胡秀云

摘要：在《普通高中生物新課程標(biāo)準(zhǔn)》的指導(dǎo)下，轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式的中學(xué)生物高效課堂的探索和研究逐漸進(jìn)入教育研究人員和一線教師的視野，對(duì)學(xué)生的模型構(gòu)建能力的培養(yǎng)是解決這一問題的重要方針。本文旨在歸納各類相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)以上提及問題的闡述，對(duì)其研究結(jié)果和主要觀點(diǎn)進(jìn)行分析和總結(jié)，最終形成有經(jīng)驗(yàn)的教育研究人員面對(duì)以上問題的一般性觀點(diǎn)，幫助其掌握培養(yǎng)學(xué)生的模型構(gòu)建能力的正確方法，轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式，構(gòu)建高效生物課堂。

關(guān)鍵詞：模型；模型方法；模型構(gòu)建

一、 生物模型的內(nèi)涵與分類

生物模型能有效的體現(xiàn)原型本質(zhì)特征，從而使學(xué)生更有效地理解原型。模型具有兩方面的含義：一是抽象化，二是具體化。在此基礎(chǔ)上，生物教學(xué)模型可分為物理模型、數(shù)學(xué)模型和概念模型三大類。物理模型是根據(jù)相似性原理，把要模擬的實(shí)物按一定的比例放大或縮小至合適的形態(tài)，其狀態(tài)變量和原事物基本相同，能有效的模擬客觀事物的形態(tài)功能，物理模型的一般方法有實(shí)物和圖畫等形式。概念模型是指人們利用抽象出的原實(shí)物某些方面的特征，使實(shí)物簡(jiǎn)化至便于研究的方式。數(shù)學(xué)模型是指表現(xiàn)生物學(xué)現(xiàn)象、特征和狀況的符號(hào)、公式、圖像等數(shù)學(xué)語言?，F(xiàn)代生物學(xué)研究與教學(xué)中，模型的方法應(yīng)用廣泛，現(xiàn)已列入高中生物新課程標(biāo)準(zhǔn)中知識(shí)內(nèi)容的一部分。

二、 模型方法具體應(yīng)用

（一） 數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)及應(yīng)用

數(shù)學(xué)模型是用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。用符號(hào)、公式、圖像等數(shù)學(xué)語言表現(xiàn)生物學(xué)現(xiàn)象、特征和狀況的方法稱為生物數(shù)學(xué)模型方法。數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)一般主要包括以下五個(gè)步驟：模型選定、模型假設(shè)、初期建模、模型的檢驗(yàn)、模型的應(yīng)用。

通過對(duì)數(shù)學(xué)模型的分析，學(xué)生可有效判斷、總結(jié)和探究生命活動(dòng)規(guī)律。例如，生物學(xué)科中常用到的曲線模型能夠有效地將一些抽象的過程用直觀的方式表達(dá)出來，使學(xué)科內(nèi)容豐富、生動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抽象思維向形象思維的轉(zhuǎn)變，有助于把握問題本質(zhì)。生物教學(xué)中，適當(dāng)引入數(shù)學(xué)曲線引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、判斷，能夠培養(yǎng)學(xué)生的分析思維能力，讓學(xué)生成為課堂教學(xué)的主人，建立和諧的師生關(guān)系；化復(fù)雜為簡(jiǎn)單，化抽象為直觀。構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，其目的不僅在于對(duì)模型原型本質(zhì)特征和屬性的研究和探索，更是為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和創(chuàng)造力。

（二） 物理模型的構(gòu)建及應(yīng)用

物理模型相對(duì)于其他兩種模型形式，更加直觀，更加能將抽象的生物學(xué)知識(shí)具體化形象化且形式多種多樣，有利于高中生對(duì)問題的深刻透徹的理解。物理模型的構(gòu)建一般主要包括以下幾個(gè)步驟：確定研究對(duì)象、模型設(shè)計(jì)、初期建模、模型檢驗(yàn)和應(yīng)用。在中學(xué)生物學(xué)課堂上，教師對(duì)物理模型的應(yīng)用較多。包括掛圖、黑板畫、PPT、實(shí)物模型、動(dòng)畫展示等等。

