从能量流动模型看高中生物模型教学中的误区

陈敏

摘 要 以能量流动模型为例，反思模型教学中的四大误区，并提出自己的建议，供大家参考。

关键词 生物模型 模型教学 生物学教学

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

现行人教版高中生物教材与以往教材的一个不同之处就是凸显“模型”在教学中的作用。现行教材提及了概念模型、物理模型、数学模型三类模型。概念模型有生命系统、细胞等；物理模型有真核细胞的三维结构模型、DNA双螺旋结构模型、生物膜的流动镶嵌模型等；数学模型有种群的J型增长曲线、S型增长曲线等。这些模型既生动地展示了现有科学水平对生物学某一具体方面的客观认识，又为学生的能力发展提供了好的载体。因此，教师不仅不能忽视生物模型的教学，而且还要深入挖掘生物模型对学生学习新知识、提高生物科学素养的辅助作用。以下笔者以“能量流动模型”的教学为例谈谈自己对生物模型教学的思考。

1 关于能量流动模型的思考

人教版高中生物《必修3·稳态与环境》第五章第二节介绍了分析能量流动的模型，如图1所示。

在这个模型中，无论是个体还是种群都存在能量输入、储存和散失三个过程。教材的文字说明中也点明了这个模型代表了分析能量流动的基本思路。但是不少教师忽视了这个模型对之后分析生产者、消费者及整个生态系统能量流动的指导作用，导致不少学生不明白这个模型与生产者、消费者及整个生态系统能量流动的关系。例如，学生在学习生产者的能量流动时，知道进入生产者的能量是生产者固定的太阳能总量，然后一部分通过呼吸作用以热能的形式散失了，一部分随残枝败叶等被分解者分解而释放出来，一部分流入下一个营养级，一部分能量未利用。但这些具体的流向跟上述模型到底有什么关系呢？很多学生不清楚。这时，教师有必要进一步归纳提升：生产者固定的太阳能总量就是这个模型中的能量输入，通过呼吸作用以热能的形式散失的那一部分能量就是这个模型中的能量散失，用于自身的生长发育繁殖等生命活动的那一部分能量就是储存在有机物中的化学能，即模型中的能量储存。而随残枝败叶等被分解者分解而释放出来的那部分能量、流入下一个营养级的那部分能量以及未利用的那部分能量都屬于能量储存，它们是能量储存之后的进一步细分。教师将实际案例与模型紧密联系后，学生就能深刻体会到模型对学习新知识、解决新问题的帮助，就能更好地进行知识迁移。

又如，对教科书中“能量流经第二营养级示意图”（图2），学生也很难理解它与上述模型的关系。在这个示意图中，教师需要点明对初级消费者（即第二营养级）来说，能量输入指的是初级消费者同化，即初级消费者摄入的能量减去粪便的能量。而粪便中的能量并没有真正进入初级消费者，还是属于上一级的生产者。能量储存指的是用于生长发育和繁殖的能量，储存在有机物中，能量散失就是图中的呼吸作用散失的能量。其他各级消费者都是如此。只有这样，学生才能明白能量流动模型不仅可以解释生产者的能量流动，也能解释消费者的能量流动，进而能彻底明白生态系统的能量流动示意图，理解能量为什么单向流动、逐级递减。

2 生物模型教学中的常见误区

笔者观看并参与了大量的观摩课和示范课后发现，关于生物模型的教学，绝大多数教师的重点都放在对模型的解释，较为忽视对模型的迁移和应用。典型的案例就是上述能量流动模型的教学。教学的误区或不足集中表现在以下几个方面。

2.1 教师的立足点不够高

很多教师进行模型教学时，往往只是就点说点，没有从面与立体的角度看待模型。如对物理模型中的细胞结构模型，所有教师都会把重点放在动植物细胞亚显微结构模式图的讲解，会把细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核及每种细胞器的结构和功能讲清楚，甚至会要求学生把动植物细胞亚显微细胞结构模式图画出来。这种做法有助于学生理解并掌握新知识。不过，绝大多数教师仅停留在这一步。他们忽视了这张模式图仅是平面结构，但真实的细胞是立体的。如果教师没有让学生动手制作细胞三维结构模型或者观看细胞三维结构的动画，学生将很难理解中心体居然在动物细胞的中心，而不是细胞核在细胞的中心；很难理解显微镜下未质壁分离的洋葱鳞茎外表皮细胞为什么几乎整个细胞都呈紫色，原生质层到底在哪里；很难理解分泌蛋白形成过程中的囊泡为什么会有规律地向高尔基体移动，再向细胞膜移动，为什么不随机移动随机分散开。可见，教师的立足点高低直接影响到学生对知识的理解程度。

