模型构建在高中生物选考复习中的应用

模型构建在高中生物选考复习中的应用
浙江省新高考的模式是一考两用和灵活的考试模式，对于参加选考的学生希望一轮复习
第一次参加选考能取得满意的成绩。

生物选考的成绩提高难点主要体现在两个方面，一是学
考部分涉及内容面广，知识细而多；二是选考部分难度大，对能力要求高。

兼顾学考选考部
分都取得优秀的成绩才能保证选考总分具有优势，那么教师如何在新课授课结束后，对学生
进行有效的复习，实现在已有基础上的能力提升，使学生对知识的掌握做到知识广深兼顾？
笔者在教学中发现学生在学习生物中的困惑点是对生物的核心概念、重要定律和理论知识仅
是孤立的单独的理解，并没有把最核心的内容真正掌握，很难将知识与生活事实有机地结合
起来，应用知识的能力自然就显得薄弱些。

笔者依托市级公开课的机会，经过系列教学尝试，发现“模型构建”的选考复习模式，不仅使学生对相关生物知识本质有更深入的理解，也能提
高学生应用知识的能力。

一、模型
所谓“模型”，是指模拟原型的形式，是人们按照科学研究的特定目的，在一定的假设条
件下，用物质形式或思维形式再现原型客体的某种本质特征，诸如关于客体的某种结构（整
体的或部分的）、功能、属性、关系、过程等等。

模型一般分为物理模型、概念模型和数学
模型三种类型。

物理模型是以实物或图画形式直观地表达认识对象特征的模型。

如DNA分子双螺旋结构、生物膜流动镶嵌模型、细胞结构模式图等等。

概念模型是以文字表述来抽象概
括出事物本质特征的模型。

如用概念图的形式直观而形象地表示各概念之间的关系。

数学模
型是用来描述一个系统或其性质的数学形式。

如种群的指数增长和逻辑斯蒂增长曲线等等。

可见模型就是以简化的形式显示复杂的原型，舍弃原型中的次要细节、非本质因素，从而突
出本质特征。

二、模型构建及其教学实践
利用模型的方法解决问题，需先建立模型，简称生物建模。

所谓建模，就是要寻找变量
之间的关系，构建模型，然后依据模型进行推导、计算，做出预测。

学生通过模型构建能将
复杂的生命活动抽象化和具体化，有助于理解生命活动的复杂性，有利于培养透过现象解释
本质的洞察能力及简约、严密的思维品质，有助于培养学生的科学探究能力。

1.巧借物理模型，挖掘知识内涵。

心理学研究表明:人们能够较容易地记住图画,一个原
因是由于图画具有许多明显的特征,容易吸引别人的注意,进而被接受和编码；另一原因是,人
们对这些刺激同时使用了视觉和语义两种代码进行编码,利用两种代码表征,比仅仅使用一种
代码在提取时可利用的线索多,所以记忆效果更好。

例如，在“细胞膜的结构和功能”专题复习中，回顾知识的环节设计的模型构建活动的主题是绘制细胞膜的结构模型。

首先笔者提供细
胞膜结构模型中的基本元件（基本单位）即各种化合物，让学生构建其结构模型（图1）。

上课时，笔者先让学生猜一猜甲乙丙最可能代表哪三种化合物，再让学生画一画由这三种化
合物共同参与组成的某一结构模式图即细胞膜的物理模型。

借用物理模型的形象直观，将学
生对细胞膜结构模型的认识很直观地呈现于纸上，进一步地修正就显得很有针对性。

图1. 细胞膜的基本组件的物理模型
2.活用数学模型，提高思维能力。

数学语言如符号、图像等比物理模型更为简洁抽象,它
能将生物学知识化繁为简，变杂为序，有助于培养学生简约、严密的思维品质和系统性记忆
知识的能力。

例如，在“伴性遗传”的专题复习中，笔者通过罗列子代雌雄个体中显隐性的性
状分离比（表1），引导学生构建常染色体和X染色体上不同亲代组成的数学模型，并借此
提高学生的解题速度和准确率。

通过性状分离比的直观对比，学生感悟到将多对性状拆分为
一对和一对性状，再对比雌雄子代表现型，显隐性性状分离比等能快速确定显隐性及基因在
染色体上的位置，快速准找到切入点。

表1.常染色体和伴X染色体上亲代组合类型的性状分离比的数学模型
（注：性状分离比例为显性：隐性，且完全显性，不考虑致死）
3.精构概念模型，建立知识网络。

概念图是概念模型中的常见的类型之一。

概念图是对
某些概念之间的关系进行组织后图式化的表示方式。

概念图的构建过程可以梳理知识间的逻
辑关系，零散的知识系统化，形成知识网络。

例如：生物膜系统的概念图，笔者设计框架，
让学生填写关键词建立知识体系（图2）。

资料六：
图２. 生物膜系统的概念图
三、模型构建中需关注的问题
1.关注模型的主动构建。

模型构建的过程需要一定的时间，教师要留给学生充裕的时间，重视学生模型构建的过程，再在此基础上领悟模型知识和模型方法，提高应用能力。

笔者在
设计“DNA结构和复制”这一内容时，让学生主动去构建DNA结构的物理模型，模型构建过程
需要学生进行观察、归纳和演绎，通过亲身参与这样的活动，学生在探索思考中，体会到模
型构建的方法，获得成功的喜悦，获得认知水平的提升。

2.关注模型的变式转换。

生物学中的某些知识可以用多种模型进行模拟，如在伴性遗传
的复习中，无论是XY的同源区段上基因的遗传，还是XY的非同源区段上基因的遗传，都是
建立在XY型的性别决定的过程和遗传的染色体学说，通过数学模型、概念模型等模型变式
和转换，加深对知识的理解，同时让学生体会建立模型是解决问题的科学方法之一，树立生
物结构和功能相适应的生物学辩证观点。

所以，在模型建构教学过程中教师要引导学生构建
和运用本质模型，通过模型变式和转换形成多种模型，加深对知识的理解。

3.关注模型的动态发展。

随着科技的发展，模型始终处在不断“建构——解构——建构”的动态发展过程中，因而模型构建的教学也应是一个不断发展、修正与完善的过程，使学生认
识到模型是一个开放的动态体系。

像生物膜结构模型的建立就是一个不断发展、修正与完善
的过程，在二轮复习中可以提供多样的素材让学生更深刻体会到每一个新模型的出现都是对
原有模型的修正、完善和发展，也有助于学生认识到模型的建构本身需要经历检验和修正。

参考文献
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