借用模型提高“生态系统专题”的复习效率

吴海燕

摘 要： 新课标将模型和模型方法列入课程目标，学会构建合理的模型并运用相关的模型方法进行科学探究，已成为高中学生必备的生物学素养之一。本文阐述了在“生态系统专题”复习中，利用教材中的模型，通过扩增核心概念模型和构建数学模型，提高“生态系统专题”复习的有效性，同时培养学生的建模思维和能力。

关键词： 建构模型 生态系统专题 生物学复习 概念模型 数学模型

模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的概括性描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的。有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式表达[1]。高中生物新课程标准将模型和模型方法列入课程目标，要求学生领悟“建立模型”等科学思想和科学方法，学会运用相关的模型方法进行科学探究，因此，培养学生的建模思维和能力已成为高中生物学教学的一项重要内容，尤其在高三总复习中，教师若能充分发挥模型的作用，引导学生主动建模，在高三二轮复习中，如果学生头脑中呈现的不再是一堆概念、规律、错题，而是清清楚楚的几个模型，那么学生在高考中一定会有出色表现。

1.扩增核心概念模型，建立完善的知识网络

概念模型能将原本零碎的生物学知识归纳起来，构成彼此联系的知识网络，了解各知识点在知识体系中的具体位置，清楚各知识点之间的联系[2]。在构建概念的复习中，要求学生能明确概念的内涵和外延、相关概念间的关系。由于二轮复习采用“专题整合”的策略，将各章节中分散的“点”串成“线”，并进一步构成“网”，让学生独立建构如此庞大的知识网络有一定的难度，因此教师可以为学生提供脚手架，即该专题的核心概念模型（图1）。

在学生对该专题有了上述框架式的认识后，为了帮助学生进一步细化复习三个部分的内容，可以针对每一个部分提出若干问题让学生讨论，然后要求独立完善该概念图：①生态系统的结构：是指生态系统的组成？由什么构成？②生态系统的功能：侨光中学校园内物质能循环吗？物质循环的范围是什么？物质循环的方向是什么样？简述能量流动关于各营养级能量的去路，能量流动的特点是什么？研究能量流动有什么意义？说出信息传递的类型、方向、意义。③生态系统的稳定性：有哪两方面的表现？为什么能实现，原因是什么？影响该原因的因素是什么？抵抗力稳定性与什么因素有关？学生在讨论中，对这三个方面有了更为深入的理解。接着，以小组为单位，根据以上问题提示建构概念模型，由于不同学生对知识的掌握情况、理解能力各不同，概念模型的建构结果和完成速度可能差异较大，因此，对概念模型的建构可以采用先小组内合作再班级汇报的方式，修改和分析概念图，最后将修改后的概念图整合在一起，对原有的核心概念模型进行扩增，经过加工整理，建构如图2所示的综合概念图。通过这一过程，学生对生态系统的知识点建立起完善的知识网络，同时这个过程还拓展了学生思维。

2.构建数学模型，深化对易错知识的理解

数学模型是用字母、数字及其他数学符号建立起来的等式或不等式，以及图表、图像等描述客观事物的特征及内在特征的数学结构表达式[3]。教材中关于这个专题有大量的数学模型图，这些模型是对知识的高度浓缩，在高三总复习中如果能充分利用教材现有的模型图，则既能让学生加深对知识的理解，又能达到缩短复习时间的效果。在本专题中，“能量流动”是易错知识点，又是学生比较难理解清楚的内容，可以通过建构数学模型突破难点。

在复习“能量流动”中关于初级消费者同化量的去路时，可结合模式图（图3），引导学生思考：①初级消费者获得能量的方式是什么，其同化量的去路如果用两条路径表示，那么可以如何表示？②呼吸作用消耗的能量属于用于生长、发育繁殖的能量吗？用于生长、发育繁殖的能量有哪些去路？初级消费者的同化量如果用三条路径表示，可以如何表示？③如果按照定时定量的分析法，在调查的这段时间种群内，还有一些个体并没有死亡，也没被下一营养级摄食，那么，初级消费者的同化量又可以有几条去路？④初级消费者的粪便量属于其流向分解者的能量之一吗，为什么？如果不属于，那么该算哪个营养级的分解量？⑤请你用数学表达方式描述上述概念间的关系？

学生自主构建以下模型：消费者的摄入量=消费者的同化量+粪便中的能量；粪便中的能量是上一营养级同化量中的一部分；消费者的同化量=呼吸作用消耗量+用于生长发育繁殖的能量；消费者的同化量=呼吸作用消耗量+进入下一营养级的能量+分解者利用；消费者的同化量=呼吸作用消耗量+进入下一营养级的能量+分解者利用+未被利用（定时情况下）。通过上述数学模型的建构过程，学生不仅掌握了建构数学模型的方法，领悟、归纳出了规律，还深化了对易错知识的理解。

利用模型建构可以将知识具体化、简单化、系统化。因此，在高三总复习时，教师应该有意识地利用课本上各种模型、教参书和辅导书中相关的模型进行讲解，根据考试大纲的要求，指导学生用建模思维进行专题复习，先自主建构模型，将复杂的生物学知识整合为几个模型，然后师生共同补充、修改、完善模型，最后结合习题，让学生运用建构好的模型解决生物学问题。由于学生在建构模型的过程中运用了不同感官，这样不仅能加强对各知识点之间联系的认识，形成较深层次的认知分析，还能有效改变学生的认知方式，提高学生的自主学习能力，建模思维和能力得到了进一步发展，对教学产生明显的促进作用。

参考文献：

[1]朱正威，赵占良.普通高中课程标注实验书《生物3稳态与环境》教师用书.北京：人民教育出版社，2007，40.

[2]周荷静.利用模型方法提高“蛋白质专题”的复习效率.生物学教学，2012.37（5）：26-27.

[3]黄伟权.数学模型的常见类型和建构方法.生物学教学，2010.5（8）：20-21.