【摘 要】模型構建作為認識客觀世界的重要方法，可以使抽象的問題直觀化、復雜的問題簡單化、雜亂的問題條理化。筆者結合自身的教學實踐發(fā)現(xiàn)，通過與生物科學豐富的教學資源相結合，模型構建理論在中職生物教學實踐中產生了極大的教學價值，不僅能促進學生認知水平，而且能提升學生實踐能力，激發(fā)學生學習熱情，為推動當下生物教學改革、提升學生綜合素質能力具有極其重要的作用。

【關鍵詞】模型構建；生物教學；素質教育

當前，推行課程改革和素質教育的勢頭如火如荼。黨的“十八大”報告明確提出，要努力辦好人民滿意教育，全面實施素質教育，深化教育領域綜合改革，著力提高教育質量，培育學生社會責任感、創(chuàng)新精神、實踐能力。這無疑為未來的教育發(fā)展指明了方向。具體到微觀的生物學教學，究竟該如何推進教學創(chuàng)新、提高學生素質呢？筆者從多年的生物學教學實踐中認識到，引入先進的教學理論并將之成功運用到教學實踐中去，對于突破傳統(tǒng)教學模式弊端，推進教育改革和素質教育有著至關重要的作用。在這里，筆者擬結合自身教學案例實踐對一種新型教學理論——模型構建理論進行闡述，不足之處，還請方家雅正。

一、模型構建的基本理論

模型是指人們按照科學研究的特定目的，在一定的假設條件下，運用物質形式或思維形式再現(xiàn)原型客體的某種結構、功能、屬性、關系、過程等本質特征的過程。模型兼具工具性和對象性的雙重屬性，即一方面模型是主體即科學研究者所創(chuàng)建的用于研究客體對象的工具，另一方面模型又作為客體的代表，是主體進行研究的直接對象。同時，模型還具有形成過程的抽象性、形成結果的直觀性等特點，可以使復雜的問題簡單化，使雜亂的事務條理化，是一種特殊的方法論。

以模型為載體，借助模型來獲取相關科學知識，是現(xiàn)代科學研究中常用的方法。依據科學模型的分類方法，可以分為物質模型和思維模型。物質模型比較具體化，包括天然模型和人工模型。天然模型是指以天然存在物為科學模型，比如人類仿造飛鳥設計出飛機，就是人類模仿某種生物的功能來構思和創(chuàng)造服務于人類的產品。人工模型是人為制造的科學模型，即人類為更好地研究宏觀世界和微觀世界，采用制造人工的實物模型進行模擬研究，比如生物學領域廣為人知的“生物圈2號”實驗室，就是一個研究生物圈結構和功能的生態(tài)實驗室。思維模型與物質模型相比更加抽象，它包括概念模型、數學模型和理論模型。概念模型是對研究客體所做的一種科學抽象，比如生物學中各類細胞的模式圖、隱形和顯性基因的字母化、DNA復制、轉錄和翻譯的示意圖等，大多為生物學中的核心概念。數學模型是把所研究的問題運用符號語言表述為一種數學結構，通過數學模型的邏輯推理、求解和運算來獲取客觀事關的相關結論。理論模型則是針對某個問題，在大量科學事實的基礎之上進行系統(tǒng)分析、綜合，得出基本概念，通常以“假說—演繹體系”進行推導，比如生物學中細胞膜流動鑲嵌學說，就是一種理論模型。

多種類別的模型相互交叉組合，為科學研究提供了多樣的指導思想和強大的理論武器。但是在構建模型的過程中，必須牢牢把握三個方法論原則：

1.相似性與簡單性要相統(tǒng)一

就相似性而言，要使模型與研究的客體具有本質上的相似性，才能在模型構建的過程中撇開次要因素、次要矛盾，抓住本質性和關鍵性的東西。從簡單性來說，就是要化難為易、去繁就簡，使復雜的事務可以通過比較簡單的模型來進行研究。

