浅谈高中生物模型的作用

王新齐

[摘 要]模型作为一种认识手段和思维方式，是科学认识过程中抽象化与具体化的辩证统一。它在生物教学中发挥着不可替代的作用。了解和掌握模型的作用，可促进生物教师有效开展生物教学。

[关键词]高中生物 模型 构建 作用

模型是人们按照特定的科学研究目的，在一定的假设条件下，再现原型客体某种本质特征（如结构特性、功能、关系、过程等）的物质形式或思维形式的类似物。模型的形式主要分为物理模型、数学模型和概念模型三种。模型作为一种认识手段和思维方式，是科学认识过程中抽象化与具体化的辩证统一。而联系生物教学，高中生物模型可以使生物学知识直观化、形象化、系统化、数学化，在教学中发挥着不可替代的作用。

一、模型使生物微观领域的形态结构宏观化

生物新教材以《分子与细胞》开篇，但是细胞的形态结构属于微观领域知识，学生看不见、摸不着。传统的教法设置是利用课本的图片、挂图进行讲授，方法陈旧，模式单一。且一方面教学成效小，另一方面也满足不了高中生旺盛的求知欲，容易造成学生在学习之初就丧失兴趣。教材在恰当的时期和环境下安排了“真核细胞三维结构模型的构建”，适时地扭转了这一困境。“真核细胞三维结构模型”是物理模型，它借助具体的实物或图画等形象化的手段直观地表达认识对象的特征。它的特点就是能使微观结构宏观化、直观化。当真核细胞模型凭借学生之手活灵活现地展示在眼前时，鲜艳的色彩，形态各异的细胞器，冲击着大家的视觉，教师再用语言描述细胞各部分结构的功能，学生便可深刻理解真核细胞。采用这样的手段和方法，既让学生通过“动手、动眼、动脑”积极主动地参与到了教学活动中，充当了课堂教学的主体，又满足了他们的求知欲与成就感。

二、模型能让生物生理活动真正的“动”起来

生物个体及细胞的生理活动也是教学的主要内容，例如细胞分裂、细胞衰老、生物生殖与发育等知识，这些活动都是动态的、连续的。一直以来，教学都是将变化过程分为几个步骤分别讲述，再通过归纳、分析将每一步串在一起，组建成整体，但教学效果往往是教师“苍白无力”地讲解，换来的却是学生的“一头雾水”。模型的构建能让这些生理活动“动”起来。例如，“减数分裂”是生物体形成生殖细胞的重要过程，染色体变化是其中的重难点。制作“减数分裂中染色体变化的模型”可模拟染色体在减数分裂中的动态变化过程：用橡皮泥做成“染色体”，通过两个学生配合，一步步完成同源染色体的联会、同源染色体的分离、非同源染色体的自由组合、姐妹染色单体的分离。这样巧妙的模型设计，使得染色体在真正意义上“动”了起来，并且也展现出减数分裂的连续过程，可以使学生深刻地理解染色体、染色单体、DNA在减数分裂中的行为变化和数目变化特点，还可以利用模型联系“有丝分裂”，指出二者的区别，本节的重难点也就迎刃而解。

三、模型可使生物理论知识系统化

掌握概念和理论是生物教学过程的中心环节。生物学概念和理论属理性认识，从内容上看包含细胞——个体——种群——群落——生态系统;形态结构——生理功能;个体生命——生物进化等，概念多，容量大，跨度大。学生要在短短的两年时间里学习大量的生物学知识，而这些知识又主要来自于间接经验，以致印象不深，易于遗忘，常常是“学前忘后，前后混淆”。因而，在教学中教师必须用多种方法来实现知识的系统化。概念模型就可担当此任，它采用文字、箭头、方框等形式把各知识点的关系连通贯穿在一起，有助于使知识系统化。例如，“体内细胞与外界环境进行物质交换的过程”是一个抽象又琐碎的问题，一般的讲解难以在学生的脑海中留下深刻的印象。学生们往往在课上听懂了，但课下却容易忘记，涉及此知识点的考核中常“丢三落四”。在新教材的“技能训练”活动中让可学生们课后制作“物质交换过程”模型，它可将与物质交换有关的多个内容组建在一起：内环境将组织细胞和体外环境搭建起了沟通的桥梁，是实现物质交换的中心枢纽，围绕此枢纽的有消化、呼吸，循环、泌尿系统;消化系统参与固态营养物质的消化与吸收、呼吸系统则与氧气、二氧化碳气态物质相关，循环系统担负运输作用，泌尿系统排除代谢废物，各司其职，又紧密联系。

四、模型让生物学渗透着“数学美”，实现了与数学的完美结合

数学是基础的自然科学，应用于各领域。数学方法的介入使我们对生物界有了更多的认识，孟德尔遗传定律就是应用数学方法的光辉范例。数学模型在生物教学中也越来越表现出强大的生命力：它通过建立可以表述生命系统发展状况的数学系统，对生命现象进行量化，以数量关系描述生命现象，再用逻辑推理、求解和运算达到对生命现象进行研究的目的。而数学模型的表达形式一旦建立，就蕴含了生物学意义，可利用数学规律解决生物学问题。

由此可见，建立模型在高中生物教学中是很重要的方法和能力，教师在生物教学中运用模型方法，不仅便于分析和解决有关生物学问题，而且能有效地提高学生的生物学习兴趣和生物科学素质。