生物模型在高中生物教學中的應用研究

陳現

摘要：高中生物是以生命活動、自然規律為主要研究對象的學科，雖然生物與學生的實際生活密切相關，但其知識具有一定的抽象性，學生在學習生物知識的過程中常常出現難以理解的現象，導致高中生物課堂學習效果不佳?；诖?，高中生物教師在優化課堂教學時，應靈活運用生物模型，不斷提高高中生物課堂教學有效性。本文以高中生物課堂教學作為研究切入點，針對生物模型在具體課堂教學中的應用進行詳細的研究和分析。

關鍵詞：高中生物；生物模型；制作；應用策略

最新的《普通高中生物課程標準》明確提出了“生物核心素養”一詞，要求生物教師在組織和開展課堂教學時，應關注學生的課堂參與度，促使學生在知識探究的過程中理解生物概念，培養自身的生命觀念、理性思維、科學探究能力和社會責任等。面對這一要求，高中生物教師在組織和開展課堂教學時，應更新教學理念，構建高中生物模型，并靈活運用生物模型激發學生的學習興趣，深化學生對知識點的理解，不斷提高高中生物課堂教學的有效性。

1? ?生物模型的內涵及特點

在高中生物新課程改革背景下，新的教學方法被應用到課堂中，生物模型也隨之出現。模型就是一種工具，或者是一種媒介，可幫助學生對相關知識進行解釋和描述，最終幫助學生更好地理解和記憶知識。生物模型具有以下特點：可將抽象的知識直觀化、形象化、具體化，提高學生對知識的掌握程度；具有極強的針對性，能夠將生物知識的本質規律呈現出來，有針對性地解決與此類規律有關的實際問題，建立生物知識與實際問題之間的聯系；通過生物模型的應用，可以精準地反映出各個因素之間的關系，促使學生掌握相關知識之間的聯系。

2? ?簡析生物模型構建及其應用

在高中學科教學中，模型構建的教學方式應用廣泛。就高中生物教學而言，在教師的有效引導下，通過開展生物模型的制作活動來學習有關知識，有利于促進學生深入理解和消化所學知識?，F階段，應用于高中生物課堂上的模型形式多樣，可分為數學模型、物理模型和概念模型，不同模型具有不同的特點。

2.1數學模型

數學模型是指應用數學語言和邏輯方法構建的模型，能夠揭示問題的本質特征。就高中生物教學而言，教師可借助公式、圖表等形式，形象且具體地展示出相關知識點，并助力學生準確掌握知識點。例如，在講解《種群數量的變化》一課時，學生在教師的指導下，通過構建的數學模型得出“J”形曲線，并根據客觀事實來修改模型，直至最后得出適應客觀規律的“S”形曲線。由此可見，通過引導學生開展制作數學模型的活動，可以在幫助學生深化理解相關知識點的同時，促進學生構建數學模型能力的有效培養和鍛煉。

2.2物理模型

物理模型是指通過使用真實對象或圖片來可視化和識別對象，進而呈現知識點的模型。就高中生物教學而言，通過構建實物物理模型來直觀展示相應知識點，把抽象的生物學知識轉化成具體的實物，可以幫助學生更好地理解生物知識。例如，在分析和研究細胞膜的特性時，教師可引導學生根據細胞膜的組成結構，制作細胞膜的物理模型，并借助模型深入探討細胞膜的性質。這種教學方式，不僅能提升學生的動手實踐能力，而且有利于學生在分析和解決問題時靈活應用所學知識。

2.3概念模型

概念模型是指針對認識對象的本質特征，運用文字表達進行的抽象概括，是對知識內在聯系進行文字梳理的一種模型。高中生物教學中經常會使用到概念模型。在面對相對復雜瑣碎的知識點時，教師會先梳理好其中的邏輯關系，并利用適當的語言完成表述，從而引導學生結合概念模型分析、總結相應知識點，最終做出準確的判定。例如，在“遺傳物質DNA”的學習過程中，教師引入DNA的概念模型，將其立體結構直觀地展示出來，這樣就很容易讓學生理解DNA的雙螺旋結構，并通過結構了解其主要的功能，起到深化理解概念的作用。

