楊俊
【摘 要】該文結(jié)合生物新課程教學(xué)實(shí)踐案例,從物理模型、概念模型和數(shù)學(xué)模型三個方面,就高中生物教學(xué)中的模型建構(gòu)作一探討。
【關(guān)鍵詞】高中生物 模型建構(gòu)
模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認(rèn)識對象所作的一種簡化的概括性描述,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)物或其他形象化手段,有的則通過抽象的形式來表達(dá)。建構(gòu)模型的方法是高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生提出的能力要求。高中生物學(xué)課程中的模型建構(gòu)活動,其主要價值是讓學(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。下面結(jié)合教材,以物理、概念和數(shù)學(xué)等模型的建構(gòu),對模型方法作一探討。
一、物理模型的建構(gòu)
以實(shí)物或圖畫形式直接表達(dá)認(rèn)識對象的特征,這就是物理模型。教材中最著名的就是沃森和克里克構(gòu)建的DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。
1.實(shí)物物理模型的建構(gòu)活化了抽象知識
建立真核細(xì)胞的模型,教材中并沒指定具體的材料用具和詳細(xì)的活動步驟,這給學(xué)生發(fā)揮各自的創(chuàng)造潛能留出了空間,也為教師的創(chuàng)新教學(xué)提供了機(jī)會。學(xué)完相關(guān)內(nèi)容后,筆者布置學(xué)生8人一組,其中4個小組構(gòu)建動物細(xì)胞模型,3個小組構(gòu)建植物細(xì)胞模型。
學(xué)生制作的模型中,細(xì)胞質(zhì)材料有白色橡皮泥、面團(tuán)、瓊脂和白色泡沫塑料等。細(xì)胞膜材料也是多種多樣,如塑料袋、紗布、彈力布等,有一組同學(xué)采用廢棄可樂瓶瓶口部分做細(xì)胞膜,突現(xiàn)細(xì)胞三維效果。細(xì)胞器的制作,大多采用各色彩泥,如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是捏一條扁平的彩泥之后折疊在一起而成;高爾基體則用二個扁平的彩泥和三個小球表示;核糖體則用若干小球體表示,形狀最小,較多的放于細(xì)胞質(zhì)中,一部分固定內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。也有同學(xué)用各色彩紙折成各種細(xì)胞器。細(xì)胞核的制作也是各式各樣,有的在細(xì)胞質(zhì)中央挖一圓,放上一個圓形彩泥;有的則用一個乒乓球代替,也有的用半個蛋殼倒扣在細(xì)胞質(zhì)中表示。很難得的是大多數(shù)小組制作的模型能體現(xiàn)細(xì)胞器結(jié)構(gòu)和功能的聯(lián)系。
通過這第一次模型構(gòu)建,充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性,按學(xué)生自己的思路,自主動手、相互協(xié)作,在制作中把握細(xì)胞模型的科學(xué)、環(huán)保、準(zhǔn)確等原則,領(lǐng)悟細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn),更好地掌握細(xì)胞的結(jié)構(gòu),活化了抽象知識。生物膜的流動鑲嵌模型、DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建,也都取得了良好的效果。
2.圖畫物理模型的構(gòu)建提高了識圖能力
以圖畫形式構(gòu)建物理模型相當(dāng)普遍,如呼吸作用和光合作用、轉(zhuǎn)錄與翻譯、噬菌體侵染細(xì)菌等過程模型,各種細(xì)胞器結(jié)構(gòu)的靜態(tài)模型,人體細(xì)胞與外界環(huán)境的物質(zhì)交換模型等。通過多次模型的構(gòu)建,學(xué)生養(yǎng)成了一種思維習(xí)慣,凡遇抽象的結(jié)構(gòu)或過程,都會嘗試用簡易的圖畫幫助理解、思考。而且,在高中生物中,識圖能力極為重要。圖表是生物科學(xué)研究成果的一種重要表現(xiàn)形式,所以在生物高考中注重考查學(xué)生讀圖、識圖、析圖和繪圖的能力。平時學(xué)習(xí)中養(yǎng)成構(gòu)建圖形的習(xí)慣后,對圖形考題的解讀也會更胸有成竹。
二、概念模型的構(gòu)建
概念模型是指以文字表述來抽象概括事物本質(zhì)特征的模型。構(gòu)建概念模型有利于綜合理解知識體系。
1.構(gòu)建概念模型,整合零碎知識
引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建的細(xì)胞膜概念模型,是將相關(guān)內(nèi)容整合在一起,使零碎的知識系統(tǒng)化,這有利于學(xué)生對某單元、某模塊知識進(jìn)行加工、理解、儲存,全面系統(tǒng)地掌握和記憶知識要點(diǎn),有利于學(xué)生形成完整、清晰、系統(tǒng)、科學(xué)的知識體系,同時也促進(jìn)了學(xué)生感知、記憶、想象能力的發(fā)展。內(nèi)環(huán)境的成分和理化性質(zhì)、分泌蛋白的合成運(yùn)輸加工和分泌等,都可通過構(gòu)建概念模型,使學(xué)生更系統(tǒng)地掌握知識。
