何小微

摘 要：《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》明確指出：“了解建構(gòu)生物模型的科學(xué)方法以及學(xué)會(huì)在科學(xué)研究中應(yīng)用，是培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)素質(zhì)的重要手段?！苯?gòu)生物模型不僅有助于學(xué)生加深對(duì)核心知識(shí)的理解，而且有利于學(xué)生將所學(xué)的新知識(shí)構(gòu)建成完整的知識(shí)體系，通過模型建構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的建模思維和建模能力，使學(xué)生獲得生物學(xué)的基本事實(shí)、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎(chǔ)知識(shí)。

關(guān)鍵詞：建構(gòu)模型；生物學(xué)方法；模型

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(jiǎn)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)。高中生物教學(xué)中常用的模型主要有三種：概念模型、數(shù)學(xué)模型和物理模型。生物學(xué)習(xí)中通過模型建構(gòu)正是幫助學(xué)生化抽象為形象，化復(fù)雜為簡(jiǎn)單的有效方法，能有效幫助學(xué)生克服在解題過程中碰到的知識(shí)點(diǎn)繁雜和邏輯分析困難等問題。

一、建構(gòu)概念模型，化復(fù)雜為簡(jiǎn)單，深入理解知識(shí)

概念模型是對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)化的定性描述，用于表示系統(tǒng)組成和相互關(guān)系。在生產(chǎn)生活中，模型可以是工具，定量評(píng)價(jià)，預(yù)測(cè)，檢驗(yàn)研究對(duì)象中特征因素的變化，解決有關(guān)的生物學(xué)問題。

例如：《能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)》是浙科版必修3第六章第三節(jié)的內(nèi)容，能量流動(dòng)的學(xué)習(xí)是生態(tài)系統(tǒng)中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，能量流動(dòng)為什么具有逐級(jí)遞減的特點(diǎn)？減少的能量哪里去了呢？這些是學(xué)生經(jīng)常面對(duì)的問題，所以在教學(xué)過程中先對(duì)某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量進(jìn)行分析，再利用模型構(gòu)建的形式，將復(fù)雜的知識(shí)簡(jiǎn)單化。如：生產(chǎn)者所同化的能量有哪些去路？生產(chǎn)者的同化量中的哪些能量可被分解者或下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)利用呢？當(dāng)上一營(yíng)養(yǎng)的物質(zhì)和能量被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲取時(shí)，這些物質(zhì)和能量是否全部轉(zhuǎn)化為下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量？同化量與攝入量之間具有什么關(guān)系？如何將兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量聯(lián)系在一起？一步步地引導(dǎo)學(xué)生去思考如何將同化量更具體化，明確化，從多角度、多方向去分析問題，質(zhì)疑問難，主動(dòng)探索知識(shí)規(guī)律，從而獲取知識(shí)，提高能力。學(xué)生進(jìn)行探索，構(gòu)建出完整的模型：

完整的知識(shí)體系模型便于學(xué)生理解，學(xué)生隨著年齡的增長(zhǎng)，對(duì)生物知識(shí)的了解逐漸增多，越來越善于使用適當(dāng)?shù)牟呗詠硖幚砩镄畔ⅲ麄冎饾u意識(shí)到理清各種因素之間的關(guān)系對(duì)解決生物問題的重要作用，從而構(gòu)建恰當(dāng)?shù)哪Ｐ?。而作為教師，我們必須隨時(shí)了解學(xué)生已經(jīng)具備了哪些構(gòu)建生物模型所需要的技能，并引導(dǎo)他們正確地建構(gòu)、應(yīng)用生物模型。

二、建構(gòu)物理模型，化抽象為形象，將微觀變宏觀

物理模型是指以實(shí)物或圖畫形式直觀地表達(dá)認(rèn)識(shí)對(duì)象特征的模型，其特點(diǎn)是形象、直觀，能夠模擬客觀事物的某些功能與性質(zhì)。模型建立的特點(diǎn)是提供一定的指導(dǎo)由學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦建構(gòu)模型，能力目標(biāo)是讓學(xué)生領(lǐng)悟和運(yùn)用建構(gòu)模型的方法。例如浙科版必修2《遺傳與進(jìn)化》第三章第2節(jié)《DNA的分子結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)》中有個(gè)學(xué)生活動(dòng)——“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”，教材中描述的DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)雖然很美觀，但學(xué)生缺乏感性認(rèn)識(shí)，因此，學(xué)生親身體驗(yàn)?zāi)M制作“DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)”的立體結(jié)構(gòu)模型有助于在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件下讓DNA變“微觀”為“宏觀”，從而更好地構(gòu)建學(xué)生完整的知識(shí)體系。在教學(xué)過程中，教師通過多個(gè)資料，逐步引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)單個(gè)脫氧核苷酸，脫氧核苷酸單鏈，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。

在建構(gòu)該模型的過程中，學(xué)生能夠感悟DNA分子結(jié)構(gòu)建立過程中的科學(xué)探索精神和思維方法，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力及合作探究能力。

三、建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，揭示問題本質(zhì)

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，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(zhǎng)素濃度的反應(yīng)曲線等。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。通過建構(gòu)數(shù)學(xué)模型可以對(duì)生命現(xiàn)象進(jìn)行量化，以數(shù)量關(guān)系描述生命現(xiàn)象，再運(yùn)用邏輯推理、求解和運(yùn)算等達(dá)到對(duì)生命現(xiàn)象進(jìn)行研究的目的。在建構(gòu)過程中，使學(xué)生能從現(xiàn)象中揭示出本質(zhì)和規(guī)律，可以培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理與綜合的能力，便于學(xué)生迅速地理解新知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率。

總之，建立模型在高中生物研究中是很重要的方法和能力，教師在生物教學(xué)中運(yùn)用模型建構(gòu)的方法，不僅便于分析和解決有關(guān)生物學(xué)問題，而且能有效提高學(xué)生的生物科學(xué)素質(zhì)，并能帶動(dòng)、整合他生物科學(xué)方法教育的實(shí)施。

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