高中生物學新課程中的模型、模型方法及模型建構(gòu)

木其日??

摘要：高中生物學在課堂中進行的建模處理，最主要的目的就在于讓學生利用建立模型的具體方式，接觸到建模過程中的具體思維方式，領(lǐng)悟模型的方法，從而不斷強化生物學中的具體知識。在高中進行生物學習的過程中，學生會不斷接觸到各式各樣的模型，包括物理模型、數(shù)學模型、概念模型等，對模型構(gòu)建的方式有著很大的幫助和見解。文章就對如何進行科學有效的建模以及建模的具體好處做出了分析。

關(guān)鍵詞：高中生；生物；建模；方法；新課程；探討

一、 前言

學會建構(gòu)簡單的模型，是高中課程標準中對于高中生能力和思維的一個最基礎(chǔ)的要求和方式。在高中的生物學習過程中，學生會陸續(xù)接觸到物理模型、概念模型和數(shù)學模型等模型的建構(gòu)，對模型方法會有比較全面的學習和了解。這一系列的操作，最大的價值就在于幫助學生接觸建模思想，領(lǐng)悟模型方法，從而將有關(guān)生物學的概念進行有效的鞏固。

二、 生物建模的優(yōu)勢

1. 建構(gòu)物理模型，使知識形象化、直觀化

采用實物或者是圖像的方式，可以對抽象的事物進行一個具體的刻畫，這就是物理模型最主要的特征。教材中最為經(jīng)典以及高中階段學生接觸最多的就是DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。在教學的過程中，讓學生自己動手，組裝出細胞的模型，教材中沒有指定有一些固定的材料，沒有說明具體的操作流程和規(guī)范守則，這給學生的發(fā)揮留出了無限的空間，同時也給教師的教學過程帶來了很大的發(fā)展。當學生完成了對細胞的結(jié)構(gòu)和功能的簡單學習之后，就可以采用課外小組的形式，幫助學生分別對動植物的細胞進行學習和制作。當學生完成了上述的步驟后，就需要在課堂上以小組為單位，將模型的每一個結(jié)構(gòu)進行詳細的解釋，并且說明所選材料代表的結(jié)構(gòu)，以及選取這些材料的原因和這些結(jié)構(gòu)的作用。在制作模型的過程中可以讓其他的同學對其進行指正和幫助。這樣就有助于增強學生對細胞這一微生物微觀結(jié)構(gòu)的直觀理解，對相關(guān)的理論知識有更深入的了解和認識，從而可以不斷刺激學生的求知欲望。

通過在課堂上進行模型構(gòu)建，可以使學生的積極性以及主動性達到最大限度的發(fā)揮，讓學生按照自己發(fā)散的思維方式，自主動手，相互協(xié)作，從而在實際工作的過程中，將細胞整體內(nèi)容的科學、環(huán)保、準確等原則，將細胞結(jié)構(gòu)的具體內(nèi)容，以及功效得到很好的理解，最后可以體驗成功的快樂，將細胞這一章的知識充分理解和消化，構(gòu)建好自己的知識網(wǎng)絡(luò)，將抽象的知識不斷豐富活化。生物膜的流動鑲嵌模型、DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型等理論課程，在生物學的理論領(lǐng)域內(nèi)都可以得到很好的運用，同時也都收到了較好的成效。

2. 建構(gòu)概念模型，梳理知識間內(nèi)在關(guān)系

概念模型指的是用文字的方式將原來較為抽象的模型進行復述和建模。目前在我國的高校中存在著較多的此類問題：課本中的一些單一的知識點都能熟記并且掌握得較好，但是在做一些綜合性較強的題目時，卻總是無從下手，最根本的原因還是在于沒有辦法將知識點較好地串聯(lián)起來。而采用模型的方式，就可以將這一問題進行較好的處理。在實際的生物教學中，課程的質(zhì)量很大程度上取決于老師是否可以把知識點進行較好的闡述和歸納。實際上，在復習課上，按照已有的知識點對其進行歸納總結(jié)，并且構(gòu)建好一套完整的方案，這樣構(gòu)建模型，可以較好地幫助學生將各個知識點進行融會貫通，從而收到我們所需要的學習效果。生物教學的最終目的就是將生命運動的規(guī)律進行分析和闡述，而生命運動在自然界中，是最復雜的一種運動方式，只有把這些內(nèi)容都放入到一個完整的系統(tǒng)中，才可以有助于學生對其進行充分的掌握和了解。所以在進行生物教學的過程中，就需要將教學的思路進行一個完整的貫穿，從而可以幫助學生從宏觀的角度去把握知識點和掌握知識點，將各個知識點之間的串聯(lián)做到位，從而起到事半功倍的較好的效果。

3. 建構(gòu)數(shù)學模型，揭示問題本質(zhì)

數(shù)學模型指的是利用數(shù)學的形式對一個系統(tǒng)的性質(zhì)進行描述，較為常見的是有絲分裂過程中DNA的變化曲線，酶的活性隨pH變化而變化的曲線，以及一些較為常見的比例系數(shù)的關(guān)系等等。數(shù)學模型在構(gòu)建的過程中，主要分為以下幾個常見的步驟：首先要對研究的對象進行觀察，在提出合理的問題后，進行有效的假設(shè)，最后再對實驗的數(shù)據(jù)進行分析，用適當?shù)臄?shù)學形式對事物的性質(zhì)進行表達再進行后續(xù)的實驗結(jié)果，來證明自己前期的建模和假設(shè)的準確性。在實際上課的過程中，較常見的教材有《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》模塊《種群數(shù)量的變化》，里面所提到的“建構(gòu)種群數(shù)量增長的模型”，教師可以采用引導的方式，幫助學生建立起Nn=2n的數(shù)學模型，在此基礎(chǔ)之上完成圖表的繪制，建構(gòu)理想狀態(tài)下“J”型種群增長的數(shù)學模型

