淺談高中生物模型構建的基本原則

劉祥

【摘要】從簡單的實例入手，引導學生清楚生物模型構建應遵循的基本原則。

【關鍵詞】模型構建的原則 ?教學案例

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）18-0170-01

在科學認識活動中，模型是主體與客體之間的一種特殊的中介。一方面，模型是用來研究客體的工具或手段，另一方面，模型又是客體的替身，是主體進行研究的直接對象。所以，模型具有工具性與對象性雙重性質。

這里我們從三個方面來討論建立模型的方法論原則。

1.相似性與簡單性相統一的原則

建立模型的過程，也就是對原型客體進行科學抽象的過程。所謂科學的抽象，是指按照所要研究問題的性質和目的，使模型與原型具有本質上的相似性，也就是說，要在基本的主要的方面具有相似性。具體說來，首先要盡可能周密地對原型進行具體分析，分清主次;然后，要敢于和善于撇開那些次要因素、次要矛盾，突出主要因素、主要矛盾，舍末求本，才能抓住本質性和關鍵性的東西。

從簡單性來說，就是要化繁為簡、化難為易，使復雜事物有可能通過比較簡單的模型來進行研究。

2.可驗證性的原則

模型具有與原型的相似性，但是是否是本質上的相似性呢？模型具有簡單性，但是是否是合理的簡單性呢？這些都是需要加以驗證的。一般說來，只要模型具有可操作性，就有具體的操作過程，并能取得具體的研究結果，這結果是可以與實際進行對照和比較的，因而就是可檢驗的。如果通過檢驗發現了模型的缺陷，就要對模型進行修改，甚至代之以新的模型;如果模型經受了檢驗，還需要進而從理論上論證其科學性，使之更加完善。

3.多種知識和方法的綜合運用原則

建立模型、運用模型和檢驗模型，都沒有刻板的程序和固定的方法，需要綜合地、靈活地使用多種多樣的知識和方法，充分發揮想象力，善于聯想和類比，也必須充分發揮科學抽象和邏輯推理的力量，進行認真的歸納和演繹，進行科學的分析和綜合?？傊?，要使經驗方法與理論方法結合，邏輯思維與非邏輯思維并用?？茖W模型凝結著經驗、思維、知識、方法和技巧，是智慧與勤奮的結晶。

4.“減數分裂”教學案例分析

4.1教學目的（略）

4.2教學策略

“減數分裂”為人教版高中生物《遺傳與變異》模塊中第二章的教學內容。由于減數分裂是微觀、動態、連續變化的過程，給準確認知帶來困難，因此成為教學的難點。為了突破教學難點，教師應考慮在學生已有知識（如有絲分裂）的基礎上，精心設計將微觀變為宏觀的教學活動?？傮w思路是：根據高中生物教學中“模型構建”的重要作用，充分利用教材和生產生活中的實例，引導學生從教材或生活中提煉出問題;然后讓全體學生親自動手來“構建模型”，并且歸納總結，引導學生在解決問題的過程中學習。

4.3 教學片段

4.3.1概念模型構建——建立減數分裂中染色體變化的模型

（1）制作“同源染色體”（物理模型），概念教學難點得以突破。學生兩人一組，利用教師提供的紅黃色橡皮泥制作出已復制的同源染色體一對。請學生在白紙上展示作品，并進行介紹。結果發現，有的小組不理解顏色所代表的含義，有的不明白長短為什么必須一致。趁此機會，讓學生仔細觀察、思考討論，在爭鳴中更加直觀地對“聯會”、“同源染色體”兩個概念形成正確的認知。

（2）指導學生構建一個有絲分裂染色體數目和行為變化的模型。

（3）引導學生邊討論邊利用模型完成自己猜想的配子形成過程。期待學生經過思考和實踐理解只有在染色體復制一次細胞連續分裂兩次的情況下，才能產生如圖所示的配子。明確這是一種使細胞中染色體數目減半的新的細胞分裂方式。

（4）教師繼續引導學生再次仔細觀察題圖中配子染色體組成的特點，然后請學生利用模型說明如何能形成如圖所示的配子細胞。請學生嘗試歸納形成配子的細胞分裂（減數分裂）的過程與特點。

（5）與此同時，通過討論總結，抽象出減數分裂過程中染色體變化的本質特征。

（6）利用教材中的哺乳動物精子（已有模型）的形成圖解，幫助學生構建完整的“減數分裂”的概念。小組合作，利用制作的“同源染色體”演示“減數分裂”各時期圖解。

（7）6-8個小組合作，構建一個減數分裂染色體的變化的實物模型。

（8）觀察書中“哺乳動物卵細胞形成圖解”，利用模型對精子形成過程和卵細胞形成過程進行比較。

4.3.2減數分裂過程中的數學模型構建

（1）師生共同探究完成減數分裂中染色體數、姐妹染色單體、DNA分子數、同源染色體對數在各個時期的數目變化。

（2）根據數據繪制出以時間為橫軸，以各種物質分子數量為縱軸的二維坐標柱狀圖或曲線圖，構建出減數分裂中染色體、DNA的數目變化曲線的數學模型。（現以曲線圖為例，如圖1-1所示：）

4.3.3模型運用

若有兩對等位基因，且符合孟德爾的自由組合定律，在減數分裂中等位基因是如何分離的？非等位基因又如何自由組合？請設計和制作具有兩對同源染色體的減數分裂過程模型，標出兩對等位基因在染色體的位置，并模擬非等位基因隨非同源染色體自由組合的情況。

4.4課后反思

本教學設計調整了教材中的教學順序，將“模型構建”活動提前，使學生在已有知識（有絲分裂）的基礎上，通過自己的探究體會減數分裂與有絲分裂的不同;形成對減數分裂過程中染色體數目和行為變化的直觀印象。雖然教師的組織教學難度加大，但只要尊重學生的認知規律，營造民主活潑的探究氛圍，精心設計各教學細節，一定能取得意想不到的效果。

參考文獻：

[1]彭娟.高中生物模型構建教學的理論和實踐研究[D].長沙：湖南師范大學，2008：23-24