构建生物模型培养学生探究能力研究

张慧颖

摘要：新课标指出必须重视学生探究意识和科学学习方法的培养，这样学生才会形成独立学习意识和自主学习能力。高中生物作为一门理论和实践并重的学科，高中生物教育中的生物模型构建能够帮助学生在构建模型的过程中形成生物思维与生物意识，准确掌握生物学概念。从而简化与纯化生命现象，帮助学生更加顺利的掌握知识规律，提高教学有效性。因此生物模型的构建工作成为了新时期素质教育教改的必然工作，其对学生探究能力培养具有十分突出的意义。

关键词：高中生物;生物模型;探究能力;学习兴趣

中图分类号：G633.91   文献标识码：A   文章编号：1672-9129（2017）16-0205-01

Abstract： the new curriculum standard points out that it is necessary to pay attention to the cultivation of students' inquiry consciousness and scientific learning methods， so that students can form independent learning consciousness and independent learning ability. High school biology is a subject that attaches equal importance to both theory and practice. The construction of biological model in high school biology education can help students form biological thinking and biological awareness in the process of building model， and accurately grasp biological concepts. In this way， the phenomenon of life can be simplified and purified to help students master knowledge rules more smoothly and improve the effectiveness of teaching. Therefore， the construction of biological model has become the inevitable work of the quality reform of education in the new period， which is of great significance to the cultivation of students' inquiry ability.

Key words：high school biology;Biological models;Inquiry ability;Interest in learning

前言：不论是科学学习还是科学探究，模型方法都能够发挥十分突出的作用。生物作为一门探究生物实质知识的学科，教师有必要让学生学会模型的建立方法，在构建模型的过程中形成创新思维与生物素养，巩固与加深对生物学的理解和印象，提升学生的探究能力和探究水平。因此从某种角度来说模型理解和模型构建可以称之为生物学学习最好的工具之一。

1 模型概念与分类

高中生物对模型是这样的介绍的：所谓的模型就是一种能够具有特定目的能够帮助认知对象清楚了解与概述物体、内容的方式，这种描述有着两种形式，包括定量形式与定性形式。有的需要利用具体事务与形象化手段落实，有的需要用抽象方式表达。按照种类划分，模型包括概念、数学以及物理三种模型[1]。

2 构建模型教学实例

2.1概念模型。所谓的概念模型就是通过文字描述的方式概括事物本身的性质。例如每一个章节中的概念图或是细胞结构特征中的文字、光合作用中能量和物质的变化解释、达尔文自然学说解释模型等都是概念模型。

在学完《基因的表达》一课以后，教师可以先带领学生一同分析该课程的核心概念，帮助学生先制作初步的概念图。首先明确该课主题并根据主题写出基因表达一课的核心概念与次要概念。之后将概念放在模型的中央或是顶端，并向四周或向下按照概念的重要性不断蔓延开来，用连接语和线条链接这些概念，详细流程如下：核心概念：翻譯、转录、基因的表达。次要概念：核糖体、密码子、核糖体RNA、转运RNA、信使RNA、遗传信息、氨基酸序列、脱氧核苷酸序列、蛋白质、基因。当然为了进一步培养和调动学生的学习热情，教师还要让学生自行予以更多内容的补充，利用所学知识和自己所了解的信息补充模块知识，进一步提升与强化学生知识网络构架能力。在专题复习、总复习中学生就可以实现不同章节、不同模块的有效整合。

2.2数学模型。所谓的数学模型指的是能够描述系统与系统性质的数学方式，包括函数式、计算公式、曲线图或是实验数据制作的饼状图、柱形图。实际上我们翻阅教材能够发现很多的数学模型，比如生物种群数量增长、豌豆杂交实验、植物器官生长素浓度反应、酶的活性与PH变化、有丝分裂DNA含量等都能够看到数学模型的身影。

数学模型的设计流程为：第一步研究与观察对象，从对象的条件和情况中得出问题。第二步根据数学建模需求提出假设。第三步结合实验数据应用数学的方式表达事物性质。第四步在观察和实验中修正与检验模型。以《种群数量的变化》一课为例。在设计种群数量增长数学模型的时候，教师应重点培养学生数学模型分析和设计能力[2]。

首先是观察需要研究的对象，学生在此过程中需要仔细观察。此时教师需要提出问题包括细菌种群数量的增长需要如何预测、解释与描述。

其次展开对问题的假设。建模中的假设为在空间与资源无限的理想条件下，细菌增长是否会受到种群密度限制。理想条件为没有疾病、没有天敌、气候适宜。

随后利用实验数据，以数学形式表达模型内容。细菌增殖的特点满足指数函数的形式进行增长[3]。所以可以用N表示细菌数量，用n代表代数。问题的解决需要十分复杂的计算流程，此时可以用数值运算、逻辑运算、证明定理、画图形、解方程方式进行求解。

最后通过进一步的观察与实验方式修正和检验数学模型的有效性、合理性。通过这个过程使学生进一步的反思，提出除去细菌以外，其他生物种类数量是否和细菌增殖数学模型类似。生物环境与生物增殖的关系到底有哪些关系。

2.3物理模型。所谓的物理模型既以画图或是实物的方式表达对象特征，比如制作生态缸、血糖调节模型、DNA分子螺旋结构、染色体变化、生物膜模型、大分子模型、细胞器模型、细胞模型等等。如制作生物膜模型的时候，教师可以让学生用生活常见的废旧物品制作模型，用包裹药丸的球形蜡质盒做磷脂分子头部，用穿过药盒的电线或铁丝作为磷脂分子的尾部。此类物理模型制作简单，所用材料比较容易获取。具有创意的制作方式能够帮助学生对生物膜分子空间结构获得更加清楚的认知。

结语：模型构建方法需要根据研究任务需求进行选择，刨除掉非本质的属性和次要细节，抓住研究现象，明确错综复杂的问题关系，从而建立明确化、简化的模型与问题解决程序，了解生物原型和生物学本质。在科技进步的今天模型正处于动态式的发展过程。不过不论是哪一种模型都需要科学探究的精神与缜密的思维意识。而这些要求恰好与高中生物教育目标相符，其体现的正是生物教育本身的个性与特性。所以教师必须要善用生物模型教学，引导和开发学生的探究意识，这对学生今后的成长有很突出的帮助作用。

参考文献：

[1]刘芳.浅析模型构建在高中生物教学中的意义[J].学周刊，2015（27）：136.

[2]叶小山.高中生物模型的制作方法研究[J].西部素质教育，2015，1（14）：92-93.

[3]朱徽.高中生物模型建构教学研究与体会[J].考试周刊，2016（A4）：151-152.