Nt=N0λt。用此方式可以對學生的數(shù)學建模能力起到很大的幫助，同時將知識點融會貫通，對于學生培養(yǎng)嚴謹?shù)乃季S意識，起到了很大的促進作用。通過不斷更新數(shù)學模型，可以幫助學生更好地掌握知識，也可以讓學生知道，生物中的一些常見的知識點，也是可以用數(shù)學模型來進行解釋的，很好地鍛煉了學生的思維能力和意識。

三、 生物學新課程中生物建模的方式

1. 建立生物模型的概念

模型指的是利用對目前的分析來獲得成果的機理，將一切影響較大的因素進行吸收，把一些不重要的因素進行省略的方式，將自然現(xiàn)象最大化地形象化。生物教學的最終目的就是將生命運動的規(guī)律進行分析和闡述，而生命運動在自然界中，是最復雜的一種運動方式，只有把這些內(nèi)容都放入到一個完整的系統(tǒng)中，才可以有助于學生對其進行充分的掌握和了解。模型最主要的特點就是直觀和抽象，可以幫助學生較好地掌握一些知識點，也為學生的認知指明了一條道路和方向。

2. 正確對生物模型進行分類

高中在進行生物課程的建模中，主要涵蓋了一下幾個方面。

天然模型：指的是在生物的課堂上，利用動植物的實體進行建模的方式。例如：細胞的結(jié)構(gòu)主要涵蓋了細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核。利用核桃就可以較好地闡述這一結(jié)構(gòu)，果皮可以當做是外部的細胞膜，果肉可以當做是細胞質(zhì)，果核與細胞核比較類似，其中涵蓋了核膜和核仁。endprint

物理模型（人工模型）：指的是利用專業(yè)人士制作的實物模仿品。例如，沃森和克里克制作的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型就可以與概念的模型進行較好的結(jié)合：通過對大量具體現(xiàn)象的不斷分析，可以用文字和符號將需要表達的對象進行較好的管理和結(jié)合。例如，用光合作用圖就可以將光合作用的機理和過程進行完美的闡述。

數(shù)學模型：數(shù)學模型指的是將研究的對象確定為一些生物學中的具體概念，在此基礎(chǔ)之上，綜合用數(shù)學方程式、關(guān)系式、曲線圖等將其進行較好的表達，在后期做出相應的假設(shè)和證明。例如，細菌繁殖N代以后的數(shù)量Nn=2n、種群的數(shù)量變化等。

3. 將計算機與生物學模型方法相結(jié)合

計算機技術(shù)使生物數(shù)學模型直觀、直觀、高效，解釋性更強，同時也具備了較好的判斷和預測等重要功能。例如，在有絲分裂過程中，DNA數(shù)目和染色體數(shù)目的曲線，在計算機技術(shù)的完成下，就可以幫助學生們進行較好的學習和理解，大大提高了教學的效率。除此以外，還需要確立生物模型的正確教學價值。模型是學習生物知識的一種極為重要的輔助手段。掌握建立模型的方法，不僅能更全面地理解科學知識，對于學生的思維也是一種鍛煉。生物模型可以使生物理論與學習的實踐方式相結(jié)合，既體現(xiàn)了生物知識的科學性，也通俗易懂，能激發(fā)學生的學習興趣。模型本身屬于一個不斷探索的過程，學生需要設(shè)置自己的對象，運用科學知識，同時選擇合適的方式來檢查模型是否符合實際，分析和解決有關(guān)生物學的問題。

在生物學科中進行構(gòu)建模型的思維不斷滲透于宣傳，經(jīng)過后期的簡化之后，模型可以用極為簡單明了的方式，幫助學生掌握生物知識，不僅能使學生了解生物不單單屬于自然科學的一種，也可以用來構(gòu)建一個與生物思維相結(jié)合的模型，生物學可以用來解決實際的生活問題，可以使學生的知識產(chǎn)生不斷的遷移，從而起到了舉一反三的效果。在高中生物教學中，教師通過建立一些有效的模型，在培養(yǎng)學生相對較強的邏輯意識的過程中，可以培養(yǎng)他們的科學意識，有助于學生對知識進行充分的掌握和了解。總之，建立建模是提高學生學習效率，提高生物教學的一種必要的手段和方式。

四、 結(jié)束語

模型構(gòu)建已經(jīng)是目前高中生物教學過程中的一項極為關(guān)鍵的方式了，高中生物建模最主要的目的就在于讓學生利用建立模型的具體方式，學會建構(gòu)簡單的模型。模型構(gòu)建和理解是學生理解和掌握生物學知識，應用有效工具建構(gòu)模型的方法，是高中課程標準和教材對學生提出的高于初中水平的科學方法和探究能力的要求。所以可以知道，模型的構(gòu)建在高中生物中起到了極為關(guān)鍵的作用，高中生物教師要在意識到此點基礎(chǔ)上，將建模的意識主動運用到教學的過程中。

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作者簡介：木其日，內(nèi)蒙古霍林郭勒市第三中學。endprint