淺析模型構(gòu)建在高中生物教學(xué)中的策略研究

孫靜艷

摘? 要：我國課程標(biāo)準(zhǔn)將模型方法規(guī)定為高中生必須掌握的科學(xué)方法之一，本文就如何優(yōu)選模型方法、倡導(dǎo)合作學(xué)習(xí)解決實(shí)際問題等方面闡述了生物建模策略在教學(xué)中的應(yīng)用和思考，主要側(cè)重于生物課堂中的教的策略研究。

關(guān)鍵詞：生物學(xué)教學(xué);模型建構(gòu);策略研究

一、模型的概念及分類

所謂模型，簡單來講就是將復(fù)雜的事情抽象化，抽象的理論具體化的一種描述。模型就是對客觀事物的一種表示和體現(xiàn)，它既反映客觀現(xiàn)實(shí)又高于實(shí)際。通過模型便于研究客觀現(xiàn)實(shí)，有助于進(jìn)一步解決實(shí)際問題。模型分類有：物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型。（一）數(shù)學(xué)模型? 所謂數(shù)學(xué)模型就是指運(yùn)用數(shù)學(xué)語言和數(shù)學(xué)邏輯方法來構(gòu)建的模型，是用來揭示問題的本質(zhì)特征的一種模型。在中學(xué)生物教學(xué)中，教師可以用圖表、公式等形式將所要傳授的知識點(diǎn)具體形象地表示出來，讓學(xué)生能夠更準(zhǔn)確地掌握相關(guān)知識點(diǎn)。比如，在高中人教版“種群數(shù)量的變化”這一章節(jié)中，教師通過引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建 N= 2 的數(shù)學(xué)模型得出“J”型曲線，并且依據(jù)客觀事實(shí)對模型進(jìn)行修改，最終得出適應(yīng)客觀規(guī)律的“S”型曲線。數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建不僅有利于加深學(xué)生對數(shù)學(xué)知識點(diǎn)的理解，而且有利于鍛煉學(xué)生構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的能力。（二） 物理模型? 物理模型指的是用實(shí)物或者圖畫對知識點(diǎn)進(jìn)行表達(dá)，使認(rèn)識對象形象化、直觀化的一種模型。中學(xué)生物教學(xué)中，一般是通過構(gòu)建實(shí)物物理模型把相應(yīng)知識直觀地表達(dá)出來，將抽象的生物知識轉(zhuǎn)化為具體的實(shí)物，便于學(xué)生理解。比如，對細(xì)胞膜的特性進(jìn)行分析時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從細(xì)胞膜的組成結(jié)構(gòu)入手，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建細(xì)胞膜的物理模型，并通過模型對細(xì)胞膜的性質(zhì)進(jìn)行探討。這樣的教學(xué)方法在增強(qiáng)學(xué)生動手能力的同時，也使學(xué)生得以在分析問題的過程中對所學(xué)知識進(jìn)行運(yùn)用。（三） 概念模型? 概念模型指的是以文字表達(dá)來抽象概括出認(rèn)識對象的本質(zhì)特征，是梳理知識內(nèi)在聯(lián)系的一種模型。概念模型是中學(xué)教學(xué)中常用的一種模型。對于一些混亂、零散的知識點(diǎn)，教師一般會厘清其中的邏輯關(guān)系，將其整理成適當(dāng)?shù)恼Z言進(jìn)行表述，學(xué)生可以根據(jù)概念模型對知識進(jìn)行歸類、分析，從而對知識有一個準(zhǔn)確的判定。

二、模型構(gòu)建的生物教學(xué)策略

1.利用模型構(gòu)建將抽象的概念具體化

在現(xiàn)有的江蘇高考的模式下，高中生在學(xué)習(xí)生物的過程中留給生物的學(xué)習(xí)時間大幅度縮小，教師在生物課堂上更注重高效到位，因此，想方設(shè)法解決核心概念的教學(xué)，用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法解決教學(xué)難點(diǎn)和教學(xué)重點(diǎn)變的很迫切。生物學(xué)的一部分概念都是比較抽象，教師需利用模型構(gòu)建將抽象的概念簡化和具體化，講究模型構(gòu)建從單一走向多元，從靜態(tài)走向動態(tài)，從模糊走向精準(zhǔn)。例如，必修一分子與細(xì)胞第5章第1節(jié)《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》這一節(jié)內(nèi)容的難點(diǎn)酶的作用機(jī)理，可以利用坐標(biāo)曲線模型將酶的作用機(jī)理表示如下圖

利用坐標(biāo)曲線分析，反應(yīng)物在不同的條件下的反應(yīng)過程可知，酶作為催化劑的作用原理就是降低了活化能。通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，將抽象的降低活化能概念直觀的用曲線的高低表達(dá)，幫助學(xué)生高效快速理解生物核心概念起到重要作用。

2.利用模型構(gòu)建將零碎的知識系統(tǒng)化

生物學(xué)教學(xué)中的一個特點(diǎn)就是知識點(diǎn)的分散，利用模型構(gòu)建將零散知識點(diǎn)整合起來，不但可以在教的層面幫助老師提高課堂效率，在學(xué)的方面可以更好的有助于學(xué)生掌握知識框架，突破記憶難點(diǎn)。比如細(xì)胞這部分內(nèi)容的知識，我們可以構(gòu)建概念模型，如圖所示：

