姚華

【摘 要】“模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象所做的一種簡化的描述，這種描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具體的實(shí)物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達(dá)”。分為物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型。模型方法是以研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征、本質(zhì)的方法。建構(gòu)模型的方法，是高中課程標(biāo)準(zhǔn)和教材對(duì)學(xué)生提出的科學(xué)方法和探究能力的要求。我國新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)模型有明確的要求，在具體內(nèi)容和活動(dòng)建議中列出了“嘗試建立真核生物細(xì)胞的模型”、“嘗試建立數(shù)學(xué)模型”、“制作DNA分子雙螺旋模型”等內(nèi)容。在高中階段生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生會(huì)陸續(xù)接觸到物理模型、概念模型和數(shù)學(xué)模型等模型的建構(gòu)，對(duì)模型方法會(huì)有比較全面的學(xué)習(xí)和了解。高中生物學(xué)課程中的模型建構(gòu)活動(dòng)，其主要價(jià)值是讓學(xué)生通過嘗試建立模型，體驗(yàn)建立模型中的思維過程，領(lǐng)悟模型方法，并獲得或鞏固有關(guān)生物學(xué)概念。

【關(guān)鍵詞】新課標(biāo) 高中生物 模型教學(xué)

中圖分類號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2014.08.047

我國新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)模型有明確的要求，在具體內(nèi)容和活動(dòng)建議中列出了“嘗試建立真核生物細(xì)胞的模型”、“嘗試建立數(shù)學(xué)模型”、“制作DNA分子雙螺旋模型”等內(nèi)容。建構(gòu)模型的方法，是高中課程標(biāo)準(zhǔn)和教材對(duì)學(xué)生提出的高于初中水平的科學(xué)方法和探究能力的要求，在高中階段生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生會(huì)陸續(xù)接觸到物理模型、概念模型和數(shù)學(xué)模型等模型的建構(gòu)，對(duì)模型方法會(huì)有比較全面的學(xué)習(xí)和了解。高中生物學(xué)課程中的模型建構(gòu)活動(dòng)，其主要價(jià)值是讓學(xué)生通過嘗試建立模型，體驗(yàn)建立模型中的思維過程，領(lǐng)悟模型方法，并獲得或鞏固有關(guān)生物學(xué)概念。如何進(jìn)行模型建構(gòu)的教學(xué)呢？

一、建構(gòu)物理模型，使知識(shí)形象化、直觀化、具體化

物理模型是以實(shí)物、圖畫形式直觀表達(dá)對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象的特征，包括靜態(tài)的結(jié)構(gòu)模型和動(dòng)態(tài)的過程模型。靜態(tài)的結(jié)構(gòu)模型：真核生物細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)模型、細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型、DNA分子雙螺旋模型等。動(dòng)態(tài)的過程模型：減數(shù)分裂中染色體行為變化的模型、血糖調(diào)節(jié)的模型等。

讓學(xué)生自己動(dòng)手建模型，教材中并沒有指定具體的材料用具，列出詳細(xì)的活動(dòng)步驟，這樣給學(xué)生發(fā)揮各自的創(chuàng)造潛能留出了充分的空間，也為教師的創(chuàng)造性教學(xué)留出了空間。在學(xué)習(xí)完DNA的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之后，讓學(xué)生分學(xué)習(xí)小組課外分別制作DNA的分子結(jié)構(gòu)模型。學(xué)生完成后，在課堂上讓每組展示各自的模型并講解每一個(gè)結(jié)構(gòu)所選材料代表的結(jié)構(gòu)及怎樣體現(xiàn)它功能的原因。制作模型中存在的問題讓其他組同學(xué)找出并給出更好的建議。這樣就有助于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)細(xì)胞這一微觀結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識(shí)、理解相關(guān)理論內(nèi)容，而且可以激發(fā)其求知欲望。

通過模型構(gòu)建，充分發(fā)揮學(xué)生積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，按照學(xué)生自己的思路，自主動(dòng)手，相互協(xié)作，在制作過程中把握細(xì)胞模型的科學(xué)、環(huán)保、準(zhǔn)確等原則，領(lǐng)悟結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)、體驗(yàn)成功的快樂，更好地掌握DNA的分子結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，活化了抽象知識(shí)。

二、建構(gòu)概念模型：梳理知識(shí)間內(nèi)在關(guān)系，掌握教材知識(shí)點(diǎn)，形成知識(shí)體系

概念模型是指以文字、符號(hào)、圖示等組成的流程圖形式表述客觀事物的生命活動(dòng)規(guī)律，描述、闡明生命活動(dòng)機(jī)理。概括出事物的本質(zhì)特征的模型。概念模型比較直觀、模式，由箭頭等符號(hào)連接的文學(xué)、關(guān)鍵詞比較清楚，簡明。能揭示事物的主要特征、本質(zhì)。

