建模教学在高三生物复习中的实践研究

邹秀丽

【摘要】本文以人教版高中生物必修2 《孟德尔的豌豆杂交试验（二）》一节内容为例，尝试在课堂教学中通过建模教学引导学生构建概念模型、物理模型和数学模型循序渐进的建构知识，进而能较好的掌握知识，提高复习效率。

【关键词】模型 建模教学 复习效率 实践研究

【中图分类号】G424.1 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）01-0058-02

现阶段，各地高中学校都在进行紧张的高三一轮复习，怎样的复习方式更有效率，是所有教师及学生都关心的问题。高三学习的特殊性、重要性要求教师必须科学有效地指导学生学习，寻求高效的复习方法。经过不断摸索、反思，再到对教学效果的检测，笔者发现在高三生物第一轮复习的过程中，很多教材内容运用建模教学法进行讲授，脉络鲜明、通俗易懂，可以帮助达到夯实基础、提升能力的效果，提高了复习效率。

1.认识模型及建模教学

1.1模型的含义

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概括性描述，这种描述是定性的或是定量的；有的借助于具体的实物或图画等其他形象化的手段，有的则通过抽象形式的符号、数学公式等来表达。

1.2模型的常见种类

1.2.1概念模型。指用文字和符号突出表达对象的主要特征和联系，是对认识对象系统的一种简化的定性描述，用于表示系统组成和相互关系。如生态系统能量流动过程图解。

1.2.2数学模型。是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，对研究对象的生命本质和运动规律进行具体的分析、综合，用适当的数学形式来表达，从而依据现象作出判断和预测。比如数学方程式、关系式、曲线图和表格等概念，都是从客观事物的某种数量关系或空间形式中抽象出来的数学模型。如孟德尔的杂交实验“高茎：矮茎=3：1”

1.2.3物理模型。以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，如DNA分子的结构模式图。

1.3建模教学

建模教学是指通过引导学生构建概念模型、数学模型、物理模型等模型来研究、揭示原型的特征、规律和本质，以达到提高学习的效率或效果的一种教学方法。

在我国的《普通高中生物新课程标准》也非常重视模型的构建，要求在高中生物课堂中实施建模教学，同时新考试大纲重新对高考所要考查的能力进行了界定，如新课标中对关于概念理解能力的要求：能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，形成知识的网络结构；对于在生物学上运用数学方法的要求：能用文字，图表以及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容等等，因此，课堂中运用建模教学法组织教学也新课程的必然要求。

2.建模教学在高三生物复习中实践

在高三复习过程中，遗传规律是整个阶段学生感到最棘手，最难以理解的内容，而这部分内容又是历年高考的重点和热点，是考查推理能力和综合分析能力最好的生物素材。现笔者就以人教版高中生物必修二《孟德尔的豌豆杂交试验（二）》一节内容为例，尝试在课堂教学中运用建模教学法引导学生通过构建概念模型、物理模型和数学模型循序渐进的建构知识，进而能充分理解和掌握知识，提高复习的有效性。

2.1建构概念模型，夯实基础

教材对本节内容的呈现，强调了科学史和科学方法的教育，让学生亲历科学家的探究过程，包括一明一暗两条主线：一条明线──孟德尔是如何发现并验证自由组合定律；一条暗线──假说演绎法的一般探究过程。教师可引导学生沿着这两条主线构建孟德尔科学实验的规律模型（如图1）。

通过构建这一概念模型，可以很好地抓住主干知识，发现各个知识之间的关系，可使零碎知识网络化，立体化，使原来理解不清的知识清晰化，零散的知识系统化，机械的记忆灵活化。再来为了让学生更好理解自由组合定律的实质，可以引导学生将自由组合定律与前面讲的减数分裂联系在一起，构建一个模型（如图2），能培养学生学会把前后所学知识进行分析综合，归纳整理，找出相关知识的内在联系的能力。

2.2建构物理模型，明晰知识规律

要想提高做遗传规律的题的效率，不仅要能掌握遗传规律的本质，而且还要有非常高的“熟练度”。9：3：3：1是基因的自由组合定律中一种典型的子代表现型比例，它比分离定律更为复杂难掌握，另外近几年的遗传高考题还非常热衷于考查9：3：3：1的各种变式。因此，下面通过构建棋盘模型与手枪模型，引导学生在几何图形中发现9：3：3：1隐藏的规律，提高学生运用的熟练程度。

2.2.1棋盘模型（如图3）

观察棋盘中的三角形Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域，分别说出这三区域的表现型种类和比例：

