陳木安

摘 要： 生物學(xué)概念是建立生物學(xué)知識(shí)體系的基礎(chǔ)，由于高中生物中的許多概念都很抽象，且學(xué)生的形象思維能力欠缺，因此理解較困難。物理模型可以實(shí)物或圖畫形式直觀地表達(dá)認(rèn)識(shí)對(duì)象的特征，通過讓學(xué)生自主建構(gòu)物理模型將抽象的概念具體化，從而促進(jìn)學(xué)生對(duì)概念的理解。

關(guān)鍵詞： 物理模型 生物學(xué)概念 高中生物教學(xué)

高中生物概念眾多，關(guān)系非常復(fù)雜，而生物學(xué)概念又是學(xué)生建立生物學(xué)知識(shí)體系的基礎(chǔ)，學(xué)生要能夠利用生物學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，必須以準(zhǔn)確掌握生物學(xué)概念為前提，所以生物概念教學(xué)在高中生物教學(xué)中有極其重要的作用。目前許多學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念只是停留在機(jī)械背誦和記憶，無法真正理解和應(yīng)用，因此在高中生物概念教學(xué)中選擇合適的教學(xué)策略顯得尤其重要。利用模型建構(gòu)進(jìn)行概念教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立性和自主性，改變學(xué)習(xí)方式，發(fā)展邏輯思維能力，有利于促進(jìn)學(xué)生深入理解和掌握生物學(xué)概念，從而提高生物科學(xué)素養(yǎng)。

1.模型建構(gòu)的類型和意義

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。人教版高中生物必修1對(duì)模型的定義是：“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)。模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型等。”[1]高中生物教材中有豐富的模型資源，對(duì)模型的合理利用可以幫助學(xué)生更準(zhǔn)確地理解和掌握生物學(xué)的概念，而且能夠讓學(xué)生有效構(gòu)建完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)。對(duì)于生物概念教學(xué)，模型建構(gòu)是一種很直接很有效的教學(xué)方式，能夠使核心概念直觀化，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知水平的發(fā)展。通過模型的建構(gòu)有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)自學(xué)能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神和創(chuàng)造性思維能力，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力和科學(xué)精神。

2.建構(gòu)實(shí)物模型促進(jìn)概念教學(xué)

高中學(xué)生的形象思維能力逐步加強(qiáng)，但在抽象概念的學(xué)習(xí)中，仍需直觀性教學(xué)手段的輔助。物理模型可以實(shí)物或圖畫形式直觀地表達(dá)認(rèn)識(shí)對(duì)象的特征，通過建構(gòu)物理模型可以將微觀、肉眼難以直接觀察的結(jié)構(gòu)或過程簡(jiǎn)化，再將這些特征形象化、具體化。人教版高中生物必修本中就設(shè)置了幾個(gè)物理模型的建構(gòu)。必修1中的：嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型、利用廢舊物品制作生物膜模型；必修2中的：建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型；必修3中的：構(gòu)建血糖調(diào)節(jié)過程的模型。例如“嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型”中涉及的概念就很多，有細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、各種細(xì)胞器等，而且細(xì)胞的結(jié)構(gòu)肉眼看不到，所以學(xué)生在學(xué)這部分內(nèi)容時(shí)，如果只憑想象，則時(shí)常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。通過讓他們自己制作出細(xì)胞模型，將抽象的細(xì)胞結(jié)構(gòu)形象化，利于學(xué)生深刻理解細(xì)胞的各種結(jié)構(gòu)和功能，加深對(duì)概念的理解和掌握。

第一步，仔細(xì)觀察教材中“北京某中學(xué)制作的細(xì)胞模型”和“北京自然博物館展出的細(xì)胞模型”的圖片，對(duì)將要制作的細(xì)胞模型有初步印象。

第二步，依據(jù)前面學(xué)習(xí)的動(dòng)植物細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)圖，整理出建構(gòu)細(xì)胞的模型應(yīng)該包含哪些結(jié)構(gòu)。分小組自主學(xué)習(xí)，一個(gè)完整的細(xì)胞應(yīng)該包含哪些結(jié)構(gòu)，每種結(jié)構(gòu)的具體特點(diǎn)是什么，這時(shí)學(xué)生自然就會(huì)注意到細(xì)胞壁、葉綠體、液泡不能夠出現(xiàn)在動(dòng)物細(xì)胞中，而中心體不能出現(xiàn)在高等植物細(xì)胞中，加深對(duì)動(dòng)植物細(xì)胞不同之處的理解。小組進(jìn)一步討論制作每種細(xì)胞結(jié)構(gòu)應(yīng)該要注意使用什么材料，例如生物膜能否用紗布、普通布制作，經(jīng)過討論，大家知道生物膜是選擇透過性膜，不能用紗布、普通布，而應(yīng)該用彈力布。還有線粒體、葉綠體應(yīng)該用雙層膜，而且二者的雙層膜不一樣，核膜也是雙層膜，它又不一樣。通過分析各種細(xì)胞結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其所具有的功能，學(xué)生能夠真正領(lǐng)會(huì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)，從而加深對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)中各種概念的理解。

第三步，小組合作共同制作細(xì)胞結(jié)構(gòu)模型，通過制作具體的結(jié)構(gòu)將抽象的細(xì)胞結(jié)構(gòu)變?yōu)槿庋劭梢姷膶?shí)物，利于學(xué)生直觀地對(duì)理解各種概念和加深印象。

