鐘明聲

(廣東省河源市龍川縣實(shí)驗(yàn)中學(xué) 廣東 龍川 517300)

作為一門與實(shí)踐聯(lián)系緊密的自然科學(xué)學(xué)科，生物學(xué)科中來源于實(shí)踐中的某些原理、規(guī)律、數(shù)據(jù)往往較為復(fù)雜，而學(xué)生又往往不可能在親身實(shí)踐中去學(xué)習(xí)知識，這種情況下，模型方法就成為生物教學(xué)中重要的教學(xué)方法。本文擬結(jié)合實(shí)例就高中生物模型的制作與相關(guān)教學(xué)進(jìn)行具體探討，冀對相關(guān)教學(xué)工作者有所助益。

1.高中生物模型構(gòu)建與制作概述

通常來說，模型是人們?yōu)榱四撤N特定的目的而對認(rèn)識對象所作的一種簡化的概括性的描述，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)。大體而言，高中生物模型可分為物理模型、數(shù)學(xué)模型與概念模型三類。物理模型主要是以實(shí)物或圖畫形式直觀表達(dá)認(rèn)識對象特征，較有代表性如DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型等。數(shù)學(xué)模型一般用以描述某個(gè)特定系統(tǒng)及其性質(zhì)，如J型變化曲線、酶活性受溫度(PH值)影響示意圖等。概念模型則指運(yùn)用語言、符號和圖形等形式，對真實(shí)世界系統(tǒng)信息進(jìn)行抽象與簡化，最具代表性的即為概念圖與圖解式解釋模型。模型方法是高中生物新課標(biāo)重視的科學(xué)研究方法之一，其鮮明優(yōu)勢就在于“化抽象為形象，化內(nèi)隱為直觀”，從而促進(jìn)學(xué)生的理解和認(rèn)知。以下，我們結(jié)合幾個(gè)具體案例來詳細(xì)探討高中生物模型制作與教學(xué)。

2.例談高中生物模型制作與教學(xué)

這里擬以生態(tài)系統(tǒng)模型制作與相關(guān)教學(xué)作為具體案例。生態(tài)系統(tǒng)模型屬于上文中所說的物理模型，是高中生物中最重要和最有代表性的模型之一，其構(gòu)建通常是通過制作生態(tài)瓶達(dá)成的。生態(tài)瓶的直觀性與生動(dòng)性確保了生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)容學(xué)習(xí)情境的有效性，從而促進(jìn)學(xué)生更好地掌握生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特征，并對自然界生態(tài)平衡形成更為深刻的認(rèn)識。一般而言，該模型的制作與教學(xué)可按下述流程進(jìn)行：

2.1 方案設(shè)計(jì)。方案設(shè)計(jì)階段一般可分為提出問題、猜想驗(yàn)證和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三步，具體為：提出問題(引導(dǎo)學(xué)生思考并明確所設(shè)計(jì)的生態(tài)瓶模擬的是哪種生態(tài)系統(tǒng)。在高中階段通常用生態(tài)瓶來模擬微型生態(tài)系統(tǒng))；猜想假設(shè)(引導(dǎo)學(xué)生猜想假設(shè)“生態(tài)瓶中的生物能穩(wěn)定生活幾天”)；確定實(shí)驗(yàn)步驟(確定實(shí)驗(yàn)的基本流程與步驟，即“制作生態(tài)缸、觀察生態(tài)缸穩(wěn)定性、驗(yàn)證假設(shè)、得出結(jié)論”)。

2.2 材料用具準(zhǔn)備。方案設(shè)計(jì)到位后，首先是材料用具的確定，主要包括：礦泉水瓶；瓶蚯蚓8到10條，蝸牛5到7只，小烏龜2到3只，小魚2到3條；浮萍、水草、蕨類植物和一些低矮雜草，仙人掌或仙人球2到3株；沙土8到10克，小石子足量，含腐殖質(zhì)較多的花土(或水底淤泥)40到50克；足量的自然水域的水或放置24小時(shí)以上的自來水。

2.3 動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。材料用具備齊后，即進(jìn)入正式的實(shí)驗(yàn)流程，如下表所示：

需要強(qiáng)調(diào)的是，在模型制造與教學(xué)過程中，教師要注重對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)點(diǎn)撥，使學(xué)生掌握重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，消除疑點(diǎn)，切實(shí)參與進(jìn)實(shí)驗(yàn)過程，并獲得深刻體驗(yàn)，從而更好地掌握生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特征，并對自然界生態(tài)平衡形成更為深刻的認(rèn)識。就該模型的制作與教學(xué)而言，需要注意的地方主要有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求和生態(tài)瓶穩(wěn)定性觀察與分析：

(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求：首先，生態(tài)瓶要保證密封性，以排除外界生物或非生物因素的干擾；其次，生態(tài)瓶中放入的動(dòng)植物包括要有較強(qiáng)的生活力，且包括生產(chǎn)者、消費(fèi)者與分解者，以確保生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的順利進(jìn)行，并在一定時(shí)期內(nèi)較為穩(wěn)定；再次，生態(tài)瓶必須是透明的，這既是為了保證光合作用的順利進(jìn)行和，也是為了便于觀察；最后，生態(tài)瓶不可太大，礦泉水比較合適，瓶中的水量不要太多也不要太少，一般占整個(gè)瓶體積的三分之二到四分之三之間，這是主要是使瓶內(nèi)儲備一定量的空氣，同時(shí)也便于實(shí)驗(yàn)操作。

(2)生態(tài)瓶穩(wěn)定性觀察與分析：穩(wěn)定性的觀察和分析方面，主要是通過觀察生態(tài)瓶中動(dòng)植物的生活情況、水質(zhì)變化、基質(zhì)變化等來判斷和分析生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。需要特別注意的是，因?yàn)樯鷳B(tài)瓶只是十分簡單的生態(tài)系統(tǒng)，自我調(diào)節(jié)能力極差，故穩(wěn)定性的抵抗力很低，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性很容易受各種因素影響而受到破壞，因此生態(tài)瓶內(nèi)的動(dòng)植物僅能保持一定時(shí)間的活性，在實(shí)驗(yàn)中要注意抓住有效實(shí)驗(yàn)時(shí)間，充分利用模型。

綜上所述，本文首先高中生物模型構(gòu)建與制作進(jìn)行了簡要概述，而后詳細(xì)探討了生態(tài)系統(tǒng)模型的制作與相關(guān)教學(xué)。在實(shí)際教學(xué)中，高中生物教師要重視模型方法，并對其加以積極探索和深入總結(jié)，以期達(dá)到“以模型，促教學(xué)”的目的。本文拋磚引玉，尚盼有識者指教。