模型建构在高中生物教学中的作用和意义

王智君

【摘 要】生物新课标要求培养学生的科学探究能力，教材中的模型建构对于培养学生这方面的能力有着重要的作用和意义。

【关键词】模型构建；作用；意义

模型建构是根据相似性原理通过模拟的方法制成研究对象的模型，用模型来代替被研究对象，模拟研究对象的实际情况，来进行实验研究。模型建构是生物学教学中一种能体现新课程改革理念的重要教学方法。而目前许多教师认为课本中的模型建构活动并不是非做不可，这是实际教学时模型建构活动开展不够的根本原因。事实上，在课程标准中已经将模型建构提升为高中生物学课程的基本内容之一，模型建构的教学活动并不是可有可无的。

一、模型建构在生物教学中的作用

1.通过模型建构，提高学生形象思维能力

形象思维在学生的生物学习过程中起着极为重要的作用。如果学生对物质的微观结构、对特定条件下的生物现象和生理过程，在头脑中没有建立起正确的形象，就难以把文字叙述和现实过程有机地联系起来，也就难以正确地进行分析、推理、判断等逻辑思维活动。例如，如果学生头脑中没有建立起生物膜的流动镶嵌模型，就难以理解生物膜流动镶嵌模型的主要内容和分析生物膜的结构和功能特点。有一些学生学不好生物，其概念对他们来说既神秘又玄妙，难以入门，重要原因之一，就是他们的头脑中没有形成正确的生物形象。要提高学生的形象思维能力，必须加强直观教学，以丰富学生的表象储备。由实验和观察形成的表象最生动、最具体、最真实，实验是形成生物表象的最有效途径。由于生物学中很多研究对象直接用来实验很困难或者不可能，因而模型建构成为生物学中一个重要的方法。因此，在中学生物教学中，要帮助学生轻松学习，教师应当通过引导学生进行模型建构，培养和提高学生形象思维能力。

2.通过模型建构，培养学生的创新能力

在高中生物学教学中可以充分利用模型建构的机会来培养学生的创造能力，从而达到培养学生创新精神的目标。例如，必修l第4章“细胞的物质输入和输出”第2节“课外制作──利用废旧物品制作生物膜模型”，虽然教材中所给出的模型建构都是经典和较成熟的理论，但仍可利用这些素材作为基础，通过深化来培养学生的创新精神并丰富流动镶嵌学说，例如：在制作膜的模型过程中，可就如下问题进行个性化的讨论：①制作模型的选材还可以有哪些？②糖蛋白在膜的两侧都有分布吗？③温度的高低与膜的流动性有关吗？有怎样的关系呢？上述问题，有的可以找出答案，有的没有定论，但这些问题却可以使学生在制作生物膜模型时，加深对生物膜学说的理解，激发学生学习生物学的兴趣。同时，制作的过程，也是学生根据自己所获取的知识进行创新思维的过程。

3.通过模型建构，培养学生的建模思维和建模能力

例如必修2模块中减数分裂过程染色体的行为和数目的变化是这节内容的难点，大多数教师在解决这个难点问题时更喜欢借助多媒体课件的演示来组织教学，其实我们可以通过建构模型，弄清减数分裂过程中染色体变化的本质特征，效果很理想。

在教学第1课时结束后，教师提出学习任务：请同学们观察教科书中的图片，结合老师课堂上所讲解的减数分裂的过程。以两对同源染色体为例，用合适的材料在课外进行建立减数分裂中染色体变化的模型。教师要不失时机地提出相关问题：①染色体数目减半发生在什么时期？原因是什么？②减数第一次分裂结束时细胞中染色体有何特点？③减数第二次分裂过程染色体行为与有丝分裂异同点？④交叉互换对配子种类有何影响？⑤非同源染色体的自由组合对配子的种类又会产生怎么样的影响？请同学们带着相关的问题进行模型建构。

第2课时学生小组展示模型构建的成果，师生展开交流和研讨，共同对学生的模型进行修改、分析和评价，师生逐步归纳出规范的模拟模型。在此过程中，师生先讨论得出上节课问题的答案后，教师提出进一步的学习任务：请同学们根据模型，找出减数分裂过程中染色体和DNA数目变化的规律。并引导学生将上述数据转换成曲线图。

