高中生物模型教学初探

姚华

【摘 要】“模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达”。分为物理模型、概念模型、数学模型。模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征、本质的方法。建构模型的方法，是高中课程标准和教材对学生提出的科学方法和探究能力的要求。我国新课程标准对模型有明确的要求，在具体内容和活动建议中列出了“尝试建立真核生物细胞的模型”、“尝试建立数学模型”、“制作DNA分子双螺旋模型”等内容。在高中阶段生物学课程的学习中，学生会陆续接触到物理模型、概念模型和数学模型等模型的建构，对模型方法会有比较全面的学习和了解。高中生物学课程中的模型建构活动，其主要价值是让学生通过尝试建立模型，体验建立模型中的思维过程，领悟模型方法，并获得或巩固有关生物学概念。

【关键词】新课标 高中生物 模型教学

中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2014.08.047

我国新课程标准对模型有明确的要求，在具体内容和活动建议中列出了“尝试建立真核生物细胞的模型”、“尝试建立数学模型”、“制作DNA分子双螺旋模型”等内容。建构模型的方法，是高中课程标准和教材对学生提出的高于初中水平的科学方法和探究能力的要求，在高中阶段生物学课程的学习中，学生会陆续接触到物理模型、概念模型和数学模型等模型的建构，对模型方法会有比较全面的学习和了解。高中生物学课程中的模型建构活动，其主要价值是让学生通过尝试建立模型，体验建立模型中的思维过程，领悟模型方法，并获得或巩固有关生物学概念。如何进行模型建构的教学呢？

一、建构物理模型，使知识形象化、直观化、具体化

物理模型是以实物、图画形式直观表达对认识对象的特征，包括静态的结构模型和动态的过程模型。静态的结构模型：真核生物细胞的亚显微结构模型、细胞膜的流动镶嵌模型、DNA分子双螺旋模型等。动态的过程模型：减数分裂中染色体行为变化的模型、血糖调节的模型等。

让学生自己动手建模型，教材中并没有指定具体的材料用具，列出详细的活动步骤，这样给学生发挥各自的创造潜能留出了充分的空间，也为教师的创造性教学留出了空间。在学习完DNA的分子结构基础之后，让学生分学习小组课外分别制作DNA的分子结构模型。学生完成后，在课堂上让每组展示各自的模型并讲解每一个结构所选材料代表的结构及怎样体现它功能的原因。制作模型中存在的问题让其他组同学找出并给出更好的建议。这样就有助于增强学生对细胞这一微观结构的感性认识、理解相关理论内容，而且可以激发其求知欲望。

通过模型构建，充分发挥学生积极性、主动性和创造性，按照学生自己的思路，自主动手，相互协作，在制作过程中把握细胞模型的科学、环保、准确等原则，领悟结构与功能特点、体验成功的快乐，更好地掌握DNA的分子结构的结构，构建知识网络，活化了抽象知识。

二、建构概念模型：梳理知识间内在关系，掌握教材知识点，形成知识体系

概念模型是指以文字、符号、图示等组成的流程图形式表述客观事物的生命活动规律，描述、阐明生命活动机理。概括出事物的本质特征的模型。概念模型比较直观、模式，由箭头等符号连接的文学、关键词比较清楚，简明。能揭示事物的主要特征、本质。

生物教学中，教学质量主要取決于教师能否有效地归纳和总结已授课程。实际上，在课堂教学中，依据知识之间的内在关联构建概念模型能够实现有效地归纳和总结已授课程的目标。这样构建的概念模型有助于学生把握生物知识之间的内在联系，达到融会贯通的学习效果。生物教学的主要内容在于阐述生命运动的形式及规律，而生命运动属于自然界中最为复杂的运行形式，只有将其纳入一个系统或者模型之内才能真正地理解其中各元素的联系。因此，在生物教学实践中，按照教学思路将知识循着一条主线贯穿在一起，有助于学生基于宏观角度把握知识点，同时正确理解知识点之间的联系与区别，达到事半功倍的教学效果。

三、建构数学模型，揭示问题本质、规律

数学模型是指用来描述一个系统或它的性质的数学形式，数学模型是以数学计算公式、函数式、曲线图及柱形图、饼状图来准确、定量地描述生命活动规律，反映事物变量之间的关系。如有丝分裂过程中DNA含量变化曲线、酶的活性随pH变化而变化的曲线、同一植物不同器官对生长素浓度的反应曲线、孟德尔豌豆杂交实验中9：3：3：1的比例关系等。数学模型建构的一般步骤为：观察研究对象，提出问题→提出合理的假设→根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达→通过进一步的实验或观察等对模型进行检验或修正。

四、高中生物模型教学的应用、特点及意义

模型构建已经成为当前高中生物教学的内容之一，在某种程度上讲，模型构建和理解模型是学生理解和掌握生物学知识的有效工具。可见，模型构建在高中生物教学中发挥着重要作用，高中生物教师要在意识到此点基础上，有效地利用这一教学方法。在现代生物学研究中经常使用模型方法，通过寻找变量之间的关系，构建模型，然后依据模型进行推导、计算，作出预测。DNA双螺旋结构的发现过程就是一个非常典型的例子。模型方法在科学研究中具有重要作用，它在中学生物学课程中也有着重要的教育意义。高中生物学教材中，在用语言表述生命现象和生命活动规律的同时，也经常用模型来进行解释，模型已经成为高中生物学知识内容的一部分。

在生物教学过程当中，很多教师都有会有这样的感觉：许多教学内容由于各种因素开展不了实验，或者即使做了实验效果也不好。例如：“细胞的有丝分裂和减数分裂”、“光合作用和呼吸作用的过程”、“细胞的有丝分裂”等内容。 因此，很多教师就用多媒体动画代替了生物学实验。预设的多媒体动画的动态效果当然是一目了然的，但过多地用多媒体动画取代实际的实验操作，有背于新课标的教师创设情景、学生主动参与的初衷，也扼杀了学生的创造性思维和想象力。静态的模型图虽然不像动画那样的动感，但也可以理解为动画经典镜头的剪辑，只要发挥一下空间想象能力，同样也可以将模型图联系起来，从而达到动态的效果。在教师的合理安排下，学生自己动手构建模型图，不但参与了课堂活动，同时在认识水平上也得到了升华。因此，课堂上充分发挥模型图的作用，可以充分挖掘学生的潜能，有效提高课堂教学质量，取得良好的教学效果。多年的生物学教学实践证明，课堂上恰当地构建生物学模型图既有助于学生系统地、完整地学习和理解新知识，同时有助于学生去解决生物学问题。

总之，利用模型进行教学，加深学生对生物学基本概念、基本原理、生理过程的理解，帮助学生构建知识体系和知识网络，可有效展现知识的内涵和外延，提高学生利用知识和技能，分析、解决问题的能力，锻炼学生运用抽象的思维方法分析处理问题的能力，提高学生独立学习、合作学习探究的能力。