高三生物復習中模型構建的運用和思考

毛愛華

（江蘇省儀征中學，江蘇儀征 211400）

引 言

生物模型是人們采用“簡化和理想化”的方法將研究對象非本質的細節(jié)和聯系舍去，用一種假想結構對原型的本質特性進行的概括性描述。通過模型建構，很多生物學現象和生命活動之間的聯系和作用會更加突出和鮮明。我們通過模型構建可以獲得更直觀、更簡單的解釋，比簡單、枯燥的文字描述更具表現力?！墩n程標準》也提出：“應用模型與建模等方法來探究、闡釋生物現象及其規(guī)律，審視或認證生物學社會議題?！盵1]通過構建模型開展教學是展示知識的重要途徑，也是高三生物復習中的重要方法之一。

一、高三生物復習中進行模型構建的意義

高三復習的主要任務之一是提升學生生物學科素養(yǎng)。教師綜合應用物理模型、概念模型、數學模型等工具，不但能使學生全面了解教材中的基礎知識，而且對提升學生探究和解決問題的能力具有重要價值。模型構建在復習中的重要作用可以從以下四個方面體現出來。

第一，模型在復習中的應用可以使學生拓展學習深度。學習模型的建立過程是一種主動學習的過程，它要求學生用所掌握的基礎知識在頭腦中建構一個模型。這一過程不僅能加深學生對知識的認知，優(yōu)化已掌握的知識結構，還能使他們學會學習，掌握知識獲取的方法。第二，模型在復習中的應用可以提高學生學習興趣和自信心。生物知識模型化能夠將學習內容更加生動、直觀地表現出來，刺激學生的感官，提升學生的學習主動性。第三，模型在復習中的應用可以提高學生的生物成績。第四，模型在復習中的應用可以培養(yǎng)學生的科學思維?？茖W思維可以幫助學生形成對世界的正確認知，使學生用科學的方法和態(tài)度來看待和解決問題。

二、模型構建在高三生物復習中的運用

（一）夯實基礎知識，儲備模型基礎

在高三生物復習課堂上，運用模型構建的方法和思路進行復習之前，教師應確保學生已掌握基礎知識，在此基礎上進行模型建構，能使學生更深刻、準確地理解相關知識。例如，在復習細胞膜的知識時，學生首先要了解構成細胞膜的物質有磷脂、蛋白質、糖類等，還要明確磷脂的結構組成及特點，并熟知蛋白質、糖類的結構與功能。只有在掌握以上基礎知識的基礎上，學生才能正確構建細胞膜的流動鑲嵌模型，深刻理解細胞膜的結構特點和功能。

（二）生物建模方法指導

生物模型構建是一種主動學習的綜合性策略，需要調動學生的主觀能動性和思維能力。這種教學策略效果會受學生對基礎知識和建模方式的掌握程度的影響，需要在教師的指導下完成。根據不同模型的結構和特點，高中階段構建方法可分為以下三種。

1.物理模型的建構方法（以DNA分子的平面結構模型為例）

（1）基本了解DNA分子的基本組成和空間結構。DNA分子的基本單位是脫氧核苷酸，而脫氧核苷酸是由磷酸、脫氧核糖、含氮堿基三種物質組成。

（2）根據“形似、實用、易得”等原則選取合適的材料。可選用生活中的一些廢棄品或便宜易取的材料來作為建構材料，如可用飲料瓶蓋作為磷酸，牙簽作為氫鍵等。

（3）確定各分子的大小及數量。磷酸、脫氧核糖、含氮堿基數量比例為1∶1∶1；堿基A與T數量相等，堿基C與T數量相等；A與T之間有2個氫鍵，C與G之間有3個氫鍵。

（4）制作模型建構的基本單位。將磷酸、脫氧核糖、含氮堿基連接起來，注意連接位點與方式，制成四種脫氧核苷酸。

（5）將基本單位按照一定關系進行連接。將脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成兩條單鏈反向平行放置，注意遵循堿基互補配對原則，堿基A與T配對，C與G配對，并用氫鍵連接。

2.概念模型的建構方法(以生態(tài)系統(tǒng)的能量流動概念模型為例)

（1）明確建構對象的顯著特征、變化規(guī)律，并作出簡要歸類，為模型的正確建構奠定知識基礎。

各營養(yǎng)級能量來源：第一營養(yǎng)級：太陽能；其他營養(yǎng)級：上一營養(yǎng)級。

各營養(yǎng)級能量去路：最高營養(yǎng)級：呼吸作用散失、流向分解者。

其他營養(yǎng)級：呼吸作用散失、被下一營養(yǎng)級同化、流向分解者。

（2）根據要點，突出顯著特征，忽略細節(jié)，草擬簡圖（見圖1）。

圖1

（3）增加文字注釋，使表達更明確；調整箭頭、方框大小，使相互之間的關系表達更準確；添加圖注（見圖2）。

圖2 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程圖解

3.數學模型的建構方法

（1）明確自變量和應變量，標出坐標系中橫縱坐標軸代表的變量含義，并注明單位；（2）根據變量關系，在坐標系中標注坐標點，要特別注意特征點的標注，如起點、拐點（變化點）、定點、終點等，然后用曲線繪制出總體變化趨勢；（3）復查無誤后，在坐標系中加粗繪制連貫、美觀、平滑的正式曲線；（4）如果需要在同一坐標系中畫出多條不同的曲線，還應注意曲線之間的邏輯關系和位置關系，并注明每條曲線的名稱，標出相應的圖注。

三、復習中模型構建運用的思考

（一）加強教學指導，提升學生能力

高中生思維能力水平及知識儲備存在一定的缺陷，直接對學生采用模型教學，會占用大量學習時間，難以提升整體學習效果[2]。因此，在進行模型構建方法指導時，教師可以利用一些典型的模型構建法，讓學生通過模仿和學習，領悟一些固定模型構建的簡單方法。這樣便能讓學生快速應用模型構建方法，提升復習效果。

（二）學校助力建模，教師加強儲備

新時代，學校應更加重視模型教學，給予教師一定的支持，購置適當的模型建構資源。教師可以主動從生活資源中尋找建模素材，了解周邊資源的可利用情況；在復習中，教師應綜合考慮教學目標和學生需求的匹配度，時刻踐行以學生為主體的教育理念，合理構建和使用模型。

結 語

綜上所述，生物建模在高三生物復習教學中的運用，能夠讓高三學生在思維品質、學習興趣、解題習慣上發(fā)生明顯變化，同時也能讓教師的教學觀念發(fā)生較大轉變。一方面，在高中生物復習中應用模型構建法，能使學生清晰地掌握知識脈絡，從而提高復習效率；另一方面，教師掌握了更為有效的教學策略，能夠提高教學水平，促進高中生物教學全面發(fā)展，從而更有利于提升學生的生物學科素養(yǎng)。