木其日??

摘要：高中生物學(xué)在課堂中進(jìn)行的建模處理，最主要的目的就在于讓學(xué)生利用建立模型的具體方式，接觸到建模過程中的具體思維方式，領(lǐng)悟模型的方法，從而不斷強(qiáng)化生物學(xué)中的具體知識(shí)。在高中進(jìn)行生物學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生會(huì)不斷接觸到各式各樣的模型，包括物理模型、數(shù)學(xué)模型、概念模型等，對(duì)模型構(gòu)建的方式有著很大的幫助和見解。文章就對(duì)如何進(jìn)行科學(xué)有效的建模以及建模的具體好處做出了分析。

關(guān)鍵詞：高中生；生物；建模；方法；新課程；探討

一、 前言

學(xué)會(huì)建構(gòu)簡(jiǎn)單的模型，是高中課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于高中生能力和思維的一個(gè)最基礎(chǔ)的要求和方式。在高中的生物學(xué)習(xí)過程中，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。這一系列的操作，最大的價(jià)值就在于幫助學(xué)生接觸建模思想，領(lǐng)悟模型方法，從而將有關(guān)生物學(xué)的概念進(jìn)行有效的鞏固。

二、 生物建模的優(yōu)勢(shì)

1. 建構(gòu)物理模型，使知識(shí)形象化、直觀化

采用實(shí)物或者是圖像的方式，可以對(duì)抽象的事物進(jìn)行一個(gè)具體的刻畫，這就是物理模型最主要的特征。教材中最為經(jīng)典以及高中階段學(xué)生接觸最多的就是DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。在教學(xué)的過程中，讓學(xué)生自己動(dòng)手，組裝出細(xì)胞的模型，教材中沒有指定有一些固定的材料，沒有說明具體的操作流程和規(guī)范守則，這給學(xué)生的發(fā)揮留出了無限的空間，同時(shí)也給教師的教學(xué)過程帶來了很大的發(fā)展。當(dāng)學(xué)生完成了對(duì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能的簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)之后，就可以采用課外小組的形式，幫助學(xué)生分別對(duì)動(dòng)植物的細(xì)胞進(jìn)行學(xué)習(xí)和制作。當(dāng)學(xué)生完成了上述的步驟后，就需要在課堂上以小組為單位，將模型的每一個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的解釋，并且說明所選材料代表的結(jié)構(gòu)，以及選取這些材料的原因和這些結(jié)構(gòu)的作用。在制作模型的過程中可以讓其他的同學(xué)對(duì)其進(jìn)行指正和幫助。這樣就有助于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)細(xì)胞這一微生物微觀結(jié)構(gòu)的直觀理解，對(duì)相關(guān)的理論知識(shí)有更深入的了解和認(rèn)識(shí)，從而可以不斷刺激學(xué)生的求知欲望。

通過在課堂上進(jìn)行模型構(gòu)建，可以使學(xué)生的積極性以及主動(dòng)性達(dá)到最大限度的發(fā)揮，讓學(xué)生按照自己發(fā)散的思維方式，自主動(dòng)手，相互協(xié)作，從而在實(shí)際工作的過程中，將細(xì)胞整體內(nèi)容的科學(xué)、環(huán)保、準(zhǔn)確等原則，將細(xì)胞結(jié)構(gòu)的具體內(nèi)容，以及功效得到很好的理解，最后可以體驗(yàn)成功的快樂，將細(xì)胞這一章的知識(shí)充分理解和消化，構(gòu)建好自己的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，將抽象的知識(shí)不斷豐富活化。生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型、DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型等理論課程，在生物學(xué)的理論領(lǐng)域內(nèi)都可以得到很好的運(yùn)用，同時(shí)也都收到了較好的成效。

