高中生物学新课程中的模型、模型方法及模型建构

木其日��

摘要：高中生物学在课堂中进行的建模处理，最主要的目的就在于让学生利用建立模型的具体方式，接触到建模过程中的具体思维方式，领悟模型的方法，从而不断强化生物学中的具体知识。在高中进行生物学习的过程中，学生会不断接触到各式各样的模型，包括物理模型、数学模型、概念模型等，对模型构建的方式有着很大的帮助和见解。文章就对如何进行科学有效的建模以及建模的具体好处做出了分析。

关键词：高中生；生物；建模；方法；新课程；探讨

一、 前言

学会建构简单的模型，是高中课程标准中对于高中生能力和思维的一个最基础的要求和方式。在高中的生物学习过程中，学生会陆续接触到物理模型、概念模型和数学模型等模型的建构，对模型方法会有比较全面的学习和了解。这一系列的操作，最大的价值就在于帮助学生接触建模思想，领悟模型方法，从而将有关生物学的概念进行有效的巩固。

二、 生物建模的优势

1. 建构物理模型，使知识形象化、直观化

采用实物或者是图像的方式，可以对抽象的事物进行一个具体的刻画，这就是物理模型最主要的特征。教材中最为经典以及高中阶段学生接触最多的就是DNA分子双螺旋结构模型。在教学的过程中，让学生自己动手，组装出细胞的模型，教材中没有指定有一些固定的材料，没有说明具体的操作流程和规范守则，这给学生的发挥留出了无限的空间，同时也给教师的教学过程带来了很大的发展。当学生完成了对细胞的结构和功能的简单学习之后，就可以采用课外小组的形式，帮助学生分别对动植物的细胞进行学习和制作。当学生完成了上述的步骤后，就需要在课堂上以小组为单位，将模型的每一个结构进行详细的解释，并且说明所选材料代表的结构，以及选取这些材料的原因和这些结构的作用。在制作模型的过程中可以让其他的同学对其进行指正和帮助。这样就有助于增强学生对细胞这一微生物微观结构的直观理解，对相关的理论知识有更深入的了解和认识，从而可以不断刺激学生的求知欲望。

通过在课堂上进行模型构建，可以使学生的积极性以及主动性达到最大限度的发挥，让学生按照自己发散的思维方式，自主动手，相互协作，从而在实际工作的过程中，将细胞整体内容的科学、环保、准确等原则，将细胞结构的具体内容，以及功效得到很好的理解，最后可以体验成功的快乐，将细胞这一章的知识充分理解和消化，构建好自己的知识网络，将抽象的知识不断丰富活化。生物膜的流动镶嵌模型、DNA分子的双螺旋结构模型等理论课程，在生物学的理论领域内都可以得到很好的运用，同时也都收到了较好的成效。

2. 建构概念模型，梳理知识间内在关系

概念模型指的是用文字的方式将原来较为抽象的模型进行复述和建模。目前在我国的高校中存在着较多的此类问题：课本中的一些单一的知识点都能熟记并且掌握得较好，但是在做一些综合性较强的题目时，却总是无从下手，最根本的原因还是在于没有办法将知识点较好地串联起来。而采用模型的方式，就可以将这一问题进行较好的处理。在实际的生物教学中，课程的质量很大程度上取决于老师是否可以把知识点进行较好的阐述和归纳。实际上，在复习课上，按照已有的知识点对其进行归纳总结，并且构建好一套完整的方案，这样构建模型，可以较好地帮助学生将各个知识点进行融会贯通，从而收到我们所需要的学习效果。生物教学的最终目的就是将生命运动的规律进行分析和阐述，而生命运动在自然界中，是最复杂的一种运动方式，只有把这些内容都放入到一个完整的系统中，才可以有助于学生对其进行充分的掌握和了解。所以在进行生物教学的过程中，就需要将教学的思路进行一个完整的贯穿，从而可以帮助学生从宏观的角度去把握知识点和掌握知识点，将各个知识点之间的串联做到位，从而起到事半功倍的较好的效果。

3. 建构数学模型，揭示问题本质

数学模型指的是利用数学的形式对一个系统的性质进行描述，较为常见的是有丝分裂过程中DNA的变化曲线，酶的活性随pH变化而变化的曲线，以及一些较为常见的比例系数的关系等等。数学模型在构建的过程中，主要分为以下几个常见的步骤：首先要对研究的对象进行观察，在提出合理的问题后，进行有效的假设，最后再对实验的数据进行分析，用适当的数学形式对事物的性质进行表达再进行后续的实验结果，来证明自己前期的建模和假设的准确性。在实际上课的过程中，较常见的教材有《稳态与环境》模块《种群数量的变化》，里面所提到的“建构种群数量增长的模型”，教师可以采用引导的方式，帮助学生建立起Nn=2n的数学模型，在此基础之上完成图表的绘制，建构理想状态下“J”型种群增长的数学模型

