【內(nèi)容摘要】本文主要介紹了生物模型的概念、意義、分類及在高中生物必修教材中的分布。并通過教學(xué)中的一些實(shí)際案例說明模型在高中生物教學(xué)中的重要地位。

【關(guān)鍵詞】生物模型 課堂教學(xué)

《學(xué)會(huì)生存》一書中有一段精辟的論述：“教師的職責(zé)是越來越少的傳遞知識(shí)，而越來越多地激勵(lì)思考，除了他的正式職能外，他將越來越成為一位顧問，一位交換意見者，一位幫助發(fā)現(xiàn)矛盾點(diǎn)而不是拿出現(xiàn)成真理的人。”那么教師如何扮演好這一角色？新的課程改革給我們提供了很的大的舞臺(tái)。我們要會(huì)利用好這個(gè)舞臺(tái)。而模型建構(gòu)就是一耙很好的利器，幫助我們完成好教師的職責(zé)

一、認(rèn)識(shí)生物模型

（一）生物模型的概念

生物模型是指應(yīng)用現(xiàn)代物理學(xué)、數(shù)學(xué)原理，對生物的細(xì)胞、器官和整體各層次的行為、參數(shù)及其關(guān)系等知識(shí)建立相關(guān)模型的過程。

生物模型屬于表象，表象是想象的基礎(chǔ)，具有直觀性、概括性的特征，能使學(xué)生的認(rèn)知由感知向思維過度。由此可見模型建構(gòu)在教學(xué)中的重要作用。

（二）生物模型的類型

1.物質(zhì)模型

物質(zhì)模型中包括天然模型和人工模型。天然模型是自然界中本身就存在的一些模式，如果蠅等。人工模型是人為制造的科學(xué)模型，如細(xì)胞模型等。

2.思想模型

思想模型包括具象模型和抽象模型。具象模型如細(xì)胞膜的跨膜運(yùn)輸?shù)?。抽象模型如中心法則等。

3.過程模型

如光合作用過程模型等

4.數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型是能夠表現(xiàn)和描述真實(shí)世界某些現(xiàn)象、特征和狀況的數(shù)學(xué)系統(tǒng)，數(shù)學(xué)模型能定量的描述生物物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的過程。一個(gè)復(fù)雜的生物學(xué)問題借助數(shù)學(xué)模型能轉(zhuǎn)變成一個(gè)數(shù)學(xué)問題，通過數(shù)學(xué)模型的邏輯推理、求解和運(yùn)算，就能夠獲得針對客觀事物的有關(guān)結(jié)論，達(dá)到對生命現(xiàn)象進(jìn)行研究的目的。例如，種群數(shù)量變化等。

（三）生物建模的一般程序

認(rèn)知心理學(xué)的雙編碼理論認(rèn)為，人的認(rèn)知結(jié)構(gòu)存在兩個(gè)系統(tǒng)——言語系統(tǒng)和表象系統(tǒng)，二者存在幾個(gè)重要的聯(lián)系關(guān)系。生物建模能夠構(gòu)建這些聯(lián)結(jié)。首先要尋找生物學(xué)中的變量之間的關(guān)系，再把物質(zhì)模型與過程模型建立一定的關(guān)系，通過推倒、計(jì)算等建立模型。生物模型建立完成，應(yīng)可通過演繹推理能對生物學(xué)中的現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，

以至形成科學(xué)假說。

二、生物模型在必修教材中的分布

（一）物質(zhì)模型

1.必修1：細(xì)胞結(jié)構(gòu)模型；細(xì)胞摸結(jié)構(gòu)模型；細(xì)胞器結(jié)構(gòu)模型；細(xì)胞核結(jié)構(gòu)模型。

2.必修2：豌豆；果蠅；小鼠；DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。

3.必修3：人體細(xì)胞與外界環(huán)境物質(zhì)交換模型；血糖調(diào)節(jié)模型；金絲雀虉草；生態(tài)瓶模型。

（二）思想模型

1.必修1：細(xì)胞膜的跨膜運(yùn)輸模型。

2.必修2：生物進(jìn)化理論；中心法則。

3.必修3：生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能模型；人的增長對環(huán)境影響的模型。

（三）過程模型

1.必修1：有氧呼吸過程模型；光合作用過程模型；有絲分裂過程模型。

2.必修2：減數(shù)分裂過程模型。

3.必修3：能量流動(dòng)過程模型；生物群落演替過程模型。

（四）數(shù)學(xué)模型

1.必修2：基因分離和自由組合定律；種群平衡的哈迪-溫伯格定理。

2.必修3：種群數(shù)量變化的“J”型與“S”型曲線。

三、應(yīng)用舉例

（一）減數(shù)分裂過成模型

減數(shù)分裂內(nèi)容教抽象，教材安排了一個(gè)模型構(gòu)建，我在結(jié)合實(shí)際教學(xué)時(shí)把這一模型構(gòu)建做了改變。在講述完減數(shù)分裂過程后，引導(dǎo)他們進(jìn)行模擬假設(shè)：假設(shè)學(xué)生之間手拉手站成一個(gè)圓圈，模擬初級精母細(xì)胞，該細(xì)胞有4條染色體，染色體及染色單體也由學(xué)生來扮演，但一定要表示出同源染色體及姐妹染色單體在整個(gè)分裂過程中的行為變化和數(shù)量變化特征。經(jīng)過一番熱烈的討論和策劃后，由生物課代表組織、導(dǎo)演了一個(gè)初級精母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂的全過程：