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

概念模型指的是用文字的方式將原來較為抽象的模型進(jìn)行復(fù)述和建模。目前在我國(guó)的高校中存在著較多的此類問題：課本中的一些單一的知識(shí)點(diǎn)都能熟記并且掌握得較好，但是在做一些綜合性較強(qiáng)的題目時(shí)，卻總是無從下手，最根本的原因還是在于沒有辦法將知識(shí)點(diǎn)較好地串聯(lián)起來。而采用模型的方式，就可以將這一問題進(jìn)行較好的處理。在實(shí)際的生物教學(xué)中，課程的質(zhì)量很大程度上取決于老師是否可以把知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行較好的闡述和歸納。實(shí)際上，在復(fù)習(xí)課上，按照已有的知識(shí)點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行歸納總結(jié)，并且構(gòu)建好一套完整的方案，這樣構(gòu)建模型，可以較好地幫助學(xué)生將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行融會(huì)貫通，從而收到我們所需要的學(xué)習(xí)效果。生物教學(xué)的最終目的就是將生命運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行分析和闡述，而生命運(yùn)動(dòng)在自然界中，是最復(fù)雜的一種運(yùn)動(dòng)方式，只有把這些內(nèi)容都放入到一個(gè)完整的系統(tǒng)中，才可以有助于學(xué)生對(duì)其進(jìn)行充分的掌握和了解。所以在進(jìn)行生物教學(xué)的過程中，就需要將教學(xué)的思路進(jìn)行一個(gè)完整的貫穿，從而可以幫助學(xué)生從宏觀的角度去把握知識(shí)點(diǎn)和掌握知識(shí)點(diǎn)，將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的串聯(lián)做到位，從而起到事半功倍的較好的效果。

3. 建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，揭示問題本質(zhì)

數(shù)學(xué)模型指的是利用數(shù)學(xué)的形式對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的性質(zhì)進(jìn)行描述，較為常見的是有絲分裂過程中DNA的變化曲線，酶的活性隨pH變化而變化的曲線，以及一些較為常見的比例系數(shù)的關(guān)系等等。數(shù)學(xué)模型在構(gòu)建的過程中，主要分為以下幾個(gè)常見的步驟：首先要對(duì)研究的對(duì)象進(jìn)行觀察，在提出合理的問題后，進(jìn)行有效的假設(shè)，最后再對(duì)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，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)再進(jìn)行后續(xù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，來證明自己前期的建模和假設(shè)的準(zhǔn)確性。在實(shí)際上課的過程中，較常見的教材有《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》模塊《種群數(shù)量的變化》，里面所提到的“建構(gòu)種群數(shù)量增長(zhǎng)的模型”，教師可以采用引導(dǎo)的方式，幫助學(xué)生建立起Nn=2n的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)之上完成圖表的繪制，建構(gòu)理想狀態(tài)下“J”型種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型

Nt=N0λt。用此方式可以對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力起到很大的幫助，同時(shí)將知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通，對(duì)于學(xué)生培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S意識(shí)，起到了很大的促進(jìn)作用。通過不斷更新數(shù)學(xué)模型，可以幫助學(xué)生更好地掌握知識(shí)，也可以讓學(xué)生知道，生物中的一些常見的知識(shí)點(diǎn)，也是可以用數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行解釋的，很好地鍛煉了學(xué)生的思維能力和意識(shí)。

三、 生物學(xué)新課程中生物建模的方式

1. 建立生物模型的概念

模型指的是利用對(duì)目前的分析來獲得成果的機(jī)理，將一切影響較大的因素進(jìn)行吸收，把一些不重要的因素進(jìn)行省略的方式，將自然現(xiàn)象最大化地形象化。生物教學(xué)的最終目的就是將生命運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行分析和闡述，而生命運(yùn)動(dòng)在自然界中，是最復(fù)雜的一種運(yùn)動(dòng)方式，只有把這些內(nèi)容都放入到一個(gè)完整的系統(tǒng)中，才可以有助于學(xué)生對(duì)其進(jìn)行充分的掌握和了解。模型最主要的特點(diǎn)就是直觀和抽象，可以幫助學(xué)生較好地掌握一些知識(shí)點(diǎn)，也為學(xué)生的認(rèn)知指明了一條道路和方向。

2. 正確對(duì)生物模型進(jìn)行分類

高中在進(jìn)行生物課程的建模中，主要涵蓋了一下幾個(gè)方面。

天然模型：指的是在生物的課堂上，利用動(dòng)植物的實(shí)體進(jìn)行建模的方式。例如：細(xì)胞的結(jié)構(gòu)主要涵蓋了細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核。利用核桃就可以較好地闡述這一結(jié)構(gòu)，果皮可以當(dāng)做是外部的細(xì)胞膜，果肉可以當(dāng)做是細(xì)胞質(zhì)，果核與細(xì)胞核比較類似，其中涵蓋了核膜和核仁。endprint