Nt=N0λt。用此方式可以对学生的数学建模能力起到很大的帮助，同时将知识点融会贯通，对于学生培养严谨的思维意识，起到了很大的促进作用。通过不断更新数学模型，可以帮助学生更好地掌握知识，也可以让学生知道，生物中的一些常见的知识点，也是可以用数学模型来进行解释的，很好地锻炼了学生的思维能力和意识。

三、 生物学新课程中生物建模的方式

1. 建立生物模型的概念

模型指的是利用对目前的分析来获得成果的机理，将一切影响较大的因素进行吸收，把一些不重要的因素进行省略的方式，将自然现象最大化地形象化。生物教学的最终目的就是将生命运动的规律进行分析和阐述，而生命运动在自然界中，是最复杂的一种运动方式，只有把这些内容都放入到一个完整的系统中，才可以有助于学生对其进行充分的掌握和了解。模型最主要的特点就是直观和抽象，可以帮助学生较好地掌握一些知识点，也为学生的认知指明了一条道路和方向。

2. 正确对生物模型进行分类

高中在进行生物课程的建模中，主要涵盖了一下几个方面。

天然模型：指的是在生物的課堂上，利用动植物的实体进行建模的方式。例如：细胞的结构主要涵盖了细胞膜、细胞质和细胞核。利用核桃就可以较好地阐述这一结构，果皮可以当做是外部的细胞膜，果肉可以当做是细胞质，果核与细胞核比较类似，其中涵盖了核膜和核仁。endprint

物理模型（人工模型）：指的是利用专业人士制作的实物模仿品。例如，沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型就可以与概念的模型进行较好的结合：通过对大量具体现象的不断分析，可以用文字和符号将需要表达的对象进行较好的管理和结合。例如，用光合作用图就可以将光合作用的机理和过程进行完美的阐述。

数学模型：数学模型指的是将研究的对象确定为一些生物学中的具体概念，在此基础之上，综合用数学方程式、关系式、曲线图等将其进行较好的表达，在后期做出相应的假设和证明。例如，细菌繁殖N代以后的数量Nn=2n、种群的数量变化等。

3. 将计算机与生物学模型方法相结合

计算机技术使生物数学模型直观、直观、高效，解释性更强，同时也具备了较好的判断和预测等重要功能。例如，在有丝分裂过程中，DNA数目和染色体数目的曲线，在计算机技术的完成下，就可以帮助学生们进行较好的学习和理解，大大提高了教学的效率。除此以外，还需要确立生物模型的正确教学价值。模型是学习生物知识的一种极为重要的辅助手段。掌握建立模型的方法，不仅能更全面地理解科学知识，对于学生的思维也是一种锻炼。生物模型可以使生物理论与学习的实践方式相结合，既体现了生物知识的科学性，也通俗易懂，能激发学生的学习兴趣。模型本身属于一个不断探索的过程，学生需要设置自己的对象，运用科学知识，同时选择合适的方式来检查模型是否符合实际，分析和解决有关生物学的问题。

在生物学科中进行构建模型的思维不断渗透于宣传，经过后期的简化之后，模型可以用极为简单明了的方式，帮助学生掌握生物知识，不仅能使学生了解生物不单单属于自然科学的一种，也可以用来构建一个与生物思维相结合的模型，生物学可以用来解决实际的生活问题，可以使学生的知识产生不断的迁移，从而起到了举一反三的效果。在高中生物教学中，教师通过建立一些有效的模型，在培养学生相对较强的逻辑意识的过程中，可以培养他们的科学意识，有助于学生对知识进行充分的掌握和了解。总之，建立建模是提高学生学习效率，提高生物教学的一种必要的手段和方式。

四、 结束语

模型构建已经是目前高中生物教学过程中的一项极为关键的方式了，高中生物建模最主要的目的就在于让学生利用建立模型的具体方式，学会建构简单的模型。模型构建和理解是学生理解和掌握生物学知识，应用有效工具建构模型的方法，是高中课程标准和教材对学生提出的高于初中水平的科学方法和探究能力的要求。所以可以知道，模型的构建在高中生物中起到了极为关键的作用，高中生物教师要在意识到此点基础上，将建模的意识主动运用到教学的过程中。

参考文献：

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作者简介：木其日，内蒙古霍林郭勒市第三中学。endprint