以上案例中模型构建活动强化了学生对减数分裂过程染色体变化规律的理解，再通过引导学生建立染色体和DNA数目规律性变化的数学模型，达到对减数分裂本质深层次认识的目的。这样的教学活动不仅帮助学生很好地解决了学习上的难点问题，也很大程度上培养了学生的建模能力和建模思维，这对他们日后的学习有很大的帮助。

在高中生物教学中恰当运用模型建构，不仅为学生学习提供直观印象，也让学生在自主探究、合作交流的环境中进行学习，对促进学生的知识、能力、情感态度与价值观的发展有重要意义。

二、模型建构在生物教学中的意义

1.有利于提高学生学习兴趣

布鲁纳说：“学习最好的刺激乃是对所学材料的兴趣。”模型能把复杂的问题简单化，抽象的事物形象化，静止的事物生动化，抓住事物的本质特征和生命的内在规律，是激发学生学习兴趣的感性材料。学生在构建模型中学会了知识，体验到了成功建模带来的喜悦，提高了学习兴趣。

2.有利于培养学生思维能力

学生若掌握了模型建构，不仅能透彻地理解知识，也能使学生的认知水平逐步从具体向抽象过渡，从感性思维上升到理性思维。模型透过现象揭示本质，使一些重点、疑点、难点化繁为简，使学生对知识理解更透彻。在模型建构过程中，学生们独立思考，训练了思维的独立性；遇到问题时，快速寻找解决方法，锻炼了思维的敏捷性；在协调模型的整体与局部的关系时，又促进了思维整体性的发展。

3.有利于培养学生自学能力

建构主义认为：“知识是通过主体积极建构获得的，是根据原先认知结构主动地和有选择性地知觉外在信息，建构当前认知结构的过程，而不是被动的接受外在信息。”强调认知是一个过程，学生必须参与到知识建构中。模型建构就是教师引导学生在一定的情境中通过自己动手去建构、不断修改、完善模型，让学生在做中去探索、交流、学习，从而培养学生的自学能力。

4.有利于培养学生探究能力

苏霍姆林斯基认为：“让学生体验到一种自己在亲自参与掌握知识的情景，乃是唤起青少年特有的对知识的兴趣的重要条件。”模型提供了这种教学情境，在建构模型时，学生需要确定研究对象，设置已知和未知，选择合适的研究方法，检验模型的科学性和准确性，在亲历思考和探究中完成知识体系的构建，领悟到科学探究的方法。因此，利用模型进行探究性学习，能够让学生置身于探索科学现象、发现科学规律的活动中，培养了学生的探究能力。

5.有利于培养学生协作能力

在模型建構中，教师通过设置情境来引导学生进行探索，让学生独立思考、自主建构，同时开展生生间、师生间等多种交流活动。通过交流合作使学生从不同层面去思考问题，对自己和他人的成果进行反思，在合作交流中相互启发、相互促进、共同发展，培养了学生的合作精神和参与意识。

6.有利于培养学生创新能力

陶行知说：“只有民主才能解放最大多数人的创造力，而且使最大多数人之创造力发挥到最高峰。”模型构建是学生在民主的气氛下根据所学知识进行创新的过程。通过学生的主动思考，动手参与，不断分析、反思和修正，极大地丰富了学生的形象思维和创新思维，培养了学生的创新意识与创新能力。

可见，模型建构不失为高中生物教学的一种有效教学形式。在教学中，应充分利用模型建构，让学生得到个性化的全面发展，提高教学效果。

参考文献：

[1]杨学哲.新课程背景下学生建模能力的培养[J].中学生物学.2007.5

[2]田艳.新课程背景下高中生物思想模型的建构探讨[J].科技信息.2008.28

[3]生物1分子与细胞 必修.教师教学用书.人民教育出版社

[4]生物2遗传与进化 必修.教师教学用书.人民教育出版社

[5]生物3稳态与环境 必修.教师教学用书.人民教育出版社