淺析模型構建在高中生物教學中的策略研究

孫靜艷

摘? 要：我國課程標準將模型方法規定為高中生必須掌握的科學方法之一，本文就如何優選模型方法、倡導合作學習解決實際問題等方面闡述了生物建模策略在教學中的應用和思考，主要側重于生物課堂中的教的策略研究。

關鍵詞：生物學教學;模型建構;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，它既反映客觀現實又高于實際。通過模型便于研究客觀現實，有助于進一步解決實際問題。模型分類有：物理模型、概念模型、數學模型。（一）數學模型? 所謂數學模型就是指運用數學語言和數學邏輯方法來構建的模型，是用來揭示問題的本質特征的一種模型。在中學生物教學中，教師可以用圖表、公式等形式將所要傳授的知識點具體形象地表示出來，讓學生能夠更準確地掌握相關知識點。比如，在高中人教版“種群數量的變化”這一章節中，教師通過引導學生構建 N= 2 的數學模型得出“J”型曲線，并且依據客觀事實對模型進行修改，最終得出適應客觀規律的“S”型曲線。數學模型的構建不僅有利于加深學生對數學知識點的理解，而且有利于鍛煉學生構建數學模型的能力。（二） 物理模型? 物理模型指的是用實物或者圖畫對知識點進行表達，使認識對象形象化、直觀化的一種模型。中學生物教學中，一般是通過構建實物物理模型把相應知識直觀地表達出來，將抽象的生物知識轉化為具體的實物，便于學生理解。比如，對細胞膜的特性進行分析時，教師可以引導學生從細胞膜的組成結構入手，引導學生構建細胞膜的物理模型，并通過模型對細胞膜的性質進行探討。這樣的教學方法在增強學生動手能力的同時，也使學生得以在分析問題的過程中對所學知識進行運用。（三） 概念模型? 概念模型指的是以文字表達來抽象概括出認識對象的本質特征，是梳理知識內在聯系的一種模型。概念模型是中學教學中常用的一種模型。對于一些混亂、零散的知識點，教師一般會厘清其中的邏輯關系，將其整理成適當的語言進行表述，學生可以根據概念模型對知識進行歸類、分析，從而對知識有一個準確的判定。

二、模型構建的生物教學策略

1.利用模型構建將抽象的概念具體化

在現有的江蘇高考的模式下，高中生在學習生物的過程中留給生物的學習時間大幅度縮小，教師在生物課堂上更注重高效到位，因此，想方設法解決核心概念的教學，用恰當的教學方法解決教學難點和教學重點變的很迫切。生物學的一部分概念都是比較抽象，教師需利用模型構建將抽象的概念簡化和具體化，講究模型構建從單一走向多元，從靜態走向動態，從模糊走向精準。例如，必修一分子與細胞第5章第1節《降低化學反應活化能的酶》這一節內容的難點酶的作用機理，可以利用坐標曲線模型將酶的作用機理表示如下圖

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

2.利用模型構建將零碎的知識系統化

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

該模型將細胞的種類，結構等相關的內容整合在一起，利用概念圖的形式構建模型，學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，提高學習效率，優化學習方法。

3.利用模型構建提高實驗的可操作性

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

4.利用模型構建體現學生的主體地位

模型的建構是學生進行動手實踐、自主探索、合作交流學習的有效方式。學生在建構過程中學習如何與同伴一起處理信息，分享資源，承擔責任。在建模過程中，允許學生個體獨立的思維開辟出模型的多樣性，團體嚴謹的討論挖掘出模型的科學性。學生學會從不同的角度思考問題，對已有成果進行反思。在團體合作中全力參與、相互啟發、共同進步。生物教材中學生主動參與的模型構建有：（1）制作真核細胞三維結構模型、（2）性狀分離比的模擬實驗、（3）種群的年齡組成的數學模型構建、（4）用集合模型對高中必修課本的概念進行梳理等。高中生物知識具有復雜性和系統性，學生在理解一些微觀、宏觀、抽象的定義時不知從何下手，而同構模型構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.利用模型構建有效培養學生的思維能力

從原型到模型，培養學生的抽象思維能力;從已建模型到新建模型，培養學生遷移思維能力;通過模型分析，培養學生概括思維能力。如利用直觀的圖形表示可以幫助學生掌握細胞分裂的過程，培養學生的思維能力。利用坐標曲線分析染色體上的DNA數量和一條染色體上的DNA數量來培養學生在學習過程中的遷移能力和概括能力。教學活動依托模型方法，既側重于教學目標在思維過程的體現，發展學生的思維分析、科學表述和實踐操作等能力，又在糅合知識點的建構過程中讓學生感知了生命觀念在生物學中的體現。

三、模型構建注意的幾個問題

生物學教學是個任重而道遠的事情，在進行模型構建的過程中應注意以下幾個問題：1.轉變教學觀念，將課程理論落實到教學活動中;教師將模型構建的方式引入教學，將具體的知識內容構建成概念、數學或者物理模型，學生就可以直觀地認識知識點以及知識之間的關聯。為了保障模型構建的應用效果，教師也可以引入基于核心素養的教學理念，以核心素養教育為出發點，引導學生進行模型構建。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，只要是適合自己學科特點的，生物課堂需要的資源，都可以開發和利用資源。3.因材施教，不同學生采取不同的方法：（1）不同層次的學生構建不同層次的模型，（2）新授課和復習課不同模型;4.遵循簡明性和科學性原則。

綜上所述，建模教學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，可以與時俱進的扎根在生物課堂，為課堂教學這塊“自留地”開辟了多樣而有效的風景。

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（作者單位：江蘇省懷仁中學，江蘇? ?無錫? ?214000）