2.具有可操作性和可驗證性

模型要與研究的客體有相似性和簡單性，但這兩種特性必須是可操作、可驗證的。只有那些能夠檢驗結果是否正確的模型才是能夠經受住考驗的模型，才能在理論上和實踐上更加完善、更能指導學科研究。

3.綜合運用多種知識和各類方法

構建模型、運用模型和檢驗模型沒有固定的方法和刻板的程序，要能綜合靈活地運用多種多樣的知識和方法，充分發(fā)揮邏輯推理的力量，進行認真的歸納和演繹，進行科學的分析與綜合，做到經驗方法與理論方法結合，理性思維與感性思維并用。

二、模型構建理論在中職生物教學中的應用價值分析

模型是對所研究問題的簡化、優(yōu)化和理想化，是對已有的知識、經驗去偽存真、去粗取精后建立起來的，因此模型本身就體現(xiàn)為對客體已有認識的總結，是科學認識的一種階段性成果。同時，模型又要代替客體成為研究對象，包含著新的猜測與假設，覆蓋著新的概念的思想，是進一步研究課題的新起點。模型的這種兼具對象性和工具性的特征，在學科教學尤其是生物教學中具特殊的作用。

運用模型構建理論進行生物學研究的歷史源遠流長。孟德爾、摩爾分別以豌豆、果蠅為研究模型，發(fā)現(xiàn)了遺傳學的三大定律；林德曼、奧頓分別選擇奧達伯格湖、銀泉為生態(tài)系統(tǒng)模型，揭示了生態(tài)系統(tǒng)的能量流動定律；米勒通過人工模擬在時間上極為遙遠的自然條件，證明了生命起源的進化過程在40多億年前是可能存在的。正式因為以模型構建為載體解決許多生物科學的問題，《普通高中生物課程標準》也將“模型”知識列為高中生物課程的主要知識目標之一。生物學科學中擁有豐富的模型資源，對模型的恰當使用可以幫助學生更加準確地理解和掌握生物學的基本原理，幫助學生有效構建完整的知識結構體系。因此，熟練掌握模型構建教學的理論體系，恰當運用構型構建理論指導生物教學實踐，對推動生物教學改革發(fā)展、提升學生綜合素質能力提升具有舉足輕重的作用。

生物教學實踐中的模型構建一般包括以下五個步驟：

1.原型分析

首先要了解問題的實際背景，根據研究目的對研究對象進行認真的歸納和演繹，進行科學的分析和綜合，找出原型的某種本質特征。

2.模型準備

發(fā)揮創(chuàng)造力和想象力，弄清模型的包含內容或構成要素之間的邏輯關系，明確所構建的模型類型并指導該模型的特征和表現(xiàn)形式。

3.模型假設

模型假設是模型構建的關鍵。要根據對象的特征和建模的目的，對問題進行合理的簡化，用精確的語言作出假設。通常作為假設的依據，一是來自對數據或現(xiàn)象的分析，二是出于對問題內在規(guī)律的把握，或者是兩者的綜合。在開展模型假設時，既要能綜合交叉地運用與問題相關的生物、化學、物理、數學等方面的基礎知識，又要能觸類旁通地充分發(fā)揮想象力、觀察力和判斷力，辨別主要矛盾和次要矛盾，抓住主要因素，舍棄次要因素，盡量將問題線性化、均勻化。在這里，教師豐富的教學經驗將起到重要的引導作用。

4.模型檢驗

對照研究目的，初步檢驗構建的模型是否符合實際，確保其科學性。然后進一步修飾完善模型，或者重構模型，力求規(guī)范、整潔、直觀、有美感。最后構建出正式的模型。

5.模型運用

模型構建完成以后，必須能在教學實踐中反復應用，才能取得良好的教學效果，并且在實際應用中不斷改進和完善。

近年來，筆者在生物教學實踐中廣泛運用模型建構理論開展課堂教學，比如運用概念模型構建“生態(tài)系統(tǒng)”教學案例，運用數學模型構建“生物種群增長”教學案例，運用理論模型構建“細胞膜的流動鑲嵌”課程等，發(fā)現(xiàn)模型構建理論在教學實踐中具有極高的教學價值：