物理模型（人工模型）：指的是利用專業(yè)人士制作的實(shí)物模仿品。例如，沃森和克里克制作的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型就可以與概念的模型進(jìn)行較好的結(jié)合：通過對(duì)大量具體現(xiàn)象的不斷分析，可以用文字和符號(hào)將需要表達(dá)的對(duì)象進(jìn)行較好的管理和結(jié)合。例如，用光合作用圖就可以將光合作用的機(jī)理和過程進(jìn)行完美的闡述。

數(shù)學(xué)模型：數(shù)學(xué)模型指的是將研究的對(duì)象確定為一些生物學(xué)中的具體概念，在此基礎(chǔ)之上，綜合用數(shù)學(xué)方程式、關(guān)系式、曲線圖等將其進(jìn)行較好的表達(dá)，在后期做出相應(yīng)的假設(shè)和證明。例如，細(xì)菌繁殖N代以后的數(shù)量Nn=2n、種群的數(shù)量變化等。

3. 將計(jì)算機(jī)與生物學(xué)模型方法相結(jié)合

計(jì)算機(jī)技術(shù)使生物數(shù)學(xué)模型直觀、直觀、高效，解釋性更強(qiáng)，同時(shí)也具備了較好的判斷和預(yù)測(cè)等重要功能。例如，在有絲分裂過程中，DNA數(shù)目和染色體數(shù)目的曲線，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的完成下，就可以幫助學(xué)生們進(jìn)行較好的學(xué)習(xí)和理解，大大提高了教學(xué)的效率。除此以外，還需要確立生物模型的正確教學(xué)價(jià)值。模型是學(xué)習(xí)生物知識(shí)的一種極為重要的輔助手段。掌握建立模型的方法，不僅能更全面地理解科學(xué)知識(shí)，對(duì)于學(xué)生的思維也是一種鍛煉。生物模型可以使生物理論與學(xué)習(xí)的實(shí)踐方式相結(jié)合，既體現(xiàn)了生物知識(shí)的科學(xué)性，也通俗易懂，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。模型本身屬于一個(gè)不斷探索的過程，學(xué)生需要設(shè)置自己的對(duì)象，運(yùn)用科學(xué)知識(shí)，同時(shí)選擇合適的方式來檢查模型是否符合實(shí)際，分析和解決有關(guān)生物學(xué)的問題。

在生物學(xué)科中進(jìn)行構(gòu)建模型的思維不斷滲透于宣傳，經(jīng)過后期的簡(jiǎn)化之后，模型可以用極為簡(jiǎn)單明了的方式，幫助學(xué)生掌握生物知識(shí)，不僅能使學(xué)生了解生物不單單屬于自然科學(xué)的一種，也可以用來構(gòu)建一個(gè)與生物思維相結(jié)合的模型，生物學(xué)可以用來解決實(shí)際的生活問題，可以使學(xué)生的知識(shí)產(chǎn)生不斷的遷移，從而起到了舉一反三的效果。在高中生物教學(xué)中，教師通過建立一些有效的模型，在培養(yǎng)學(xué)生相對(duì)較強(qiáng)的邏輯意識(shí)的過程中，可以培養(yǎng)他們的科學(xué)意識(shí)，有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行充分的掌握和了解?？傊⒔Ｊ翘岣邔W(xué)生學(xué)習(xí)效率，提高生物教學(xué)的一種必要的手段和方式。

四、 結(jié)束語

模型構(gòu)建已經(jīng)是目前高中生物教學(xué)過程中的一項(xiàng)極為關(guān)鍵的方式了，高中生物建模最主要的目的就在于讓學(xué)生利用建立模型的具體方式，學(xué)會(huì)建構(gòu)簡(jiǎn)單的模型。模型構(gòu)建和理解是學(xué)生理解和掌握生物學(xué)知識(shí)，應(yīng)用有效工具建構(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。所以可以知道，模型的構(gòu)建在高中生物中起到了極為關(guān)鍵的作用，高中生物教師要在意識(shí)到此點(diǎn)基礎(chǔ)上，將建模的意識(shí)主動(dòng)運(yùn)用到教學(xué)的過程中。

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作者簡(jiǎn)介：木其日，內(nèi)蒙古霍林郭勒市第三中學(xué)。endprint