以模型建構達成生物學重要概念

邱燕紅

摘 要：本文根據新課標要求，明確了新教材中模型建構活動的具體內容，提出了利用物理模型、數學模型、概念模型來建構生物學的重要概念，通過建構模型，排除、舍棄非本質因素，突出事物的本質特征，使生命現象或過程得到純化和簡化，讓學生容易地掌握知識的規律。

關鍵詞：重要概念 模型建構

建構主義認為：“知識是通過主體積極建構獲得的，是根據原先認知結構主動地和有選擇性地知覺外在信息，建構當前認知結構的過程，而不是被動的接受外在信息。”強調認知是一個過程，學生必須參與到知識建構中。

《義務教育生物學課程標注2011》突出了50個重要概念，生物學概念的形成并不是一個被動接受的過程，而是一個主動建構的過程，教師的日常教學中， 概念教學就是教學的主線索，筆者發現用模型來建構重要概念，能讓學生得到個性化的全面發展，提高教學效果。模型建構就是教師引導學生在一定的情境中通過自己動手去建構、不斷修改、完善模型，讓學生在做中去探索、交流、學習，從而培養學生的自學能力。模型形式很多，下面就以物理模型、數學模型、概念模型來闡述如何建構重要概念。

一、物理模型，將抽象的概念直觀化

物理模型就是以實物或畫圖形式直觀的表達認識對象的特征。在初中生物教學中，物理模型是最典型的，通過建立物理模型，能將一些肉眼看不見，學生難以想象的概念，形象化、具體化，使學生能過直觀地感知。例如在人教版七年級上冊，認識動物細胞和植物細胞，首先由于細胞太微小了，必須借助顯微鏡才能觀察到，通過制作模型，一方面可以讓學生認識細胞各部分的結構，另一方面也能“放大”細胞，學生學起來，興趣盎然。在進行此部分教學的時候，可以讓學生利用一些廢棄的材料進行制作，學生的想象力豐富，可以利用的材料，也是五花八門，比如有橡皮泥、廢電線、毛線、植物的種子等各種材料，這樣既有利于提高學生學習的興趣，又有利于提高他們的動手能力，而與此同時，又能理解概念的本質。再比如神經元、細菌結構圖等。

抽象動態的規律，此類概念教師常用的方法是圖解法，由于缺乏經驗，理解起來費勁，采用理想模型，讓學生移一移，動一動、拼一拼，化靜為動，化抽象為具體，在體驗中構建概念，例如在學習八下基因的顯性和隱性，用白色和紅色的卡紙分別模擬隱性和顯性的基因，讓學生動手模擬，遺傳的過程，理解其中的規律，最終解決本節課的難點。

二、概念模型，將零散的知識系統化

概念模型，就是通過大量的具體形象，分類并揭示其共同本質，將其本質凝結在概念中，把各類對象的關系用概念與概念之間的關系來表述，用文字和符號突出表達對象的主要特征和聯系。例如在生態系統的復習課中，教師經常會發現，學生頭腦中有了一些概念，但是他們分不清，每個概念之間的關系，在具體實施過程中，首先讓學生把與此概念有關的相關概念先列出來，教師可以先給出概念圖，有一些空格挖空，讓學生思考填寫，通過箭頭把兩個概念聯系起來，思考兩者的關系，建立兩者的關系。這樣零散的知識就會變得系統化。

三、數學模型，將邏輯的思維縝密化

數學模型是用來描述一個系統或它的性質的數學形式。對研究對象的生命本質和運動規律進行具體的分析、綜合，用適當的數學形式，如數學方程式、關系式、曲線圖和表格等來表達，從而依據現象作出判斷和預測。例如用數學坐標曲線方法分析有關光合作用知識，是對學生理性思維的進一步考察。不僅能了解學生對光合作用知識的掌握情況，更能培養學生的提取信息能力、分析能力和解題能力。最為常見的就是光強-光合速率坐標曲線，該模型是對上述概念模型和物理模型的延伸與拓展。教師可以先解釋坐標各點及段的生物學意義，然后探討坐標圖中點的移動問題，在分析此模型基礎的上可以采取變動橫縱坐標的含義的方式，來加深學生對影響光合作用不同因素的認識和理解。再比如細菌繁殖n代以后的數量，M=2n，孟德爾的豌豆雜交實驗，高莖和矮莖的比例是3：1。

四、應用反思

模型與原形之間的差別在于，模型能直接簡明的凸顯原形的本質特征或一般規律，但模型的適用有一定的范圍，并且模型的使用必須建立在檢驗的基礎上。在教學中只有充分地考慮模型的適用性，選擇合適的內容開展模型教學，并用辯證的思想看待模型。要向學生說明模型與原形之間的不同，引導學生運用模型來學習生物學概念或規律。

筆者發現模型建構教學中，也存在著一些問題，有些教師對生物教學中的模型建構理解不到位，錯誤地認為只要在課堂上使用模型，就是模型建構教學了。例如在“觀察植物細胞”一節中，為了說明細胞的結構和功能，有些教師利用細胞模型，給學生詳細講解相關知識，學生認真聽講，仔細做好筆記，這樣仍然是傳統的教師講學生聽、以教師為中心的課堂教學。有些教師舍本逐末，為用模型而進行教學，這樣會淡化教學的效果，甚至對教學產生負面影響。還有些教師，只注重形式，學生課堂上擺動模型，但不能抓住事物的本質，總結規律，這樣的活動，沒有模型建構教學的實質，只有模型建構教學的形式，對于幫助學生建構重要的概念，收效甚微。

學生若掌握了模型建構，不僅能透徹地理解知識，也能使學生的認知水平逐步從具體向抽象過渡，從感性思維上升到理性思維。模型透過現象揭示本質，使一些重點、疑點、難點化繁為簡，使學生對知識理解更透徹。在模型建構過程中，學生們獨立思考，訓練了思維的獨立性。模型能把復雜的問題簡單化，抽象的事物形象化，靜止的事物生動化，抓住事物的本質特征和生命的內在規律，是激發學生學習興趣的感性材料。學生在構建模型中學會了知識，體驗到了成功建模帶來的喜悅，提高了學習興趣。

模型建構法對于構建生物學重要概念具有重要的意義，但模型建構法在生物教學領域的應用，還處于起步階段，需要廣大教師共同探討。

參考文獻：

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[2]朱曉燕.在初中生物學概念教學中應用數學建模思想[J]，生物學教學，2016（8）：32-34