從全班選出48位同學(xué)，其中8位學(xué)生，4男4女（分別表示來自父方和母方的染色單體），模擬兩個(gè)四分體，其余40位學(xué)生手拉手圍成一個(gè)圓圈表示細(xì)胞膜。表示一個(gè)四分體的兩男兩女的體型和身高接近，分別縱向排列成兩列站在一起模擬聯(lián)會(huì)現(xiàn)象；接著橫向排成兩行相向站立模擬四分體；接著兩男和兩女分開模擬同源染色體分離；同時(shí)40人圍成的圓圈分成兩個(gè)20人圍成的圓圈，模擬減數(shù)第一次分裂的完成。接著，拉著手的同學(xué)分開模擬著絲點(diǎn)分裂。同時(shí)由20人圍成的圓圈再分成4個(gè)由10人圍成的圓圈，模擬減數(shù)第二次分裂的完成。

通過模擬實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)生切身體會(huì)到了減數(shù)分裂過程在染色體的行為變化規(guī)律，有利于他們歸納總結(jié)減數(shù)分裂的各個(gè)時(shí)期的主要特征，正確掌握減數(shù)分裂與有絲分裂的主要區(qū)別和聯(lián)系，并且還能寓教于樂。

（二）細(xì)胞結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

細(xì)胞結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建屬于物質(zhì)模型的構(gòu)建，是教材安排的第一個(gè)模型構(gòu)建，也是學(xué)生剛接觸模型構(gòu)建。對于模型構(gòu)建的認(rèn)識(shí)還較模糊?；诖耍以诮虒W(xué)除介紹模型構(gòu)建的程序、意義外，重點(diǎn)介紹了幾種構(gòu)建方法，如用橡皮泥等引導(dǎo)學(xué)生先模仿在創(chuàng)作。在把全班分組的基礎(chǔ)上鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮集體的智慧，充分挖掘身邊資源進(jìn)行模型構(gòu)建。在一周的準(zhǔn)備期后學(xué)生們紛紛展示出了他們的佳作。其中一個(gè)影響最深的是一組學(xué)生把一個(gè)煮熟的雞蛋縱向一分為二，雞蛋殼模擬細(xì)胞膜，雞蛋黃模擬細(xì)胞核，雞蛋白模擬細(xì)胞質(zhì)。再在雞蛋白上點(diǎn)綴著用橡皮泥做的各種五顏六色的細(xì)胞器。整個(gè)模型不僅很好的表示出了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，而且還惟妙惟肖。

四、應(yīng)注意的一些問題

（一）模型構(gòu)建不可省略

在教學(xué)中有些老師認(rèn)為學(xué)生活動(dòng)能力不行，再加上教學(xué)時(shí)間緊，教學(xué)任務(wù)重，感到模型構(gòu)建只是一個(gè)輔助的教學(xué)活動(dòng)，只要講到，學(xué)生理解了不做也行。這是一種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，事實(shí)上只要我們教師組織好了學(xué)生一定會(huì)給我們驚喜。如果學(xué)生能把模型構(gòu)建好不僅極大的加深了對知識(shí)的理解，節(jié)省了我們的教學(xué)時(shí)間。還大大激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)學(xué)生的動(dòng)手能力、協(xié)作能力和創(chuàng)新能力都得到了極大的提高，我們何樂不為！

（二）不能等同于概念圖

新教材的編寫中概念圖的應(yīng)用是另一大特色，在教學(xué)中由于對兩者認(rèn)識(shí)不清，容易把模型構(gòu)建當(dāng)成一個(gè)概念圖來完成。尤其是過程模型和思想模型。在教學(xué)中要區(qū)分出概念圖是為了讓學(xué)生區(qū)分出幾個(gè)概念之間的邏輯聯(lián)系而通過箭頭、方框等把概念連接起來的一種教學(xué)手段。而生物模型所要表達(dá)的是生物學(xué)知識(shí)、規(guī)律等的一般模式。兩者有很大區(qū)別。

（三）注意模型構(gòu)建過程的指導(dǎo)

模型構(gòu)建對學(xué)生來說有一定的難度，尤其是過程模型、思想模型和數(shù)學(xué)模型。學(xué)生在構(gòu)建過程中會(huì)遇到各種難題，這時(shí)需要教師及時(shí)指導(dǎo)，否則要么學(xué)生不能完成，要么敷衍了事，時(shí)間一長生物模型構(gòu)建也就失去了意義。學(xué)生也不會(huì)提起興趣。實(shí)踐證明如果能把學(xué)生很好的分組，讓學(xué)生互助，是一個(gè)很好的方法。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 徐紅鈴. 新課程理念下生物常規(guī)教學(xué)創(chuàng)新點(diǎn)設(shè)計(jì)的基本途徑和方法[J]. 中學(xué)生物教學(xué)，2007（1-2）：4-5.

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（作者單位：安徽省阜陽市城郊中學(xué)）