对高中生物学模型分类的再认识

钟静

教版的高中生物教材中涉及的模型和模型种类很多，高中生物必修1《分子与细胞》提出模型的形式包括物理模型、概念模型和数学模型等。目前对模型的分类主要有两种结果，这两种分类共同的不足体现在：因各层次的模型分类依据不清晰，体现为分类结果较混乱。本研究尝试从模型借助的工具、模型的功能和模型的表现形式三个角度对模型进行分类。

一、根据模型借助的工具分类

根据模型借助的工具分类可分为概念模型、图解模型、实体模型、软件模型和数学模型。

1.概念模型

用文字、符号等组成的流程图形式对事物的生命活动规律和机理进行描述和阐明的方法。是把各类对象的关系用概念与概念之间的关系来表述，用文字和符号突出表达对象的主要特征和联系，概念图就是其中最常用的一种形式，包括概念、关键词和箭头三个部分组成。如酶、激素与蛋白质之间的关系、中心法则、基因和等位基因、相对性状、显性基因、隐性基因等之间的关系。

2.图解模型

包括图解和示意图，如光合作用过程的图解、有氧呼吸过程的图解、以DNA为模板转录RNA的图解、蛋白质合成示意图、甲状腺激素分泌的分组调节示意图、三倍体西瓜的产生等。

3.实体模型

也叫实物模型，是“具体化形式的模型”。包括教材中的模式图，如生物体结构模式标本、实验室里的“心脏”模型、内质网、叶绿体、线粒体和高尔基体等到的结构模式图、氨基酸和蛋白质等到分子模型、动（植）物有丝分裂模型和减数分裂中染色体的形态和位置变化模型等。

4.软件模型

“用计算机语言编写的，能够反映变量之间的逻辑关系，并且应用了生物程序的模型”称为软件模型。

如弗里斯特等根据他们对人口增长、粮食增长、环境污染、不可再生资源的消耗以及工业发展的研究，将这些作为互相联系的变量组成了一个模型，借助计算机进行各种运算，一方面对模型进行检验；另一方面又可以对未来进行预测。这种软件模型主要应用于研究生态学、群体遗传学等方面。

5.数学模型

用数学语言描述的一类模型，对研究对象的生命本质和运动规律进行具体的分析、综合，用适当的数学形式（如数学方程式、关系式、曲线图和表格等）来表达，从而依据做出的模型作出判断和预测。

数学模型根据表现形式和利用数学工具的不同又可分为：表格图象、排列组合、数学归纳法和概率计算。

表格图象：此处包括曲线图、柱状图和饼形图等。如温度、PH值、O2等因素分别对有氧呼吸、无氧呼吸、ATP的产量、物质跨膜运输速率、酶活性的影响因素，有丝分裂和减数分裂过程中DNA、染色体和染色单体的数目变化规律、种群的“J”型和“S”型增长曲线等。

排列组合：如N对碱基所构成的DNA分子的种类、四种碱基构成的密码子种类数、含有N对同源染色体的个体产生的配子种类和自交产生后代的基因型和表现型的种类数等。

数学归纳法：如蛋白质分子质量的计算、能量传递的有关计算等。

概率计算：如遺传病的发病率计算等。

二、根据模型的功能分类

根据模型的功能不同，可分为描述性模型和解释性模型。

1.描述性模型

描述即描写叙述，对变化过程的叙述属于描述性模型如：哺乳动物精子和卵细胞的形成过程图解、生物进化理论等。对结构的再现模型也属于描述性模型，如：动植物细胞的亚显微结构模式图、雌雄果蝇体细胞的染色体图解等。

2.解释性模型

“解释是在观察的基础上进行思考，合理地说明事物变化的原因，事物之间的联系，或者是事物发展的规律。”如蝇杂交实验图解、孟德尔关于高茎豌豆与矮茎豌豆杂交实验的分析图解、一对相对性状测交实验的分析图解、黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆的杂交实验分析图解等。

三、根据模型的表现形式分类

根据模型的表现形式，可以分为经验模型和模拟模型。

1.经验模型

经验是由实践得来的知识或技能，经验模型是根据经验数据归纳特别是统计得到的模型。如：软件模型、数学模型、概念模型和图解模型，都要经过人脑的抽象、概括、分析、综合后得到对相关经验的总结。

2.模拟模型

模拟也叫摹拟、模仿，是照某种现成的样子做。照着生物的结构、组成等制作出来的叫模拟模型。如上面提到的实体模型。

编辑 孙玲娟