陳美玲

(遼寧省大連市第一中學(xué) 遼寧 大連 116000)

國家教育部制定的《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》(以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》)中的課程目標(biāo)高中生物學(xué)課程的四大基本理念：“核心素養(yǎng)為宗旨”、“內(nèi)容聚焦大概念”、“教學(xué)過程重實(shí)踐”、“學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)促發(fā)展”。在課程內(nèi)容各模塊的“教學(xué)提示”和“學(xué)業(yè)要求”中也明確的提到：“教師幫助學(xué)生達(dá)成對(duì)概念的理解需要?jiǎng)?chuàng)造條件讓學(xué)生參與制作相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型，學(xué)生也需要學(xué)會(huì)并構(gòu)建模型，并且能結(jié)合模型闡述有關(guān)特征和作用機(jī)理”[1]。高中生物學(xué)涉及的模型主要包括物理模型、概念模型及數(shù)學(xué)模型。

1.概念模型在高中生物課堂中的應(yīng)用

在高中生物學(xué)課程中滲透概念模型，可促進(jìn)學(xué)生闡明生物學(xué)知識(shí)，理清概念間關(guān)系，提升科學(xué)思維能力，從而達(dá)成生物學(xué)核心素養(yǎng)，提升生物學(xué)課程效果。概念模型建構(gòu)教學(xué)，能夠促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用歸納與演繹、分析與綜合、比較與分類等思維方法建構(gòu)生物學(xué)知識(shí)系統(tǒng)，概念模型是用圖示、文字、符號(hào)的形式，描述、闡明生命活動(dòng)的規(guī)律和原理的一類模型，它能將大腦中隱形的知識(shí)可視化、顯性化，在高中階段應(yīng)用比較多的是概念圖，它能夠表達(dá)概念間的聯(lián)系，并呈現(xiàn)生物學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

例如：筆者在高三復(fù)習(xí)課中，每節(jié)課內(nèi)容基本涵蓋一章。在引領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)的過程，以《種群的基因頻率的改變與生物進(jìn)化》的一節(jié)課中，首先課前布置學(xué)生構(gòu)建上節(jié)課現(xiàn)代生物進(jìn)化由來一節(jié)課的概念模型，有的學(xué)生知識(shí)比較清晰，在把握內(nèi)在邏輯的前提下，又增添了新的形式，個(gè)別學(xué)生思維不夠發(fā)散，呈現(xiàn)的是知識(shí)的羅列，上課前投影展示了優(yōu)秀學(xué)生的概念模型。在此基礎(chǔ)上本節(jié)課的講解，將基礎(chǔ)的大概念的依次呈現(xiàn)在黑板上，課上稍作引導(dǎo)，講了進(jìn)化理論的核心是自然選擇，種群是現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的進(jìn)化單位，突變和基因重組是進(jìn)化的原材料，在此過程中，種群的基因庫會(huì)發(fā)生變化，介紹了兩個(gè)基本概念。不難看出，所有的知識(shí)指向都圍繞著“進(jìn)化”展開，課上嘗試讓學(xué)生構(gòu)建本節(jié)課的概念模型，學(xué)生的完成情況，明顯好于課前。讓學(xué)生去黑板上嘗試建構(gòu)，呈現(xiàn)了本節(jié)課的概念模型。

2.物理模型在高中生物課堂中的應(yīng)用

物理模型建構(gòu)教學(xué)，能夠促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用觀察和分析、歸納與概括等科學(xué)思維方法認(rèn)識(shí)生命現(xiàn)象和原理。物理模型是根據(jù)相似性理論，借助實(shí)物或圖畫的形式，直觀展現(xiàn)原型的形狀結(jié)構(gòu)特征的一類模型，如“真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型”和“DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”。物理模型使原型變得直觀化、簡單化，利于人們在認(rèn)識(shí)原型的基礎(chǔ)上，理解并傳播其中的相關(guān)知識(shí)。

例如：筆者在講解《DNA的復(fù)制》一節(jié)課中，學(xué)生對(duì)DNA的復(fù)制過程總是理解不透徹，本身DNA屬于微觀層次，基于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定功能這一特性，課前我首先布置了學(xué)生結(jié)合所學(xué)內(nèi)容并利用一些現(xiàn)有的教具中零件，自行組裝出DNA分子的結(jié)構(gòu)。學(xué)生們興趣極高，完成情況都不錯(cuò)，更加明確了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和堿基互補(bǔ)配對(duì)的特點(diǎn)。在課上講解DNA半保留方式的過程中，以紅色、綠色不同的彩紙代表不同的DNA的鏈，模擬了過程，學(xué)生直觀的感受到半保留的特點(diǎn)，區(qū)分了和全保留的區(qū)別。

3.數(shù)學(xué)模型在高中生物課堂中的應(yīng)用

數(shù)學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)，能夠促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用分析和歸納、抽象和概括等思維方法研究事物之間的聯(lián)系，從而對(duì)生物學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行解釋、預(yù)測、判斷。數(shù)學(xué)模型是用數(shù)學(xué)語言描述研究對(duì)象的一類模型，即使用數(shù)字、公式、比例關(guān)系、曲線、表格、幾何圖(柱形圖、餅狀圖、塔形圖等)的形式反映研究對(duì)象的模型[2]。

筆者在教學(xué)中涉及物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)乃俾逝c濃度差的關(guān)系”、“種群增長J、S型變化曲線”的圖像模型，以及“標(biāo)記重捕法”方程式N=M*n/m的函數(shù)表達(dá)式模型以及不同因素對(duì)光合作用的影響曲線變化等。將看似無序的生命活動(dòng)用高度簡潔的數(shù)學(xué)邏輯思維表達(dá)出來是一種十分實(shí)用的技能方法，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)的統(tǒng)計(jì)生物數(shù)據(jù)，闡釋生物現(xiàn)象以及對(duì)生活實(shí)踐等方面具有指導(dǎo)作用。

模型建構(gòu)法有利于培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)，更是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維與能力的重要手段，模型是為了某種目的而存在的，目的不同，表征出來的模型也就不可能一成不變，也就是說同一個(gè)表征對(duì)象，基于不同的目的可以表征出不同的模型。模型方法在生物科學(xué)的研究及發(fā)展中有著重要作用，這也決定了它在生物學(xué)課程中的重要地位。