浅谈模型和模型构建在生物教学中的应用

浅谈模型和模型构建在生物教学中的应用

中学生物学的教学应努力将模型和模型构建应用于课堂教学之中，以提高学生的科学素养和科学探究能力。构建生物学模型有助于学生系统地、完整地学习和理解新知识，同时有助于学生运用生物学模型去解决生物学问题。

一．高中生物学课程中的模型

所谓"模型”，是指模拟原型(所要研究的系统的结构形态或运动形态)的形式，它不再包括原型的全部特征，但能描述原型的本质特征。模型一般可分为物理模型，概念模型和数学模型两大类。

1．物理模型

以实物或图画形式直接表达认识对象的特征，这就是物理模型。在高中生物课程中经常使用的实物模型如反映生物体结构的标本；模拟模型如细胞结构模型、被子植物花的结构模型，各种组织器官的立体结构模型，沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型等。

2．概念模型

概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物的本质特征的模型；是人们抽象出生物原型某些方面的本质属性而使对象简化，便于研究而构思出来的。例如呼吸作用过程图解、细胞分裂过程模型、物质出入细胞模型、光合作用过程图解、激素分泌调节模型、动物个体发育过程模型，食物链和食物网等模型。这类模型使研究对象简化。

3．数学模型

数学模型是指用符号，公式，图像等数学语言表现生物学现象，特征和状况。如有丝分裂过程中DNA含量变化曲线、酶的活性随pH变化而变化的曲线、种群基因频率、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。

生物学教学实践证明，构建生物学模型有助于学生系统地、完整地学习和理解新知识，同时有助于学生运用生物学模型去解决生物学问题。

二．模型和模型构建在教学中的应用

1．新授课中，应尽可能运用实物、标本、图片、模式图等模型。

“形象大于思维”，新授课中，生物学中有大量概念及概念间的内在关系需要理解。学生刚接触某一知识，就会面临尽快记住并理解之间联系等诸多困难。出示模型既体现生物学学科特点，同时可以帮助学生认识事物原貌，有助于学生记忆、整理、理解和运用所学知识。围绕模型组织教学更有利于学生掌握核心概念，理解重点知识，建立知识联系。

以“氨基酸的结构特点”一课为例：教师让学生通过探究总结出氨基酸的结构通式，然后请一位学生上讲台，伸开双手，两脚并拢，面向全体同学。问：为什么让他做这个姿势？学生将他所做模型与书中的通式进行比较可知：“他的两只手相当于氨基和羧基，他的脚相当于氢，头相当于R基，躯干就相当于连接这4个基团的碳原子。”

在讲解“氨基酸形成蛋白质的过程”时,请同桌的两位学生注意，然后提出“假设你们就是两个氨基酸分子，要形成一种物质应该怎样连接起来呢？”

学生思考后都手拉手。

问：你们的两只手分别代表什么？

学生答：一个是氨基，另一个是羧基。

问：这两个基团是怎么连接起来的？

答：通过脱水缩合反应结合的。

问：握住的手的位置相当于什么？

答：肽键。

通过用模型类比的方式生动的讲述了氨基酸的结构，也让学生理解了蛋白质的初步建立形式。使知识讲授清晰易懂、形象生动，学生就会在快乐中学习，在轻松的过程中记。

2．复习课中，构建概念模型

我们很多学生都存在这样的问题：课本中的单个知识点都掌握得很好，但是在做综合题时总有很多的“想不到”，究其原因是不能迅速地把相关知识联系起来，而构建概念模型可以改变这一状况。

根据事物的本质特征及内在联系，构建一些概念模型，有助于理解生物知识间的联系，做到融会贯通。如图：以“细胞”为核心概念以辐射的方式将“细胞的化学组成”、“细胞的结构和功能”、“细胞的增殖”、“细胞的分化、癌变和衰老”及“细胞工程”等内容有机地组织在一起，以一个抽象模型的形式开展教学，可以帮助学生认识细胞这一概念的实质，将相关知识点有机地联系起来，实现对细胞相关知识全方位、多角度的认识。

3．习题课中，构建模型解题

帮助学生学会运用熟悉的模型去解题，或根据题干所提供的条件主动构建模型解题。如：概率计算在遗传分析中运用广泛。熟悉统计学的加法原理、乘法原理就可以解决大部分遗传计算题。还有运用排列组合和数学归纳法等数学模型解题，如由4种氨基酸最多能形成几种不同的三肽？必须用排列组合思想来解决。又如：Aa连续自交n次后，AA占Fn的比为多少？则需用数学规纳法思想来解

决。通过数学方法构建模型，有利于学生对知识的理解和掌握，训练学生运用数学这门工具学科的意识，培养学生识图能力及图文转换的能力，培养了学生的逻辑思维能力和解决生物学问题的能力。

模型构建已经成为当前高中生物教学的内容之一。因此，生物学课堂教学中应突出生物学科的特色，课堂中多出示模型来解释生物学事实，多运用模型构建解决有关生物学问题，从而提高课堂效益，发展学生思维，提高学生的科学素养和科学探究能力。