第四步，各小組展示自制模型，介紹使用的材料和選擇該種材料的理由。其他小組可以提出疑問，找出別人的不足之處，并提出修改意見。對(duì)建構(gòu)的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，增強(qiáng)小組成員的合作能力，在討論與爭(zhēng)辯中提高自主學(xué)習(xí)和表達(dá)的能力，讓大家對(duì)概念的理解達(dá)到更高層次，促進(jìn)生物學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)。

第五步，學(xué)生在自主建構(gòu)了模型并交流之后，教師再總結(jié)各個(gè)具體的概念，經(jīng)過教師的點(diǎn)撥，學(xué)生對(duì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)就有了更深刻的認(rèn)識(shí)。

對(duì)于物理模型的建構(gòu)教師應(yīng)該進(jìn)行指導(dǎo)，但這個(gè)指導(dǎo)只是引導(dǎo)性的，不一定要指定具體的材料用具，列出詳細(xì)的活動(dòng)步驟，而是給學(xué)生發(fā)揮各自的創(chuàng)造潛能留出充足的空間，也為教師的創(chuàng)造性教學(xué)留出了空間。在建構(gòu)模型的過程中，學(xué)生的觀察能力、分析理解能力和創(chuàng)造性思維能力都得到提升，之后可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維的拓展和延伸，思考現(xiàn)實(shí)生活中細(xì)胞結(jié)構(gòu)模型的例子，例如水蜜桃等。

3.多種形式結(jié)合促進(jìn)概念教學(xué)

教材中有的內(nèi)容非常抽象，由于有的學(xué)生的想象力較差，對(duì)于一些相關(guān)概念的理解非常困難，可以采用繪制圖畫、制作實(shí)物等多種方式結(jié)合促進(jìn)概念的教學(xué)。例如減數(shù)分裂這部分內(nèi)容是高中生物教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，概念多而且復(fù)雜，而且減數(shù)分裂是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、微觀的、連續(xù)的過程，給學(xué)生準(zhǔn)確理解帶來困難，通過建構(gòu)模型讓它轉(zhuǎn)變成靜態(tài)的、宏觀的、間斷的過程，加深學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂過程中眾多概念的理解。

第一步，先讓學(xué)生觀看減數(shù)分裂過程視頻，讓學(xué)生認(rèn)真觀察教材中“哺乳動(dòng)物精子和卵細(xì)胞的形成過程圖解”，結(jié)合圖解整理出相關(guān)的概念：如同源染色體、聯(lián)會(huì)、四分體、交叉互換、同源染色體分離、非同源染色體自由組合等，先對(duì)這些概念有初步了解。

第二步，利用紙和筆將哺乳動(dòng)物精子和卵細(xì)胞的形成過程圖繪制出來，并將各個(gè)概念標(biāo)注在不同時(shí)期圖的邊上。在這個(gè)過程中學(xué)生就會(huì)注意到畫同源染色體應(yīng)該用兩種不同顏色的筆分別表示來自父方和母方的染色體，兩條染色體大小形狀應(yīng)該相同，從而加深對(duì)同源染色體的概念的理解。

第三步，在獨(dú)自畫完過程圖的基礎(chǔ)上，學(xué)生分小組利用紅、綠兩種橡皮泥建構(gòu)精子和卵細(xì)胞形成的過程，尤其要注意各時(shí)期染色體的行為變化，認(rèn)真理解聯(lián)會(huì)、四分體等概念。此過程可以讓學(xué)生在動(dòng)手制作的過程中深入理解和領(lǐng)會(huì)減數(shù)分裂過程中的有關(guān)概念。

第四步，在制作完之后，各組對(duì)減數(shù)分裂過程中有關(guān)染色體、染色單體、DNA的數(shù)量變化規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，并與有絲分裂進(jìn)行比較。

第五步，各組總結(jié)制作的體會(huì)，并提出對(duì)相關(guān)概念理解的疑問，教師予以點(diǎn)評(píng)并總結(jié)。

建構(gòu)的物理模型要盡可能真實(shí)、形象地反映研究對(duì)象，不能憑自己的主觀意愿隨意建構(gòu)，要具有科學(xué)性。在選材上要考慮可行性，不要讓學(xué)生建構(gòu)過于復(fù)雜的模型，否則會(huì)造成積極性下降。當(dāng)然還要注意模型的美觀性，具有可欣賞的價(jià)值，可以引導(dǎo)學(xué)生不斷完善模型，在不斷完善的過程中進(jìn)行思維碰撞，從而使概念教學(xué)取得實(shí)效。在高中生物教學(xué)過程中可以通過多次建構(gòu)模型，逐步培養(yǎng)學(xué)生的建模能力，逐漸形成科學(xué)的思維習(xí)慣，遇到抽象概念時(shí)，都能嘗試用建構(gòu)簡(jiǎn)易模型的方法進(jìn)行思考，運(yùn)用模型解決抽象的問題，將較難理解的重難點(diǎn)知識(shí)變抽象為形象，變?yōu)楦菀孜盏闹R(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱正威，趙占良，等.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書生物必修1[M].北京：人民教育出版社，2007.