Ⅰ区域：双显性（ Y__R__ ）：9/16

Ⅱ区域：一隐一显性（yyR__）：3/16Ⅲ区域：一显一隐性（Y__rr）：3/16单显性： 6/16（重组类型）

最后： 双隐性（yyrr）：1/16

观察棋盘中的两条对角线，说出棋盘中两条对角线的特点：

对角线①： 纯合子四个，四种表现型，每种类型各有一个纯合子，共占4/16。

对角线②：双杂合子（YyRr） 四个，共占4/16。

例：两对基因（A-a和B-b）位于非同源染色体上，基因型为AaBb的植株自交，产生后代的纯合体中与亲本表现型相同的概率是（ ）

A.3/4 B.1/4 C.3/16 D.1/16

解析：纯合子为对角线①，共四个，（分母为4）；每种类型各有一个纯合子，亲本的双显性是四种表现型中的一种，即占1/4。

故选B。

这种快速解题的熟练度不会凭空产生，虽然学生完成以上棋盘模型任务要耗费一定的时间，但经过上述训练，学生在动手的过程中获得了第一手的感性资料，这跟用几秒钟看完课本的棋盘图有很大的区别，因为学生在动手过程中亲自参与了知识的构建，而不是被动的接受。

2.2.2手枪模型（如图4）

通过前面的训练，学生对9：3：3：1已经有了一定的熟练程度，为了使9：3：3：1的含义更加直观，可引导学生完成下图，建立手枪模型。

从这个手枪模型中找便于记忆的规律，如：“1”为纯合子，“2”为单杂，“4”为双杂；“4、2、2、1”等规律。

例： 白色球状与黄色盘状南瓜杂交，F1全是白色盘状南瓜，产生的F2中杂合的白色球状南瓜有4000株，则F2能稳定遗传的黄色盘状有（ ）

A.1333株 B.2000株 C.4000株 D.8000株

解析： 由题意可知 ：白色 盘状为显性，设白色为（A），盘状为（B）

则：P： AAbb×aaBB

F1： AaBb

F2中杂合的白色球状南瓜为： Aabb ，单杂有2份，为4000株

F2的黄色盘状中的纯合子为： aaBB，纯合为1份，即2000株。选B。

熟悉手枪模型里的基因型比例规律，能帮助学生在解题时节省很多时间，大大提高做题效率。

2.3建构数学模型，复杂问题简单化

在学习本节内容前，学生已经学习了《孟德尔豌豆杂交实验（一）》，所以可引导学生从数学角度建立起两对相对性状的杂交结果9：3：3：1与一对相对性状的杂交结果3：1的数学联系，即：F1 YyRr（黄色圆粒）自交，F2表现型及其比例可这样分析（如图5 ）：

建立起这样的一个数学模型，对推算两对及两对以上相对性状的复杂概率题提供了个启示：即先逐一分析每对性状的相应结果，再运用数学概率的原理，将相对独立的两对及两对以上的等位基因间的相应概率用相乘原理来计算，这样就简单多了！

例：已知A与a、B与b、C与C3对等位基因自由组合，基因型分别为AaBbCc、AabbCc的两个体进行杂交。下列关于杂交后代的推测，正确的是（ ）

A.表现型有8种，AaBbCc个体的比例为1/16

B.表现型有4种，aaBbcc个体的比例为1/16

C.表现型有8种，Aabbcc个体的比例为1/8

D.表现型有8种，aaBbCc个体的比例为1/16

解析：先逐对分析每对性状的结果：

Aa×Aa （ 1/4 AA： 1/2 Aa： 1/4 aa） 2种表现型

Bb×bb （ 1/2 BB： 1/2 Bb） 2种表现型

Cc×Cc （ 1/4 CC： 1/2 Cc： 1/4 cc） 2种表现型

所以，其杂交后代有 2x2x2=8 种表现型。

aaBbCc个体的比例为： 1/4 aa×1/2 Bb×1/2 Cc = 1/16，故选B。

构建数学模型可以把复杂的问题简单化，其作为发现科学事实、揭示科学规律的过程和方法，在生物教学中有着十分重要的意义，学生一旦将模型方法内化为自己的认知图式，就能获得认知水平的跃进，如上述关于遗传规律的计算。

3.建模教学实践的反思

以上案例是以对自由组合现象的解释及运用这一重难点知识的学习为主线，尝试通过建模活动的方式突破重难点知识。实践表明，理解模型和进行模型建构活动是高三复习课的一把钥匙，它改变了传统单一复习模式，能利用多种方式充分调动学生的主观能动性，大大的提高了复习效率，体现了新课程改革的理念。如让学生构建概念模型，把学生脑中零碎杂乱的新旧知识有序的整理成知识网络，有效降低学生认知负担和心理焦虑，提高教与学的效率；学生构建物理模型构，可以使研究对象形象化，直观化，使相关知识便于理解；建数学模型，可使一些重、疑、难点化繁为简，既深化了对知识的理解，又培养了学生的数学思维能力。

但是这样的教学方式，需要有较高的学习基础，无论是构建何种模型，都离不开严密的思维和科学探究精神，由于不同学生的认知有较大差异，所以对模型的理解及构建的模型也具有个体差异性，如何引导学生构建更完善的模型、运用好模型进行复习这些问题都还要一步研究和解决，需要在今后的课堂中要不断改革和创新。

参考文献：

[1]张维军.浅谈在新课程下运用模型构建提高生物课复习效率[J].魅力中国，2011，9（9）：133-134

[2]上官士栋.高中生物学遗传规律内容的教学模型建构[J].生物学教学，2014，39（12）：26-28