模型方法在高中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

陳友雄

（福安第二中學(xué)，福建 福安 355001）

模型方法在高中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

陳友雄

（福安第二中學(xué)，福建 福安 355001）

例舉物理模型、數(shù)學(xué)模型及概念模型在高中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，促進學(xué)生形成、理解并應(yīng)用生物學(xué)概念，提高建模能力及運用模型能力。

物理模型；數(shù)學(xué)模型；概念模型；模型方法

人教版高中生物教科書提供大量的模型，同時，模型方法是《高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》要求的一種教學(xué)方法。如何有效地利用模型與模型方法，提高學(xué)生的建模能力及運用模型能力，促進學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的提高，值得高中生物學(xué)教師實踐與研究。

一、生物模型的類型

人教版高中生物學(xué)教科書（下文簡稱教科書）涉及的生物模型有物理模型、數(shù)學(xué)模型與概念模型等三大類。教科書中的沃森和克拉克的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)就是物理模型。物理模型又有實物模型和類比模型之分。如生物標(biāo)本是實物模型，模擬生物的結(jié)構(gòu)進行放大或縮小的模型，如橡膠做的心臟、細(xì)胞等為類比模型。數(shù)學(xué)模型真實地、精確地描述生物數(shù)量的變化，有助于研究生物的生命現(xiàn)象。如孟德爾雜交實驗結(jié)果的分離比為3:1與9:3:3:1、酶促反應(yīng)的反應(yīng)速率、酶活性隨溫度或PH值的變化、草履蟲數(shù)量變化的曲線等。概念模型主要是指用一定的語言、圖像、圖表等對某一事物進行抽象的描述和概括。如真核細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)圖、光合作用過程示意圖、有絲分裂示意圖、細(xì)胞免疫示意圖及概念圖等。

一般來說物理模型能夠直觀地表達(dá)抽象的生物學(xué)概念，數(shù)學(xué)模型體現(xiàn)生物的動態(tài)變化規(guī)律，概念模型有利于學(xué)生構(gòu)建生物學(xué)概念體系。因此有必要在高中生物學(xué)教學(xué)中應(yīng)用模型方法，讓學(xué)生親手構(gòu)建生物模型，幫助學(xué)生更好地形成、理解并應(yīng)用生物學(xué)概念，建立概念體系。

二、模型方法的應(yīng)用

1.構(gòu)建物理模型

案例1“DNA分子的結(jié)構(gòu)”復(fù)習(xí)教學(xué)

首先指導(dǎo)學(xué)生畫出DNA基本單位的結(jié)構(gòu)式，說出DNA的種類、與RNA基本單位的區(qū)別。接著學(xué)生根據(jù)教科書及教師提供的材料分組制作DNA分子的物理模型。教師有意提供不相同數(shù)量的堿基，如總共100個堿基，其中腺嘌呤A20個、鳥嘌呤G35個、胞嘧啶C20個、胸腺嘧啶T25個。指導(dǎo)學(xué)生思考能構(gòu)建最長的DNA有多少個堿基對？為什么？最后各組代表展示各自制作的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、相互評價、教師點評，學(xué)生修改完善模型。

通過制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型活動，加深學(xué)生對脫氧核糖核酸組成、結(jié)構(gòu)及堿基互補配對原則的認(rèn)識，提高學(xué)生的探究能力。

2.構(gòu)建數(shù)學(xué)模型

案例2致病菌的繁殖概率

假設(shè)在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某一致病菌每20分鐘就分裂增殖一次。讓學(xué)生嘗試完成下表。

某一致病菌分裂情況統(tǒng)計

并根據(jù)上表指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建“Y=2X”數(shù)學(xué)模型。接著要求學(xué)生思考，能否以“Y=2X”反映一般種群的增長情況？請說明理由。

進一步指導(dǎo)學(xué)生對所得出的結(jié)論進行檢驗。即相同條件下另一種細(xì)菌或其他的微生物，如酵母菌等分裂情況，以此論證上述假設(shè)是否成立。

通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型促進學(xué)生學(xué)會應(yīng)用數(shù)學(xué)模型描述生物學(xué)問題，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

3.構(gòu)建概念模型

案例3有關(guān)基因概念體系復(fù)習(xí)教學(xué)

開展有關(guān)基因概念體系復(fù)習(xí)時，以直觀、簡明的“基因概念體系”概念模型（如圖1）幫助學(xué)生正確理解基因、DNA、染色體、細(xì)胞核、細(xì)胞、個體、種群等概念及其相互關(guān)系，形成概念體系，并能在新的問題情境中分析問題、解決問題。

圖1 有關(guān)基因概念體系

三、模型方法教學(xué)反思

雖然模型方法具有諸多優(yōu)點，但較費時，因此，必須根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生水平及教學(xué)條件等合理應(yīng)用模型方法。

如“減數(shù)分裂”教學(xué)時，教師一般會播放有關(guān)減數(shù)分裂過程的視頻，但絕大多數(shù)學(xué)生無法理解減數(shù)分裂中染色體的變化。因此，除了播放減數(shù)分裂的視頻外，可以板畫每一個分裂時期的圖形，特別是減數(shù)第一次分裂的后期，同源染色體分離、非同源染色體自由組合的形式多樣，要讓學(xué)生板畫減數(shù)分裂所形成的4個精子的染色體組成情況，并說明理由，歸納減數(shù)分裂特點。此外，“有絲分裂”“物質(zhì)的跨膜運輸”等教學(xué)也可應(yīng)用板畫形式建構(gòu)模型，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)概念。

總之，教師應(yīng)該熟練掌握模型構(gòu)建的基本方法，充分發(fā)揮物理模型、數(shù)學(xué)模型及概念模型的優(yōu)點，促進學(xué)生理解概念、應(yīng)用概念、建立概念體系，提高生物科學(xué)素養(yǎng)。

［1］康義霞.簡析模型構(gòu)建在生物教學(xué)中的應(yīng)用［J］.考試周刊，2014（78）.

［2］陳欣.概念圖思維導(dǎo)圖和生物圖表的辨析［J］.生物學(xué)通報，2008（7）.

［3］鄭艷玲.生物學(xué)課堂教學(xué)模型構(gòu)建例談［J］.生物學(xué)教學(xué)，2016（7）.

［3］陳欣，左勤勇.在生物學(xué)概念教學(xué)中 開展概念模型建構(gòu)活動——《雜交育種與誘變育種》教學(xué)研究［J］.福建基礎(chǔ)教育研究，2011（11）.

（責(zé)任編輯：陳欣）