該模型將細(xì)胞的種類，結(jié)構(gòu)等相關(guān)的內(nèi)容整合在一起，利用概念圖的形式構(gòu)建模型，學(xué)生將以前零碎的知識和模糊的知識都整合在一起，形成了一個完整的知識框架，提高學(xué)習(xí)效率，優(yōu)化學(xué)習(xí)方法。

3.利用模型構(gòu)建提高實(shí)驗的可操作性

高中生物的學(xué)習(xí)離不開大量實(shí)驗的學(xué)習(xí)，而在教材中的一部分實(shí)驗根據(jù)實(shí)際操作存在困難的情況下，我們利用模型構(gòu)建可以提高實(shí)驗的可操作性。如在必修三第4章第1節(jié)調(diào)查種群密度的實(shí)驗中，有一個方法是標(biāo)志重捕法，我們通過模型構(gòu)建設(shè)計實(shí)驗材料，用普通黃豆代表某個種群，用少量同等大小的綠豆代表標(biāo)記的個體，根據(jù)公式M：N=m：n，可得N=n/m*M，利用這個模擬實(shí)驗可得N得數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)驗的偶然性可以重復(fù)多次實(shí)驗。這個很好的解決了該實(shí)驗的可操作性。通過建模使學(xué)生在自身經(jīng)歷實(shí)驗的過程逐步構(gòu)建自己的生物學(xué)科知識體系和理解科學(xué)探究的方法，從而發(fā)展其實(shí)驗設(shè)計能力、實(shí)驗創(chuàng)新能力和實(shí)驗動手操作能力。

4.利用模型構(gòu)建體現(xiàn)學(xué)生的主體地位

模型的建構(gòu)是學(xué)生進(jìn)行動手實(shí)踐、自主探索、合作交流學(xué)習(xí)的有效方式。學(xué)生在建構(gòu)過程中學(xué)習(xí)如何與同伴一起處理信息，分享資源，承擔(dān)責(zé)任。在建模過程中，允許學(xué)生個體獨(dú)立的思維開辟出模型的多樣性，團(tuán)體嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠懻撏诰虺瞿Ｐ偷目茖W(xué)性。學(xué)生學(xué)會從不同的角度思考問題，對已有成果進(jìn)行反思。在團(tuán)體合作中全力參與、相互啟發(fā)、共同進(jìn)步。生物教材中學(xué)生主動參與的模型構(gòu)建有：（1）制作真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型、（2）性狀分離比的模擬實(shí)驗、（3）種群的年齡組成的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建、（4）用集合模型對高中必修課本的概念進(jìn)行梳理等。高中生物知識具有復(fù)雜性和系統(tǒng)性，學(xué)生在理解一些微觀、宏觀、抽象的定義時不知從何下手，而同構(gòu)模型構(gòu)建很好的解決了這個問題，將難消化的東西具體化，一目了然。

5.利用模型構(gòu)建有效培養(yǎng)學(xué)生的思維能力

從原型到模型，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力;從已建模型到新建模型，培養(yǎng)學(xué)生遷移思維能力;通過模型分析，培養(yǎng)學(xué)生概括思維能力。如利用直觀的圖形表示可以幫助學(xué)生掌握細(xì)胞分裂的過程，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。利用坐標(biāo)曲線分析染色體上的DNA數(shù)量和一條染色體上的DNA數(shù)量來培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的遷移能力和概括能力。教學(xué)活動依托模型方法，既側(cè)重于教學(xué)目標(biāo)在思維過程的體現(xiàn)，發(fā)展學(xué)生的思維分析、科學(xué)表述和實(shí)踐操作等能力，又在糅合知識點(diǎn)的建構(gòu)過程中讓學(xué)生感知了生命觀念在生物學(xué)中的體現(xiàn)。

三、模型構(gòu)建注意的幾個問題

生物學(xué)教學(xué)是個任重而道遠(yuǎn)的事情，在進(jìn)行模型構(gòu)建的過程中應(yīng)注意以下幾個問題：1.轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，將課程理論落實(shí)到教學(xué)活動中;教師將模型構(gòu)建的方式引入教學(xué)，將具體的知識內(nèi)容構(gòu)建成概念、數(shù)學(xué)或者物理模型，學(xué)生就可以直觀地認(rèn)識知識點(diǎn)以及知識之間的關(guān)聯(lián)。為了保障模型構(gòu)建的應(yīng)用效果，教師也可以引入基于核心素養(yǎng)的教學(xué)理念，以核心素養(yǎng)教育為出發(fā)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模型構(gòu)建。2.充分挖掘模型資源，尋找方法途徑;模型的類型不是單一的，可以是多元化的，只要是適合自己學(xué)科特點(diǎn)的，生物課堂需要的資源，都可以開發(fā)和利用資源。3.因材施教，不同學(xué)生采取不同的方法：（1）不同層次的學(xué)生構(gòu)建不同層次的模型，（2）新授課和復(fù)習(xí)課不同模型;4.遵循簡明性和科學(xué)性原則。

綜上所述，建模教學(xué)策略并不是一個新穎的策略，但是卻有著旺盛的生命力和兼容性，可以與時俱進(jìn)的扎根在生物課堂，為課堂教學(xué)這塊“自留地”開辟了多樣而有效的風(fēng)景。

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（作者單位：江蘇省懷仁中學(xué)，江蘇? ?無錫? ?214000）