摘要：模型方法是人們認(rèn)識(shí)自然界的一種重要方式，也是理論思維發(fā)展的重要方式，新《課程標(biāo)準(zhǔn)》將模型方法規(guī)定為高中學(xué)生必須掌握的科學(xué)方法之一。模型可分為概念模型、物理模型和數(shù)學(xué)模型三種形式，通過(guò)建構(gòu)模型來(lái)學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)，能增強(qiáng)學(xué)生的探究能力，培養(yǎng)學(xué)生思維品質(zhì)的靈活性。就模型建構(gòu)在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)的應(yīng)用，進(jìn)行了相關(guān)論述。

關(guān)鍵詞：模型 模型建構(gòu) 生物學(xué)教學(xué)

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象所作的一種簡(jiǎn)化的概括性的描述，是科學(xué)研究中對(duì)復(fù)雜事物的一種簡(jiǎn)單的描述方法。這種描述可以是定性的，也可以是定量的。有的借助于具體事物形象化的手段，有的則通過(guò)抽象的形式來(lái)表述。通過(guò)模型，抓住事實(shí)的最主要的特征和功能，以簡(jiǎn)化的形式去再現(xiàn)原型的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)和功能，它是連接理論和應(yīng)用的橋梁，可以幫助人們認(rèn)識(shí)客觀世界中最本質(zhì)的東西，以便預(yù)測(cè)和指導(dǎo)實(shí)踐。生物學(xué)研究中通常建構(gòu)的模型包括概念模型、物理模型和數(shù)學(xué)模型等。

一、建構(gòu)概念模型，梳理知識(shí)間內(nèi)在關(guān)系

概念模型是指以文字表述來(lái)抽象概括出事物本質(zhì)特征的模型，如對(duì)真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)共同特征的文字描述、光合作用模型、細(xì)胞呼吸模型以及生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的表述等。建構(gòu)概念模型可以使學(xué)生深入理解基礎(chǔ)知識(shí)，辨析知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系與區(qū)別，使知識(shí)結(jié)構(gòu)化，同時(shí)有利于培養(yǎng)學(xué)生的歸納、概括和語(yǔ)言表述能力。

人教版《遺傳與進(jìn)化》模塊中，在《現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的由來(lái)》一節(jié)，教材借助一個(gè)理論模型來(lái)介紹達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)（見(jiàn)圖1）。

該模型展示了過(guò)度繁殖、生存斗爭(zhēng)、遺傳變異和適者生存等自然選擇學(xué)說(shuō)核心內(nèi)容的相互關(guān)系，但出于讓學(xué)生詳細(xì)了解該學(xué)說(shuō)的目的，該模型的內(nèi)容相對(duì)較多，各觀點(diǎn)之間的關(guān)系不明朗，不易于學(xué)生理解掌握。在講授該部分內(nèi)容時(shí)，讓學(xué)生分組討論，嘗試重新建構(gòu)該學(xué)說(shuō)的理論模型，學(xué)生經(jīng)討論后建構(gòu)了一個(gè)新的模型，新模型內(nèi)容簡(jiǎn)單，各觀點(diǎn)間的相關(guān)關(guān)系明了，易于掌握。

二、建構(gòu)物理模型，使知識(shí)形象化、直觀化

物理模型以實(shí)物或圖畫形式直觀地表達(dá)認(rèn)識(shí)對(duì)象的特征。其最顯著的特點(diǎn)是形象直觀。在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)模型建構(gòu)與展示，不僅有利于加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的記憶、理解，而且也能引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維，提高學(xué)生的探究能力，學(xué)會(huì)科學(xué)研究的基本方法。