2.2 缺少归类汇总

当学生学完三本必修教材之后，很少有教师从整体的角度对三本书所有的模型做一个系统的归纳汇总，甚至在高三复习阶段都很少有教师花时间做这种工作。这方面工作的缺失会导致学生只会应试不会应用，更不会将模型法内化成一种自身了解世界解决问题的一种科学方法。这与新课程改革所倡导的“提高生物科学素养”的理念相违背。

2.3 缺少能力的培养

对于生物模型的教学，不少教师更喜欢用讲授法，这种教学方法直接了当，易于操作，且比较系统、严谨。其实，建构模型的过程就是学生自主思考并建构知识的过程，过程比结果更重要。如概念模型的教学，教师习惯用板书或投影的形式将自己画好的概念图直接告诉给学生，学生也会觉得教师归纳得确实比自己更全面更有条理，与其自己写一遍，还不如直接抄。从此以后，学生就会养成思维上的惰性，凡事都依赖教师，自身的理解、分析、比较、概括等思维能力没有得到很好的锻炼和发展。

2.4 缺少新技术、新成果的应用

当今时代是信息化高速发展的时代，各种新技术、新的教学手段不断涌现，部分教师没有紧跟时代步伐，至今还依赖于老式的挂图、陈旧的录影带。当新时代的学生面对旧时代的图片等模型时，他们的内心能感受到技术的飞速发展吗？能感受到21世纪就是生命科学的世纪吗？笔者在进行“分泌蛋白的加工分泌过程”教学时，引用了美国哈佛大学制作的三维动画。其中逼真的细胞结构、生动的加工分泌过程配合震撼力十足的音效，学生们瞬间就被生命的精妙绝伦给震撼了，笔者根本不需要说什么学生就已经全学会。可见，新技术新成果对模型教学有多么重要的辅助作用。

3 关于生物模型教学的建议

3.1 善于挖掘网络资源辅助教学

新技术新成果对生物模型教学有辅助作用，因此广大教师应经常搜集与生物模型相关的视频、图片等资源，更新自己的教学资源库，从而在教学时，与时俱进，推陈出新。

3.2 以能力为目标设计模型教学的实施方案

教师要转变传统的教学观念，多让学生参与模型教学。例如让学生自己画有自己特色的概念图，然后在课堂上交流并相互评价，取长补短，教学相长。教师在教学过程中，应重视对学生能力的培养，通过设计有效的学生活动，切实提高学生的能力水平。

3.3 对模型进行深加工

在进行模型教学之前，教师要对模型进行深加工，全方位多角度地看待模型。对于物理模型，教师可以按点、线、面、体的顺序选择观察点，发挥想象力，深究其结构、功能及联系；对于概念模型，教师既要自己画，也要鼓励学生画，在交流评价过程中积累优秀案例，启发学生的思维；对于数学模型，教师要重视推理的过程，如这个曲线图是怎么得到的，怎样描述曲线，该曲线包含哪些规律和结论，从定量和定性两方面启发学生的思考。

3.4 适时进行归纳提升

待学完所有的模型之后，教师要将教材中出现的模型做好分类汇总，使学生深刻领悟各种模型的特点、优点和适用性。然后，学生将自己总结出的内容与他人的经验相互补充，从而得到一个更为完善的分类汇总表。在教学时，教师要适时将自己的经验总结传授给学生，提升学生的理解和思维水平，鼓励学生活学活用。

一节好的生物模型教学课不仅凝聚了教师的智慧，而且能全方位提升学生的生物科学素养，还能让学生感受到现代生物科学与技术的突飞猛进，可谓一举多得。endprint