3? ?生物模型在高中生物教學中的具體應用

3.1構建生物模型，激發學習興趣

在進行生物模型教學活動時，教師應擺脫應試教育的束縛，及時轉變落后的教學觀念，積極尋找更加符合新課程改革要求的先進教學模式，做到“輕教重學”，正視生物模型構建在發展學生綜合能力方面的優勢，積極響應新課改號召，創造性地使用教材，靈活運用各種教學素材，巧妙設計出符合學生認知結構的模型，引導學生在生物模型構建和利用的過程中進行思考、探究、學習和發展。構建物理模型是生物模型教學中最為重要的方式，主要將微觀的結構、微觀的現象等作為切入點，對其進行放大，或者利用等比例的實物呈現出來，最終幫助學生直觀、詳細地了解所學的生物知識，使得學生能夠在模型的幫助下，對微觀結構進行清晰的觀察，不斷提升學習能力。在構建、運用和檢驗生物模型的時候，沒有刻板的程序，沒有固定的方法，必須要對多種知識、多種方法等進行綜合、靈活地運用，并在此基礎上充分發揮想象力，通過類比、聯想等，指導學生認真地演繹和歸納，最終對生物知識進行分析和綜合。例如，在“細胞的增殖”的教學中，針對“有絲分裂”這一微觀知識，教師可引導學生通過構建生物模型的方式展開學習。教師可利用提前準備好的紙板、圖釘、細繩等物品，引領學生對有絲分裂各個時期的模型進行構建，幫助學生在模型直接感知的過程中，直觀地了解細胞的增殖方式。如此一來，學生在生物模型構建的過程中，可深入體驗生物知識的規律，加強了知識與實踐的聯系，提高了學生的主動性。另外，教師在借助生物模型開展生物教學時，還可以將細胞分裂的過程制作成動畫，以此構建動畫式的生物模型，使學生在形象的畫面中，對有絲分裂各個時期的染色體變化過程進行詳細的觀察，以便于學生更好地明確染色體變化規律，最終使學生深刻掌握這一知識點。

3.2構建生物模型，理解生物知識本質

數學模型也是生物模型中最為重要的組成部分，主要是借助數學邏輯方法、數學相關語言等，為學生構建一個科學模型、工程模型。具體來說，生物學科中的數學模型主要是利用數學函數、數學圖表、數學公式等，將生物的本質規律展示出來，最終促使學生在數學模型的幫助下，總結生物規律，更好地理解生物知識的本質。同時，在這一學習過程中，學生自身的思維能力也隨之提升，落實了生物核心素養下的教學目標。例如，在“酶”這一部分知識的教學中，“影響酶活性的因素”是學生理解的難點。教師在開展生物模型教學時，可引導學生開展“影響酶活性底物濃度”實驗，指導學生在不同濃度的底物下，針對酶的活性展開分析，并結合實驗所得的數據進行記錄，繪制出曲線圖表。如此一來，在數學模型的幫助下，學生可對這一問題有直觀的了解，總結出當底物濃度比較低的時候，伴隨著其濃度的增加，酶的活性也隨之增加，反應速度也隨之加快；當反應達到一定的速度之后，伴隨著底物濃度的增加，酶的活性不再隨之增加。在“pH值對酶的活性影響”的實驗中，也可借助數學模型的構建，使學生更直觀地了解，只有pH值在最合適的時候，酶的活性才能達到高峰。并且在實驗中發現，酶的種類不同，受pH值影響也有所不同， 在pH值高于、低于酶的最適pH值時，酶促反應的速度也隨之降低，同時在這一環境條件下，酶逐漸失去活性。如此一來，通過數學模型的應用，學生可對酶的活性的影響因素進行感知，并掌握促進反應的因素。在數學模型的幫助下，學生有效地掌握了生物知識點，更好地理解了相關知識，顯著提高了生物學習效率。

