巧用生物模型培養學生的理性思維

鄭曉白

摘 要：理性思維是生物學核心素養中的組成部分，是學生在生物學課程中終身受益的學習成果。在生物學教學過程中，應用模型與建模是培養學生理性思維的有效方法。本文結合實例介紹通過巧用生物模型，培養學生理性思維的一些做法。

關鍵詞：生物模型；生物學教學；理性思維

【中圖分類號】G 633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】1005-8877（2019）15-0093-01

2017年版《普通高中生物學課程標準》指出：將培養學生的生物學核心素養作為課程宗旨。理性思維是生物學核心素養中的組成部分，是學生在生物學課程中重要的、終身受益的學習成果。理性思維是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。作為教師不僅要教給學生科學文化知識，還要注重培養學生的理性思維，為他們的終身發展打下良好的基礎。

模型是人們對認識對象所做的一種簡化的概括性描述。生物模型的形式很多，常見的模型有物理模型、數學模型、概念模型。在模型構建過程中，學生經歷了思考與行動，這實際上是一種思維與行動相協調的過程，即通過思考——嘗試——錯誤——再思考——再嘗試，促進學生理性思維的發展。下面通過幾個具體實例，簡單介紹在生物學教學中利用生物模型，培養學生理性思維的一些做法。

1.巧用物理模型，培養學生抽象與形象思維

物理模型是指以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征。高中生物學中有些結構微觀、抽象，學生難以感知，如真核細胞結構、DNA分子雙螺旋結構等。教師可引導學生構建物理模型，幫助學生更直觀地認識這些結構，使微觀結構宏觀化。學生通過自己思考和動手，激活學生思維，使抽象思維形象化。

例如：在學習《DNA分子的結構》中，DNA分子雙螺旋結構是看不見摸不著的，學生難以突破。在課堂上，教師可引導學生用硬紙板、彩筆、膠帶等工具，構建DNA分子雙螺旋結構模型。由于DNA分子結構復雜和組成要素的多樣性，此模型的建構可遵循由淺入深，由易到難的漸近原則，依次建構脫氧核苷酸長鏈模型、DNA分子平面結構模型、DNA分子雙螺旋結構模型。將抽象微觀的分子結構直觀化，有助于學生對相關知識的理解和記憶，培養學生抽象與形象思維。

2.巧用數學模型，培養學生分析與推理思維

數學模型是用來描述一個系統或它的性質的數學形式，常見的有曲線圖和數學方程式兩種。一個復雜生物的生物學問題借助數學模型能轉變成數學問題，通過數學模型的邏輯推理，能夠獲得客觀事物的有關結論，達到對生命現象進行研究的目的，同時學生的理性思維得到進一步提升。

例如在學習《生長素的生理作用》中講到：不同器官對生長素的反應敏感程度不同。對于這個問題，以高中生目前的認知水平是難以理解的。在課堂上，教師可利用數學模型（如圖），引導學生用生物學的知識來解答，問題就迎刃而解。

教師問：根、芽、莖生長的最適生長素濃度分別是多少？

學生根據圖中曲線的走勢回答：根生長的最適生長素濃度為10-10/mol.L-1，芽生長的最適生長素濃度為10-8/mol.L-1，莖生長的最適生長素濃度為10-4/mol.L-1。

教師又問：圖中D點的生長素濃度對根、芽、莖的生長起什么作用？圖中C點的生長素濃度對根、芽、莖的生長起什么作用？

學生經過分析推理得出：圖中D點的生長素濃度對根的生長起抑制作用，對芽、莖的生長起促進作用。圖中C點的生長素濃度對根、芽的生長起抑制作用，對莖的生長起促進作用。由此得出不同器官對生長素的反應敏感程度不同，即根 > 芽 > 莖。教師通過建立數學模型，不僅能幫助學生理解相關生物學現象的本質，而且培養學生的分析與推理能力。

3.巧用概念模型，培養學生比較與概括思維

概念模型是指以文字表達抽象概括出事物本質特征的模型。概念圖是一種常見的概念模型。生物學概念繁多，抽象、零碎，易混難記。在教學中教師采用概念模型可以幫助學生理解抽象概念的內涵和外延，理清生物學概念之間的獨立關系、從屬關系。

例如在學習了《生命活動的主要承擔者——蛋白質》后，教師可以引領學生以小組為單位，將本節課的概念羅列出來，逐一分析概念之間的內在聯系，比較概念之間的異同點，弄清它們的邏輯關系，概括和完善知識體系，并以概念圖的形式呈現出來，學生在主動構建知識的過程中，學會自主學習，提高了學生的思維參與度，培養了學生對知識的輸出、比較、概括、糾錯和完善等一系列思維。

4.結語

生物學課堂教學中，教師借助生物模型進行教學，能幫助學生解釋身邊的生物學現象和規律，將抽象概念形象化、模糊概念清晰化、微觀結構宏觀化，零碎知識系統化。在構建模型的過程中，學生改變死記硬背的學習方法，學會思考與質疑，激發學生的天賦和潛能，培養學生的理性思維。

參考文獻

[1]徐婷.問題串在培養學生理性思維核心素養中的運用[J].生物學教學，2017（6）：35-37

[2]吳丹丹.模型構建在中學生物學中的教學實踐研究與反思[J].生物學通報，2017（2）：45-47