(精心整理)模型建构在高中生物教学中的应用

模型建构在高中生物教学中的应用

模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。

一、关于模型的形式或种类，不同论著中的说法有所相同。人教版新教材中模型有三种，其含义如下：物理模型是指以实物或图画形式直观地表达认识对象特征的模型，如人工制作或绘制的DNA分子双螺旋结构模型、真核细胞三维结构模型等；概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物本质特征的模型，如对真核细胞结构共同特征的文字描述、光合作用过程中物质和能量的变化的解释、达尔文的自然选择学说的解释模型等；数学模型是指用来描述一个系统或它的性质的数学形式，如“J”型种群增长的数学模型Nt=N0λt、有丝分裂过程中DNA含量变化曲线、酶的活性随pH变化而变化的曲线、同一植物不同器官对生长素浓度的反应曲线、孟德尔豌豆杂交实验中9：3：3：1的比例关系等。应该指出，物理模型既包括静态的结构模型，如真核细胞的三维结构模型、细胞膜的流动镶嵌模型等；又包括动态的过程模型，如教材中学生动手构建的减数分裂中染色体变化的模型、血糖调节的模型等。

二、模型建构的意义及教学应用

模型的方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是以简化和直观的形式来显示复杂事物或过程的手段。在生物学教学中，如果能在教师的引导下，让学生在一定的情境中通过自己动手，建构相关模型来学习生物学知识，将会非常有利于学生对相关知识的掌握。在模型建构教学活动中，是以学生为主体，以建构模型为主线，让学生去探索、交流和学习，注重学习过程的主动性和积极性，而学生一旦掌握了模型建构的方法，也就掌握了一种科学研究的方法，这正符合新课改理念。

下面就以教材中介绍的三种模型在具体的教学活动中的应用为例，展示模型建构的实际意义。

1.建构概念模型，梳理知识间内在关系

建构概念模型可以使学生深入理解基础知识，辨析知识点之间的联系与区别，使知识结构化，同时有利于培养学生的归纳、概括和语言表述能力。

人教版《遗传与进化》模块中，在《现代生物进化理论的由来》一节，教材借助一个理论模型来介绍达尔文的自然选择学说（见下图）。

该模型展示了过度繁殖、生存斗争、遗传变异和适者生存等自然选择学说核心内容的相互关系，但出于让学生详细了解该学说的目的，该模型的内容相对较多，各观点之间的关系不明朗，不易于学生理解掌握。在讲授该部分内容时，让学生分组讨论，尝试重新建构该学说的理论模型，学生经讨论后建构了一个新的模型（见上图），新模型内容简单，各观点间的相关关系明了，易于掌握。

平时培养学生树立相关概念之间的关系，为高考复习的有效性奠定了基础。

2. 建构物理模型，使知识形象化、直观化

如人教版《遗传与进化》模块中的《DNA分子的结构》一节，重在引导学生模仿科学家建立DNA结构的模型。在教学中首先由教师引导学生复习DNA分子的组成单位——脱氧核糖核苷酸及其结构组成，然后分发碱基、磷酸和脱氧核糖模型，由学生分组建构4种脱氧核糖核苷酸的模型，随后建构多脱氧核苷酸长链模型，在此过程中教师提示脱氧核苷酸之间靠3ˊ-5ˊ磷酸二酯键连接，并纠正学生的错误。之后教师引导学生阅读教材中P47-P48的阅读材料，知道当时沃森和

克里克据DNA衍射图谱推算出DNA分子应呈双螺旋结构，让学生继续建构模型。最后再引导学生从材料中得到

“DNA中碱基A与T配对，G与C配对”的信息，让学生修改完成模型。在建构该模型的过程中，使学生能够感悟DNA分子结构建立过程中的科学探索精神和思维方法，同时培养了学生的创新思维能力及合作探究能力。

3. 建构数学模型，揭示问题本质

数学模型建构的一般步骤为：观察研究对象，提出问题→提出合理的假设→根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达→通过进一步的实验或观察等对模型进行检验或修正。在教学中可以以人教版《稳态与环境》模块《种群数量的变化》一节中“建构种群数量增长的模型”为例，引导学生建构出Nn=2n 的数学模型，然后再画出曲线图，在此基础上建构理想状态下“J”型种群增长的数学模型Nt=N0λt，以此锻炼学生建构数学模型的能力。

数学模型有多种形式，如数学等式或不等式（用字母、数字和其他数学符号构成）、曲线图（如右图所示）、数学集合图示、数学比例式（孟德尔杂交试验中的3：1，9：3：3：1，1：1：1：1）等，在教学过程中，可据需要灵活运用。

通过建构数学模型可以对生命现象进行量化，以数量关系描述生命现象，再运用逻辑推理、求解和运算等达到对生命现象进行研究的目的。在建构过程中使学生能从现象中揭示出本质和规律，可以培养学生的分析、推理与综合的能力，便于学生迅速地理解新知识，提高学习效率。

总之，模型的建构改变了传统的教学方式，加强了师生间的互动，充分发挥了学生的主观能动性，在新授课、复习课、习题课中都可以灵活使用，能起到事半功倍的效果。