3.3構建生物模型，提升學生問題解決能力

構建生物模型的過程，就是對生物原型客體進行科學的抽象過程?？茖W的抽象就是根據所研究問題的性質、目的等，借助與原型本質相似的模型。面對這一要求，首先應對原型展開明確的分析，明確主次，并在此基礎上將次要因素、次要矛盾等找出來，將主要矛盾、主要因素凸顯出來，最終抓住本質、關鍵性的問題。核心素養要求下，教師通過構建生物模型，加強抽象生物知識與實際問題之間的聯系，為學生提供解決問題的方法和思路，讓學生在模型的構建和利用中，提升自身的思維能力，實現提升生物核心素養的教學目標。在傳統的高中生物課堂教學模式下，教師過分追求成績，對學生開展多而雜的習題訓練，不僅加重了學生的學習負擔，也難以提升學生解決問題的能力。面對這一現狀，高中生物教師在優化課堂教學時，應積極構建生物模型，引導學生在生物模型的幫助下解決相關問題，使學生在解決問題的過程中，不斷提升自身的能力。例如，在“酶的作用和本質”的教學中，教師在引導學生做練習題的時候，就可借助生物模型這一工具。教師將全班學生進行分組，并為每個學習小組準備了一個有關“酶作用”的模型，引導學生借助生物模型，在規定的時間內將酶模型的運動流程呈現出來，最終使學生更好地理解酶的作用機制。

3.4構建生物模型，體現生物知識規律

高中生物知識中涉及大量的計算和推理，是學生學習的重點和難點，在分析和解決這些問題的時候，通過數學模型的構建，能夠透過繁雜的生物現象看到其中的生物規律，提升學生的學習與探究能力。通過模型構建，能夠幫助學生透過生物千變萬化的表面現象，理解造成生物現象的本質規律，讓學生感受到大自然的鬼斧神工，體會生物知識的魅力。例如，在“自由組合定律”的教學中，教師可以給學生展示孟德爾用純種綠色皺粒和黃色圓粒親本雜交實驗，子一代沒有綠色皺粒的表型，然后用子一代黃色圓粒自交，子二代的表型比較豐富，各種性狀的豌豆都依據一定的規律呈現出來，學生進一步探究，發現子二代的主要性狀表現為黃圓∶黃皺∶綠圓∶綠皺為9∶3∶3∶1。隨后，教師將子二代的性狀進行單獨分析，黃色與綠色、圓粒與皺粒的比例都為3∶1，符合分離定律，其中黃色與圓粒為顯性性狀。因此，可以對遺傳因子的分離和自由組合進行假設，純種黃色圓粒為AABB，純種綠色皺粒為aabb，然后進行組合就能夠構建出自由組合定律的數學基本模型，即9∶3∶3∶1模型。同時，結合具體的情況，該數學模型也可以發生變形，如9∶6∶1，15∶1，9∶3∶4，9∶7等，這樣既能夠提升學生的建模能力，又能夠幫助學生更好地解決實際問題。

3.5構建生物模型，培養思維能力

構建生物模型的最終目的是對學習對象進行概括性描述，以及對復雜的生物知識進行簡單的描述。在構建生物模型的過程中，學生需要對其進行觀察、實驗、歸納、演繹等，并運用所學的生物知識進行假設、模擬。同時，在構建生物模型的過程中，學生還可以將復雜的生物知識進行簡化，最終將知識的本質屬性抽離出來。另外，在生物模型構建的過程中，學生也經歷了對知識的體驗、思考、探索過程，在親身體驗的過程中，加深了對生物知識的理解，提升了自身的理性思維能力。因此，面對高中生物核心素養下的教學目標，教師要引導學生在學習中積極構建生物模型，引導學生在模型構建的過程中培養科學思維能力。同時，在構建生物模型的過程中，教師要充分發揮自身的引導價值，引導學生對所學的生物知識進行歸納、抽象和簡化。學生在構建生物模型的過程中，使得抽象的生物知識更加具體化，收到了良好的學習效果，也促進了思維能力的提升。

綜上所述，生物模型教學作為新課程改革背景下的一種新型教學方法，對于激發學生的生物學習興趣，理解生物知識，提升自身的綜合能力，具有十分重要的價值，是提升學生生物核心素養的重要途徑?；诖?，面對新課程改革背景下的高中生物教學目標，生物教師必須要及時更新教學理念，遵循一定的原則，精心制作生物模型，并將其靈活運用到生物教學中，在生物模型的幫助下，不斷提高生物課堂教學的有效性。

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