1951年春天，一直對(duì)基因的奧秘深感興趣的沃森在出席意大利的生物分子結(jié)構(gòu)會(huì)議時(shí)看到了一張DNA的X射線衍射照片，這年秋天他結(jié)識(shí)了克里克，并共同開始了對(duì)DNA分子結(jié)構(gòu)的研究。最終，他們通過威爾金森和富蘭克林提供的DNA的衍射圖譜，推算出DNA分子成雙螺旋結(jié)構(gòu)，為后世對(duì)遺傳物質(zhì)的研究奠定下了良好的基礎(chǔ)。

（三） 概念模型的建構(gòu)及應(yīng)用

概念模型的構(gòu)建主要用于體現(xiàn)想要表現(xiàn)的各個(gè)模型之間的相互關(guān)系。下面以概念圖為例來說明概念模型的建構(gòu)，畫概念圖大致有以下步驟：確定主題或復(fù)習(xí)章節(jié)、整理相關(guān)概念，梳理概念定義和聯(lián)系、將概念置于一定的位置，用箭頭連接、在連接之間用連接詞表示關(guān)系。

科學(xué)家對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程中，從十九世紀(jì)末開始，及至二十世紀(jì)六十年代以后，歐文頓、羅伯特森等等一系列的科學(xué)家，通過對(duì)生物學(xué)現(xiàn)象的細(xì)致觀察，進(jìn)行大膽的推理想象，最后通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)驗(yàn)證，逐步修正并最終建立了生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型。

三、 模型方法應(yīng)用反思

在模型建構(gòu)教學(xué)中，教師應(yīng)注意貫徹以下兩點(diǎn)：

1. 課堂教學(xué)過程中，教師要切實(shí)落實(shí)課程目標(biāo)，深刻體會(huì)模型構(gòu)建的教育價(jià)值，幫助學(xué)生建立對(duì)模型構(gòu)建的正確的認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際操作中體會(huì)科學(xué)方法的嚴(yán)謹(jǐn)性，形成正確的科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度，達(dá)到在做中學(xué)的目的，最終培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和科學(xué)探究能力。

2. 運(yùn)用模型方法解決實(shí)際問題時(shí)要注意條件或作必要修正，注意把握引導(dǎo)性和開放性，堅(jiān)持讓學(xué)生自己唱主角。構(gòu)建模型的過程同其他的實(shí)驗(yàn)過程一樣，需在自己的摸索和探究過程中體會(huì)科學(xué)方法，從而真正提高學(xué)生構(gòu)建模型的能力。

教學(xué)中，模型構(gòu)建的教學(xué)已成為不可或缺的一部分。模型構(gòu)建的過程是培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的思維能力、實(shí)際操作能力、溝通合作能力的良好的渠道。而這些能力正是創(chuàng)造性思維、發(fā)散思維、直覺思維、形象思維、邏輯思維和辯證思維所具有的最基本的特征。模型構(gòu)建過程中，學(xué)生能獨(dú)立自覺地運(yùn)用所給問題的條件，尋求解決問題的最佳方案，在此過程中，學(xué)生成為了課堂的主人，在模型構(gòu)建的過程中，知識(shí)也逐漸生成。教學(xué)過程中，教師若能有效地利用模型方法，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)建立模型的方法，便可有效地幫助學(xué)生解決這一問題。因此教學(xué)過程中，教師需時(shí)刻謹(jǐn)記模型方法重要性，掌握模型的建立的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生使學(xué)生建立良好的應(yīng)用模型方法的能力并能將其運(yùn)用于生活和學(xué)習(xí)實(shí)際當(dāng)中。

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