模型建构在高中生物新课程教学中的应用

浅析模型建构在高中生物新课程教学中的应用

《普通高中生物课程标准》有三个知识目标，首个知识目标指出：“获得生物学基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识，知道生物科学和技术的主要发展方向和成就，知道生物科学发展史上的重要事件。”模型建构已经成为高中生物学课程内容的一个重要组成部分。高中生物新课程教学中的模型建构活动，其主要目的是让学生通过尝试建构模型，体验建构模型中的思维过程，领悟模型方法，并获得或巩固有关生物学概念。

必修一教材对模型的定义是“人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述，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”。模型建构方法有很多，主要包括物理模型、概念模型、数学模型。以下是笔者结合普通高中课程标准实验教科书中的具体实例谈谈三种模型方法在高中生物新课程教学中

的应用。

一、物理模型在新课程教学中的应用

物理模型就是根据相似原理，把真实事物按比例放大或缩小制成的模型，以实物或图画形式直观地表达现出对象的特征，它可以模拟真实事物的某些功能和性质，其最显著的特点是形象直观。

1、实物物理模型

必修教材安排了很多有关实物物理模型建构方面的活动，其中最具代表性的是制作dna双螺旋结构模型。在教学中，笔者向学生介

绍模型建构的方法和基本原则，鼓励学生以小组合作的方式，在课后选择合适的材料用具动手制作dna双螺旋结构模型。在学生建构好模型后，在班级中开展模型展示和评比，各小组代表向其他同学汇报本小组制作模型的科学性、美观性和创造性。其他同学可以对模型的不足之处提出质疑，然后拿出自己的模型进行说明，学生在交流的过程中实现了学习的合作与共享。学生通过制作模型，其主要目的不是揭示dna分子的结构，而是通过制作模型再现难以直接观察到的dna分子的结构，加深对dna分子结构特点的认识和理解，并体验实物物理模型形象直观的特点。

2、图画物理模型

实物物理模型对材料用具、具体制作有一定的要求，在生物教学中运用有局限性。但是以图画形式构建物理模型就非常普遍。如真核细胞结构图、物质跨膜运输过程图、光合作用和呼吸作用、噬菌体侵染细菌过程图、人体细胞与外界环境的物质交换模型等。通过构建图画物理模型，培养学生的读图、识图、绘图和分析图形的能力，使学生尝试用简单的图形理解抽象的生物学结构和过程。

二、概念模型在新课程教学中的应用

概念模型是对生物学中某个问题或事物进行描述，概念模型包括：中心概念、内涵、内延。在高中新课程生物教材中，概念模型通常以概念图、流程图的形式出现，表达概念之间的相互关系，体现知识的网络结构。

生态系统的能量流动是生态系统中最难的一个教学内容，尤其是

能量流动的过程。如果仅仅由教师讲述，学生局限在识记水平上，很难真正理解。笔者尝试通过建立能量流动过程概念模型来突破难点。首先向学生介绍什么是生态系统中能量的输入、传递、转化和散失，引导学生理解摄入量和同化量的含义。然后让学生在纸片上画出一条食物链，并在食物链上添加相关概念，构建概念模型。概念模型在高中生物新课程教学中应用很广泛，比如细胞的基本结构、分泌蛋白的形成、内环境的成分、血糖调节、体温调节、特异性免疫等都可以用简明扼要的概念模型归纳。通过概念模型，将复杂的知识简单化，有利于学生形成完整、清晰、系统、科学的知识体系，还能培养学生分析、综合、概括的思维能力。

三、数学模型在新课程教学中的应用

数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。新课程教材中很多内容涉及到数学模型的构建。比如：蛋白质合成时有关水分子、氨基酸分子等数目的计算，dna分子结构中碱基数量及比例计算，遗传规律的比例计算，遗传疾病概率计算、基因频率计算、种群密度调查、能量流动传递效率计算，坐标曲线的建立等。下面以“有丝分裂和减数分裂”为例谈谈数学模型建构的方法。

减数分裂中同源染色体、四分体、染色体、染色单体等概念学生容易混淆不清，通过建立数学模型可以理清它们之间的关系：1个四分体=1对同源染色体=2条配对的染色体=4条染色单体=4个dna 分子。另外，有丝分裂和减数分裂过程中染色体、染色单体、dna 分子数目变化的规律是教学的重点。在学习有丝分裂时，笔者引导

学生按照有丝分裂的五个过程构建表格式数学模型，然后转换成坐标曲线。最后让学生把染色体、染色单体、dna的变化曲线绘在一张坐标图上，学生通过比较，很快掌握了染色体、染色单体、dna 的数目变化规律。减数分裂的学习时，笔者用了同样的方法，取得了良好的教学效果。通过构建数学模型，有利于学生理解和掌握知识，也使学生学会从具体的生物学现象中揭示出本质和规律。

由于模型建构是高中新课程标准中新提出的概念，学生对模型建构原理的理解和具体操作过程都感到陌生，需要广大教师在教学过程中引导，不断向学生渗透模型建构思想，逐步培养学生运用模型建构的方法解决生物学问题的能力。