2.構(gòu)建概念模型,簡化復(fù)雜知識
血糖調(diào)節(jié)是一個重要知識點(diǎn),且與人體健康有密切的聯(lián)系,但這一內(nèi)容既“看不見,摸不著”,又極為復(fù)雜。故教材中安排了一個“建立血糖調(diào)節(jié)的模型”活動,意在引導(dǎo)學(xué)生更好地理解人體內(nèi)血糖的調(diào)節(jié)過程,并理解激素如何對生命活動進(jìn)行調(diào)節(jié),同時,引導(dǎo)學(xué)生初步了解建構(gòu)概念模型的基本方法和意義。目前看到的不少教學(xué)設(shè)計(jì)和案例中,大多把主要精力放在模擬活動上。事實(shí)上,在模擬活動后,根據(jù)活動中的體驗(yàn),構(gòu)建圖解式概念模型才是本活動的重點(diǎn)。
通過模擬構(gòu)建,學(xué)生對血糖的調(diào)節(jié)有了更深的理解。利用這一概念模型,學(xué)生學(xué)會了分析一些涉及到血糖變化的生理現(xiàn)象。
體溫調(diào)節(jié)、水和無機(jī)鹽平衡、免疫調(diào)節(jié)、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動等都可用概念模型歸納。通過構(gòu)建概念模型,將復(fù)雜的生理過程簡化,不但有利于識記,還能培養(yǎng)分析、綜合、概括的能力,學(xué)會把看似復(fù)雜的知識進(jìn)行整理,找到相關(guān)知識的聯(lián)系,提高靈活運(yùn)用知識的能力。
三、數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建
數(shù)學(xué)模型是根據(jù)具體情景,抽象出數(shù)學(xué)規(guī)律,并用公式或圖表的形式表達(dá)。在科學(xué)研究中,數(shù)學(xué)模型是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和探索新規(guī)律的有效途徑。引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)數(shù)學(xué)模型,有利于培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象揭示本質(zhì)的洞察能力,同時,通過科學(xué)與數(shù)學(xué)的整合,有利于培養(yǎng)學(xué)生簡約、嚴(yán)密的思維品質(zhì)。
1.構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,辨析易混知識
高中生物學(xué)中概念多,學(xué)生易混淆。用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型可幫助學(xué)生理清概念。
2.構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,化解重難點(diǎn)
有絲分裂、減數(shù)分裂均是微觀的變化,雖然我們常用flash動態(tài)展現(xiàn)整個過程,但對于染色體、DNA的變化規(guī)律,學(xué)生總覺得很難領(lǐng)悟。
生物學(xué)中很多難點(diǎn)知識都可通過數(shù)學(xué)模型來化解,如酵母菌呼吸作用過程中隨氧濃度變化所釋放的CO2與吸收的O2之間的變化特點(diǎn)、恒定溫度條件下測某植物隨光照強(qiáng)度變化所釋放或吸收的CO2、種群的“J”型增長與“S”型增長、單因子因素與多因子因素對光合作用的影響……
構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,有利于學(xué)生理解和掌握知識,也使學(xué)生認(rèn)識到在生物學(xué)中有許多現(xiàn)象和規(guī)律可以用數(shù)學(xué)語言來表示,很好地培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力。
通過建構(gòu)模型能使生命現(xiàn)象或過程的揭示得到簡化、純化,對生物系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r有了更準(zhǔn)確的認(rèn)識。引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)模型,既利于培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象揭示本質(zhì)的洞察能力,又有利于培養(yǎng)學(xué)生簡約、嚴(yán)密的思維品質(zhì),對提高學(xué)生的理科素養(yǎng)具有重要作用。
參考文獻(xiàn)
[1]邢紅軍.論科學(xué)教育中的模型方法教育[J].教育研究,1997(7):53-56.
[2]游隆信.生物學(xué)概念的教學(xué)策略探析[J].生物學(xué)教學(xué),2005,30(2):46.