提高學生對相關知識的學習，形象化地理解抽象知識，從而能有效提高學習效率。

三、數學模型讓復雜問題簡潔化，培養學生數形動態呈現的能力

數學模型建構的一般步驟為：觀察研究對象，提出問題——提出合理假設——根據實驗數據，用數學形式表達事物性質+繼續實驗觀察，檢驗修正模型。建構數學模型對學生的科學探究以及歸納總結的能力提出新要求，因此建模的過程中就是學生核心素養的培養過程。

例如，構建培養液中酵母菌種群數量的變化曲線圖就是典型的數學模型。首先讓學生了解數學模型的表現形式，可以是表格、柱形圖、曲線圖。將學生分成小組，觀察記錄不同時間下所測得的酵母菌種群數量及生活狀況，然后根據所測數據繪制相應的曲線圖。以小組為單位，討論交流種群增長出現J型曲線、S型曲線的原因以及種群數量的波動和下降。通過實驗觀察并動手建構種群數量變化的數學模型使學生對于種群數量的變化有了直觀且深入的認識，但是在構建模型的過程中，發現還有一部分學生的繪圖功底特別差，因此在日常教學工作中應多注重建立交叉學科相關知識之間的聯系，全方面提高學生的綜合應用能力。

四、結語

高中生物教學，通過設計各種各樣的教學模型，能把復雜的問題簡單化，便于學生理解;能把抽象的知識轉化為形象生動的知識，便于學生形象直觀地學習;能把復雜的生物知識轉化為符號知識，加深學生在腦海中的印象，幫助他們深刻理解知識內容。在實際的教學中，教師應引導學生借助模型學習、歸納、總結、提升，以模型教學為途徑促使學生探究生物奧秘，提升學生的綜合素養。

注：本文為甘肅省教育科學“十三五”規劃2019年度立項課題“應用模型教學落實生物學科素養的實踐研究”（課題立項號：GS[2019]GHB0854）研究成果。

參考文獻：

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（責任編輯 王小飛）