如人教版《遺傳與進(jìn)化》模塊中的《DNA分子的結(jié)構(gòu)》一節(jié)，重在引導(dǎo)學(xué)生模仿科學(xué)家建立DNA結(jié)構(gòu)的模型。在教學(xué)中首先由教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)DNA分子的組成單位——脫氧核糖核苷酸及其結(jié)構(gòu)組成，然后分發(fā)堿基、磷酸和脫氧核糖模型，由學(xué)生分組建構(gòu)4種脫氧核糖核苷酸的模型，隨后建構(gòu)多脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈模型，在此過(guò)程中教師提示脫氧核苷酸之間靠3ˊ-5ˊ磷酸二酯鍵連接，并糾正學(xué)生的錯(cuò)誤。之后，教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中P47～P48的閱讀材料，知道當(dāng)時(shí)沃森和克里克據(jù)DNA衍射圖譜推算出DNA分子應(yīng)呈雙螺旋結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生繼續(xù)建構(gòu)模型。最后，再引導(dǎo)學(xué)生從材料中得到“DNA中堿基A與T配對(duì)，G與C配對(duì)”的信息，讓學(xué)生修改完成模型。在建構(gòu)該模型的過(guò)程中，使學(xué)生能夠感悟DNA分子結(jié)構(gòu)建立過(guò)程中的科學(xué)探索精神和思維方法，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力及合作探究能力。

建構(gòu)物理模型是實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)的方法之一，物理模型有靜態(tài)物理模型，還有動(dòng)態(tài)物理模型，在教學(xué)過(guò)程中不能僅局限于課程標(biāo)準(zhǔn)中提到的內(nèi)容，教師還需要深入研究教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)造性開(kāi)展這一活動(dòng)，筆者在教學(xué)中還引導(dǎo)學(xué)生制作了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸模型、有絲分裂模型、生態(tài)系統(tǒng)模型等，收到了較好的教學(xué)效果。

三、建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，揭示問(wèn)題本質(zhì)

數(shù)學(xué)模型是指為了某種目的，用字母、數(shù)字及其它數(shù)學(xué)符號(hào)建立起來(lái)的等式或不等式以及圖表、曲線、框圖等描述客觀事物的特征及其內(nèi)在聯(lián)系的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)表達(dá)式。如“J”型、“S”型種群數(shù)量變化曲線、符合孟德?tīng)栠z傳規(guī)律的子代性狀分離比等。數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)方法，基于其學(xué)科交叉的特征，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)具有一定的難度。教師在教學(xué)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，有利于培養(yǎng)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象揭示本質(zhì)的洞察力。同時(shí)，通過(guò)科學(xué)與數(shù)學(xué)的整合，有利于培養(yǎng)學(xué)生簡(jiǎn)約、嚴(yán)密的邏輯思維品質(zhì)，可使一些重、疑、難點(diǎn)化繁為簡(jiǎn)，既深化對(duì)知識(shí)的理解，又培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力。教材中涉及到構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的內(nèi)容還有很多，如有絲分裂和減數(shù)分裂過(guò)程中染色體、染色單體以及DNA數(shù)量的變化規(guī)律，呼吸過(guò)程中隨氧氣的濃度增加ATP、CO2的變化曲線，光合作用中隨光照強(qiáng)度、溫度、CO2等條件的變化光合作用強(qiáng)度的變化曲線，脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性，堿基與氨基酸對(duì)應(yīng)關(guān)系，調(diào)查人群中的遺傳病，用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化，探究自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響，種間關(guān)系，等等。

通過(guò)建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，可以對(duì)生命現(xiàn)象進(jìn)行量化，以數(shù)量關(guān)系描述生命現(xiàn)象，再運(yùn)用邏輯推理、求解和運(yùn)算等達(dá)到對(duì)生命現(xiàn)象進(jìn)行研究的目的。在建構(gòu)過(guò)程中使學(xué)生能從現(xiàn)象中揭示出本質(zhì)和規(guī)律，可以培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理與綜合的能力，便于學(xué)生迅速地理解新知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率。

模型的建立過(guò)程，實(shí)際上是一個(gè)科學(xué)探究的過(guò)程，通過(guò)建構(gòu)模型，增強(qiáng)了學(xué)生的探究能力，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生思維品質(zhì)的靈活性、創(chuàng)造性及開(kāi)發(fā)智力和提高解題速度等都十分有益。此外，通過(guò)建構(gòu)模型還可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，并能增強(qiáng)其合作意識(shí)。模型的建構(gòu)改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，加強(qiáng)了師生間的互動(dòng)，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，在新授課、復(fù)習(xí)課、習(xí)題課中都可以靈活使用，能起到事半功倍的效果。

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