浅析不同模型构建方式对初中生物教学的帮助

周建荣

摘要：模型构建主要应用在高中生物的教学，但是在初中阶段尝试利用模型构建教学可以更加直观和有效的教学。了解建立模型等科学方法及其在科学研究中的应用，培养学生的建模思维和建模能力。在当前，教师要领悟、建立数学模型等科学方法及其在科学研究中的应用，培养学生的建模思维和建模能力，获得生物学的基本事实、概念、原理、规律、模型等方面的基础知识。中学生物学的教学应努力将模型方法应用于课堂教学之中，以提高学生的科学素养和科学探究能力。

关键词：模型构建；有效性；原理

生物课程教材中很多地方运用了模型建构的原理或方法介绍了有关生物学知识，如概念图、细胞模型，DNA的双螺旋结构等等。中学生物学中的基本概念、内容相当多，许多生物学术语概念所反映的都是我们用肉眼无法观察到的或实际操作时费时费力或以目前条件根本无法达到的，因此模型建构教学将更有助于学生体验概念的形成和基本规律的探究过程，从而逐步将所学新知识构建成完整的知识体系，使得整个学习过程更加高效。

模型构建教学目的是贯彻提高学生的生物科学素养，倡导探究性学习，注重与现实生活的联系等新课程基本理念，注重以学生为主体，强调将认知及反思过程还给学生，将参与探究的机会还给学生，将动手和动脑、培养主动获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力的机会还给学生。这种教学能充分调动学生的学习积极性，培养学生的思维探究能力，促进了学生之间的交流和合作。无论是从落实新课程理念的角度，还是从教学的实际效果来看，模型构建教学都不失为一种值得提倡的教学形式。因此加强模型建构研究，用于指导生物新课程内容的教学就有极其重要的价值。在中学阶段最基本和最常见的模型建构的方法有物理模型、概念模型和数字模型[1]。

一、建构物理模型，使知识形象化、直观化

最典型的物理模型就是沃森和克里克构建的DNA分子双螺旋结构模型。

利用物理模型建构的方式，引导学生建构有关植物细胞、人体呼吸运动和生态系统的模型。让学生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，领悟细胞结构与功能特点、体验成功的快乐，更好地掌握细胞的结构，构建知识网络。初中阶段的学生对于理解人体的吸气和呼气，肋间肌和膈肌的状态以及肺和胸廓的变化处在一定的困难，为了让学生对此部分知识有更加详细和直观的理解。学生自己动手设计模型，再次强化了对这部分知识的内化程度。生态系统本就是一个比较抽象和难理解的知识，较为宏观的知识如何转化为较为微观的知识，可引入物理模型-生态系统瓶，学生通过自己向生态瓶中增加生物，理解生态系统的组成成分，理解各个成分之间的关系。使原本宏观抽象的知识直观化，形象化[2]。

二、建构概念模型，梳理知识间内在关系

教育心理学中对于学习策略提到过很多的方法，如认知策略。在认知策略中提到的组织策略，组织策略即根据知识经验之间的内在关系，对学习材料教学材料进行系统、有序的分类、整理与概括，使之结构合理化。如列提纲、利用图形和利用表格。概念模型从本质上来说就是认知策略的具体应用。

概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物的本质特征的模型。我们很多学生都存在这样的问题：课本中的单个知识点都掌握得很好，但是在做综合题时总会出现复习了但是没有考查到，究其原因是不能迅速地把相关知识联系起来，而构建概念模型可以改变这一状况[3]。

在初中生物教学中，知识较为零散，很多同学在做题或是复习的时候，总是存在一个知识记住了但是涉及到相对综合性强的话题是，就束手无策，不知如何让是好。实际上，在进行知识的归纳和总结时，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著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

数学模型是指用来描述一个系统或它的性质的数学形式，如人体内三大营养物质的消化、人体尿液形成过程中物质含量的变化、人体内的气体交换。学生在构建此类模型的过程中，通过对数字变化的理解，可以更加详细的理解问题的本质。如学生在学习到人体的血液循环时，对于动脉血和静脉血不能很好的理解和区分，到底动静脉血是按颜色区分还是其内部所含物质的不同，学生可以通过数学模型加深理解。氧气的含量多则为动脉血，氧气的含量低则为静脉血。

在解决分析尿液样本时，如何区分原尿、血浆和尿液，可以通过看两种物质的含量来区分，当蛋白质含量为0时，可以将血浆区分出来；当葡萄糖的含量为0时，可以将尿液区分出来。如下表：

模型构建的具体、形象的特点使生物教学更加的高效，同时也使得学生的能力可以得到不断的提升，学生的动手动脑能力得到强化，对今后的学习和生活中也会有很大的帮助。

参考文献

[1] 倪素美. 谈谈中学生物教学中的构建模型[J]. 文理导航旬刊， 2012（11）：98-98.

[2] 吴丹丹.模型构建在中学生物学中的教学实践研究与反思[J].生物学通报， 2017， 52（2）：45-47.

[3] 周长平. 模型构建在初中生物教学中应用[J]. 知识文库，2017（1）.endprint