应用模型构建提升学生的生物知识能力

■甘肃省张掖市高台县第一中学 程 虹

随着人类进步的脚步越来越快，科学技术日益成熟。在人工智能日益发达的今天，国家建设对人才的要求越来越细，越来越要求精益求精，那么对于今天的高中生来说，如何让他们全面学习科学文化知识，掌握基本的技能技巧，就是摆在面前的一个教育问题。在科技高度发达的今天，越来越显示出生物学科的重要性来，因此在日常教育教学工作中，可以采用建立模型等教学手段，科学有效地引导学生进行生物学科的学习。每年的高考题型中，把建立模型的方法列入考试内容，检验学生掌握知识的能力。因此在日常教学过程中，把这种教学模式应用到每堂课的教学中，能加强学生基础知识的掌握，提升他们解决问题的实际能力。

一、物理模型让抽象知识形象化，激发学生自主参与探究能力

高中生物课的教学过程中，有的时候需要构建一种物理模型的教学模式，提高课堂教学的效率，这种教学模式有它自身的优点，可以把一些抽象的学生不好理解的知识，转化为形象具体的知识，帮助学生记忆理解。例如在教学“有丝分裂中染色体变化”的知识内容时，我们就可以构建一种物流模式，提高课堂教学的效率。可以建议学生使用一些常用的生活工具，例如经常用的剪刀、胶水，不同颜色不同形状不同纸质的图纸，通过裁剪制作出简单实用的物理模型。为了保证模型的实用性和科学性，在构建之前教师先和学生一起回顾有关有丝分裂过程的基本知识点并向学生讲解有关的制作思路和要求。先根据学生的学习层次和性格特征进行分组，每3～4人一组。用卡纸做染色体的臂，同色的橡皮泥做着丝点，小组合作完成。由于细胞分裂的不同时期染色体的形态数目有差异，学生将黄色的卡纸剪成非常细的细丝状，并杂乱地放置在白纸上，不同颜色的卡纸做出4条黄色和4条红色的染色单体，其中4条黄色的染色单体长3～4em，4条红色的染色单体长5～6em。把颜色、长度相同的两条染色单体成对并排放置，中部用小块橡皮泥粘起来，代表已完成复制的染色体。在纸上画一个足够大的细胞轮廓，能容纳所做的4条染色体，画出纺锤体。在制作过程中，尤其要注意分裂的不同时期，染色体在分布、形态、数目上的差异。

为了增强模型制作的效果，教师可以在学生制作前、制作的过程中或者制作后提出一些问题以及展示他们各自模型的机会。在实际的教育教学过程中，鼓励学生制作简单容易操作的物理模型，帮助学生理解有些生物结构知识，便于他们厘清生物知识的系统性。有的时候制作完成简单美观大方的物理模型，让复杂的生物问题简单化，把抽象的生物知识以最简单的形式表达出来，加强学生的理解记忆，让他们能长时间保持这种记忆能力，从而达到最直接最有效的教学目的。

二、概念模型让主要特征符号化，提升学生概念建模的能力

高中生物学科的知识，学生由于没有一定的实际经验，无法理解有些抽象的知识结构，尤其是对于一些概念性的知识，理解起来就非常困难。如果在教学中能把这些抽象的文字，通过一定的符号，把知识形成的过程通过一定的流程图演示出来，这样学生就能看得清楚，理解透彻。这就是说通过一定的概念模型，可以简单演示生命活动的过程，生物活动的规律，从而能帮助学生在脑海中形成完整的知识体系，从而提高生物学习的效率。在新授课与复习课中，教师需要利用概念图整理生物知识。例如在“免疫调节”一课中，要求学生以“免疫系统”为关键词，构建免疫器官、免疫细胞、免疫活性物质为主的概念图。在建模的过程中，学生相互比较、讨论、交流各自所建的概念图，补充、修正、完善概念模型内容。这样学生在构建模型的过程中，就加深了免疫器官、免疫细胞、免疫活性物质等相关概念的理解，并了解了他们各自的免疫特征，系统性掌握了有关免疫调节的知识。利用构建模型能提高学生对相关知识的学习，形象化地理解抽象知识，从而能有效提高学习效率。

三、数学模型让复杂问题简洁化，培养学生数形动态呈现的能力

数学模型建构的一般步骤为：观察研究对象，提出问题——提出合理假设——根据实验数据，用数学形式表达事物性质+继续实验观察，检验修正模型。建构数学模型对学生的科学探究以及归纳总结的能力提出新要求，因此建模的过程中就是学生核心素养的培养过程。

例如，构建培养液中酵母菌种群数量的变化曲线图就是典型的数学模型。首先让学生了解数学模型的表现形式，可以是表格、柱形图、曲线图。将学生分成小组，观察记录不同时间下所测得的酵母菌种群数量及生活状况，然后根据所测数据绘制相应的曲线图。以小组为单位，讨论交流种群增长出现J型曲线、S型曲线的原因以及种群数量的波动和下降。通过实验观察并动手建构种群数量变化的数学模型使学生对于种群数量的变化有了直观且深入的认识，但是在构建模型的过程中，发现还有一部分学生的绘图功底特别差，因此在日常教学工作中应多注重建立交叉学科相关知识之间的联系，全方面提高学生的综合应用能力。

四、结语

高中生物教学，通过设计各种各样的教学模型，能把复杂的问题简单化，便于学生理解；能把抽象的知识转化为形象生动的知识，便于学生形象直观地学习；能把复杂的生物知识转化为符号知识，加深学生在脑海中的印象，帮助他们深刻理解知识内容。在实际的教学中，教师应引导学生借助模型学习、归纳、总结、提升，以模型教学为途径促使学生探究生物奥秘，提升学生的综合素养。