生物教學(xué)中，教學(xué)質(zhì)量主要取決于教師能否有效地歸納和總結(jié)已授課程。實(shí)際上，在課堂教學(xué)中，依據(jù)知識(shí)之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)構(gòu)建概念模型能夠?qū)崿F(xiàn)有效地歸納和總結(jié)已授課程的目標(biāo)。這樣構(gòu)建的概念模型有助于學(xué)生把握生物知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系，達(dá)到融會(huì)貫通的學(xué)習(xí)效果。生物教學(xué)的主要內(nèi)容在于闡述生命運(yùn)動(dòng)的形式及規(guī)律，而生命運(yùn)動(dòng)屬于自然界中最為復(fù)雜的運(yùn)行形式，只有將其納入一個(gè)系統(tǒng)或者模型之內(nèi)才能真正地理解其中各元素的聯(lián)系。因此，在生物教學(xué)實(shí)踐中，按照教學(xué)思路將知識(shí)循著一條主線貫穿在一起，有助于學(xué)生基于宏觀角度把握知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)正確理解知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系與區(qū)別，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

三、建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，揭示問題本質(zhì)、規(guī)律

數(shù)學(xué)模型是指用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式，數(shù)學(xué)模型是以數(shù)學(xué)計(jì)算公式、函數(shù)式、曲線圖及柱形圖、餅狀圖來準(zhǔn)確、定量地描述生命活動(dòng)規(guī)律，反映事物變量之間的關(guān)系。如有絲分裂過程中DNA含量變化曲線、酶的活性隨pH變化而變化的曲線、同一植物不同器官對(duì)生長素濃度的反應(yīng)曲線、孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)中9：3：3：1的比例關(guān)系等。數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的一般步驟為：觀察研究對(duì)象，提出問題→提出合理的假設(shè)→根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)→通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)或觀察等對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正。

四、高中生物模型教學(xué)的應(yīng)用、特點(diǎn)及意義

模型構(gòu)建已經(jīng)成為當(dāng)前高中生物教學(xué)的內(nèi)容之一，在某種程度上講，模型構(gòu)建和理解模型是學(xué)生理解和掌握生物學(xué)知識(shí)的有效工具?？梢?，模型構(gòu)建在高中生物教學(xué)中發(fā)揮著重要作用，高中生物教師要在意識(shí)到此點(diǎn)基礎(chǔ)上，有效地利用這一教學(xué)方法。在現(xiàn)代生物學(xué)研究中經(jīng)常使用模型方法，通過尋找變量之間的關(guān)系，構(gòu)建模型，然后依據(jù)模型進(jìn)行推導(dǎo)、計(jì)算，作出預(yù)測。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過程就是一個(gè)非常典型的例子。模型方法在科學(xué)研究中具有重要作用，它在中學(xué)生物學(xué)課程中也有著重要的教育意義。高中生物學(xué)教材中，在用語言表述生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律的同時(shí)，也經(jīng)常用模型來進(jìn)行解釋，模型已經(jīng)成為高中生物學(xué)知識(shí)內(nèi)容的一部分。

在生物教學(xué)過程當(dāng)中，很多教師都有會(huì)有這樣的感覺：許多教學(xué)內(nèi)容由于各種因素開展不了實(shí)驗(yàn)，或者即使做了實(shí)驗(yàn)效果也不好。例如：“細(xì)胞的有絲分裂和減數(shù)分裂”、“光合作用和呼吸作用的過程”、“細(xì)胞的有絲分裂”等內(nèi)容。 因此，很多教師就用多媒體動(dòng)畫代替了生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。預(yù)設(shè)的多媒體動(dòng)畫的動(dòng)態(tài)效果當(dāng)然是一目了然的，但過多地用多媒體動(dòng)畫取代實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作，有背于新課標(biāo)的教師創(chuàng)設(shè)情景、學(xué)生主動(dòng)參與的初衷，也扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造性思維和想象力。靜態(tài)的模型圖雖然不像動(dòng)畫那樣的動(dòng)感，但也可以理解為動(dòng)畫經(jīng)典鏡頭的剪輯，只要發(fā)揮一下空間想象能力，同樣也可以將模型圖聯(lián)系起來，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)的效果。在教師的合理安排下，學(xué)生自己動(dòng)手構(gòu)建模型圖，不但參與了課堂活動(dòng)，同時(shí)在認(rèn)識(shí)水平上也得到了升華。因此，課堂上充分發(fā)揮模型圖的作用，可以充分挖掘?qū)W生的潛能，有效提高課堂教學(xué)質(zhì)量，取得良好的教學(xué)效果。多年的生物學(xué)教學(xué)實(shí)踐證明，課堂上恰當(dāng)?shù)貥?gòu)建生物學(xué)模型圖既有助于學(xué)生系統(tǒng)地、完整地學(xué)習(xí)和理解新知識(shí)，同時(shí)有助于學(xué)生去解決生物學(xué)問題。

總之，利用模型進(jìn)行教學(xué)，加深學(xué)生對(duì)生物學(xué)基本概念、基本原理、生理過程的理解，幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系和知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，可有效展現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)涵和外延，提高學(xué)生利用知識(shí)和技能，分析、解決問題的能力，鍛煉學(xué)生運(yùn)用抽象的思維方法分析處理問題的能力，提高學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)探究的能力。