張立敏

（泉州市培元中學(xué)，福建 泉州 362000）

在高中階段，學(xué)生需要掌握成體系化的生物知識(shí)以及科學(xué)的生物素養(yǎng)，建模思想的出現(xiàn)可以幫助學(xué)生探究生物學(xué)的核心概念，尋找事物最本質(zhì)的聯(lián)系，并利用模型的方法對所得的知識(shí)進(jìn)行整理回顧。生物建模可以運(yùn)用數(shù)形結(jié)合的思想，將數(shù)學(xué)曲線融入到生物概念的展示中，表示生物在不同時(shí)期的變化；還可以利用數(shù)學(xué)中排列和組合的知識(shí)分析生物的遷移；利用歸納建立生物現(xiàn)象之間的規(guī)律和聯(lián)系。在進(jìn)行具體的教學(xué)時(shí)，教師需要根據(jù)實(shí)際生物內(nèi)容選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ?，幫助學(xué)生獨(dú)立尋找生物學(xué)學(xué)習(xí)思路，探究生命的本質(zhì)。

一、生物教學(xué)中建模思想的運(yùn)用方式

（一）挖掘教材中的建模素材

生物教材中按照性質(zhì)可以分為生物概念教學(xué)和生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分，這兩部分中都可以運(yùn)用建模思想對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)。首先，生物概念是學(xué)生難以理解的生物內(nèi)容，部分學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)需要通過機(jī)械性記憶的方式進(jìn)行掌握，建模思想的加入，可以運(yùn)用數(shù)學(xué)工具將其中的重要名詞進(jìn)行提煉，把生物的概念轉(zhuǎn)化為形象的數(shù)學(xué)模型和物理模型。通過提問、探究、驗(yàn)證等環(huán)節(jié)對模型的合理性進(jìn)行解答，提高學(xué)生解決問題的方式和效率，并對學(xué)生的分析、推理能力進(jìn)行綜合運(yùn)用，運(yùn)用模型來表述教材中的生物學(xué)概念。建模不僅需要對模型本身進(jìn)行探索，還需要學(xué)生根據(jù)生物概念建立起來的模型推出生物本質(zhì)的發(fā)展規(guī)律，將學(xué)生的知識(shí)進(jìn)行擴(kuò)充，促進(jìn)學(xué)生對概念的精細(xì)加工。而生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中建模思想可以幫助學(xué)生調(diào)動(dòng)多種感官，例如可以對實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；對實(shí)驗(yàn)中的變量和定量進(jìn)行模型控制。既要培養(yǎng)學(xué)生對信息的分析處理能力，又要培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力。在學(xué)習(xí)分子與細(xì)胞中，教師可以挖掘教材中的細(xì)胞特點(diǎn)以及分子結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)、糖類以及細(xì)胞中其他的含量結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型，幫助學(xué)生對比生物體的元素，建立分子與細(xì)胞的核心關(guān)系。

（二）重視學(xué)生建模意識(shí)的培養(yǎng)

建模思想更倡導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，因此，教師需要重視對學(xué)生建模意識(shí)的培養(yǎng)，讓學(xué)生通過小組合作、獨(dú)立探索等方式，自主體驗(yàn)生物概念或?qū)嶒?yàn)的推理過程，培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)生命現(xiàn)象時(shí)的理性思維。首先，教師可以幫助學(xué)生梳理總結(jié)腦海中已有的生物學(xué)知識(shí)，教授學(xué)生繪制模型的方法，利用多媒體、教材內(nèi)容等豐富建模形式，調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)建模的意識(shí)。同時(shí)利用數(shù)學(xué)和物理的方法，尋找學(xué)生能夠利用的特定工具，為學(xué)生創(chuàng)造建模的條件，幫助學(xué)生展開情境下的生物探究。教師可以在學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，與學(xué)生進(jìn)行深入交流，參與到學(xué)生探究生物規(guī)律的過程中，為其提供具體的建模指導(dǎo)。例如可以通過問題設(shè)置、情感調(diào)動(dòng)等帶動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。例如在學(xué)習(xí)遺傳與變異一章時(shí)，教師可以通過設(shè)置問題“一對健康的夫婦生有一個(gè)患病兒童，該婦女與健康男子再婚的孩子生病的幾率是？”讓學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)中的概率問題，對其進(jìn)行計(jì)算，得出遺傳幾率。同時(shí)，教師需要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)計(jì)算的過程模擬基因變化的模型，提高學(xué)生對相關(guān)題型的歸納總結(jié)。