1.能夠極大促進學生的知識認知水平

在具體的生物教學過程中，模型提供觀念與印象，不僅是學生進一步獲取知識的必要條件，而且是學生認知結構的組成部分。這在生物學概念的學習過程中體現(xiàn)得尤為明顯。比如筆者在教授“同源染色體”概念時，就讓學生參照教材上的圖解，用形狀相同、顏色不同的橡皮泥制作同源染色體模擬“精子的形成過程”。學生通過對模型的自主評價，就會發(fā)現(xiàn)同源染色體的特征：形態(tài)結構相同、代表來源不同，在鍵鼠分裂I前期配對、中期形成四分體、后期分裂到不同生殖細胞中。通過直觀化的模型構建教學法，使知識概念經驗化、直觀化，促使學生的認知水平從具體向抽象過渡，又在具體生物教學實踐中由抽象指導具體，獲得了知識水平的飛躍。

2.能夠極大提升學生的實踐創(chuàng)新能力

模型構建的過程是根據研究的任務和目的抽象出被研究客體的本質特征。在這個過程中，要舍棄許多細枝末節(jié)和非本質的屬性，歸納、抽象、簡化處問題的本質，并制定出解決問題的程序。模型構建完成以后，還要進過反復的驗證、修改、完善才能形成指導實踐的科學模式。因此，這是一個去粗取精、去偽存真，從實踐中來、到實踐中去的過程。學生在親歷這些探索與發(fā)現(xiàn)之后，不僅創(chuàng)新思維得到拓展，而且動手操作能力也得到極大提升，這對于打破當前應試教育之下學生“眼高手低”、只擅長考試而不善于研究的現(xiàn)狀，無疑是有極大裨益的。

3.能夠極大激發(fā)學生的科學探究興趣

模型構建的實質就是要從復雜紛繁的交錯關系中揭示出所包含的科學規(guī)律，在這個艱苦的探索過程中，來不得半點虛假，需要嚴謹、誠實的科學態(tài)度。因此模型構建運用到中職生物教學中能夠培養(yǎng)學生扎實的科學作風。另一方面，模型構建教學可以使學生通過發(fā)現(xiàn)規(guī)律來指導學習實踐，深深地體會到探究揮動成功之后的喜悅感和自豪感，進而轉化為持久而穩(wěn)定的學習興趣。筆者通過教學實踐對比發(fā)現(xiàn)，采用模型構建開展生物教學之后，學生對于生物課的興趣有了明顯提升，解題思路更加清晰、平均分數普遍提升3-4分。更重要的是，他們更加會利用模型建構教學中所學到的知識舉一反三地解決實際問題。

三、結論

綜上所述，我們可以發(fā)現(xiàn)，模型構建作為人類認識客觀實踐的一種重要方法，在生物教學實踐中也具有極強的教學價值。通過將模型構建的科學方法與生物學豐富的模型資源相結合，不僅可以促進學生認知水平的發(fā)展，還能夠訓練學生應用模型的能力，并激發(fā)學生探究生物科學的興趣，形成對待科學問題的端正態(tài)度。盡管模型構建在教學實踐中有一定的局限性，但只要我們在教學實踐過程中揚長避短，就一定能充分發(fā)揮模型構建教學的獨特優(yōu)勢，為推動生物教學改革、提升學生素質能力作出應有的貢獻。

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作者簡介：

曹麗萍（1969～），女，浙江天臺人，現(xiàn)任浙江省臺州市椒江職業(yè)中專教師，研究方向：中職生物教學與班主任工作