（三）指導(dǎo)學(xué)生完善建模方法

無論是物理模型還是數(shù)學(xué)模型，其都對學(xué)生的邏輯思維能力具有良好的提升作用。因此，教師需要通過實(shí)物、圖表，辨析等方式引導(dǎo)學(xué)生將生物知識(shí)直觀的轉(zhuǎn)化成模型。同時(shí)利用學(xué)生的個(gè)性習(xí)慣完成生物知識(shí)的正向遷移，教師在指導(dǎo)學(xué)生完善建模方法之前，需要幫助學(xué)生選擇適合的模型，然后通過對實(shí)例的練習(xí)，使學(xué)生在不改變原有的生物學(xué)結(jié)構(gòu)上將生物經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到模型中，充實(shí)模型內(nèi)容。另外，可以通過將模型放置在新的生物知識(shí)要素中，調(diào)整原有的模型結(jié)構(gòu)，將其總結(jié)概括，形成新的高級(jí)生物模型，實(shí)現(xiàn)學(xué)生腦海中生物知識(shí)的層次性發(fā)展。例如在學(xué)習(xí)細(xì)胞呼吸時(shí)，教師可以在學(xué)生建立的能量模型之上，繪制有氧呼吸的三個(gè)階段模型，讓學(xué)生探索每個(gè)階段的方程式和酶的作用，使學(xué)生對供能和供原料有一個(gè)深入了解。

（四）結(jié)合生物學(xué)史及實(shí)驗(yàn)活動(dòng)

生物學(xué)史和物理學(xué)歷史、數(shù)學(xué)史有著不可分割的關(guān)系，因此，在培養(yǎng)學(xué)生建模能力之前，教師需要幫助學(xué)生了解生物學(xué)歷史中與物理、數(shù)學(xué)有關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，利用科學(xué)家對生物本質(zhì)的研究過程中提出的結(jié)論與物理和數(shù)學(xué)進(jìn)行整合，將探索的問題進(jìn)行抽象化轉(zhuǎn)變，對生物學(xué)中反應(yīng)物體本質(zhì)的物質(zhì)、實(shí)驗(yàn)的過程以及假想進(jìn)行論證。教學(xué)過程中教師需要對生活中的生物現(xiàn)象進(jìn)行再加工，再結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)，彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膮⒄詹蛔?，利用模擬模型簡化學(xué)生在解決實(shí)際問題時(shí)的難度，幫助學(xué)生輕易理解生物知識(shí)。教師可以利用數(shù)據(jù)分析和實(shí)驗(yàn)步驟建立抽象型的模型結(jié)構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生利用數(shù)學(xué)的關(guān)系圖、物理中的物質(zhì)模型選擇解題思路。例如教師可以把達(dá)爾文的進(jìn)化論引入《基因突變與重組》中，讓學(xué)生用基因突變的概念對其原因進(jìn)行分析，并搜集達(dá)爾文的相關(guān)實(shí)驗(yàn)資料，探討基因突變的過程，將其用圖表的形式分小組繪制出基因變化的過程，再整合成正確的順序。

生物學(xué)科最重要的是要總結(jié)各種生物現(xiàn)象的一般規(guī)律，因此，其結(jié)合數(shù)學(xué)和物理工具可以很好的培養(yǎng)學(xué)生的理性思維。但由于建模思想需要教師廣泛熟知物理和數(shù)學(xué)知識(shí)，因此十分考驗(yàn)教師的教學(xué)能力，教師需要再掌握基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)用科學(xué)的建模思想，將課堂打造成開放性的探究場所，幫助學(xué)生通過模型尋求思路，主動(dòng)思考生物的價(jià)值。