模型构建在高三生物复习课中的应用探析

周佳璇

【摘要】高三生物复习课在传统教学模式下可能无法帮助学生形成完整知识网络，也不利于学生生物核心素养的培养。模型构建作为一种科学的学习研究方法，合理应用在高三复习课中，既能使学生形成科学思维，主动构建知识网络和整理解题方法，也能增加学生课堂参与度，提高学科学习兴趣。

【关键词】模型构建;复习课;知识网络

核心素养是学生在解决真实情境的问题时所表现出来的必备品质和关键能力。随着课程教学改革的深入，模型构建以其特有的理性思维方式，在生物教学中应用越来越多。新课标始终强调学生不仅应该掌握科学知识，更应该学习科学研究的一般方法。笔者通过几个模型构建应用实例，探讨模型构建在高三复习课中应用的意义。

一、传统教学模式与模型构建教学方式的比较

传统教学方法下，学生常常会反映“课本看懂了，但是还是不会做题”，这是因为教材是分章节学习，教师是分课时按教材编写顺序完成教学，机械化的教学方式如同填鸭教学，学生所得到的知识很难形成有机联合，甚至所有课程学完仍不能体会生命科学学习的意义。

高三复习课教学任务较重，学生需要在有限的课堂时间里实现对碎片化的知识进行整理，构建系统化知识网络和解题方法。模型构建要求学生从课本知识出发，用具体模型形式呈现课程内容，并通过具体操作再现对课本知识的理解。这种模型构建方法的深入应用，既能使学生充分理解和阐述生物学的基本理论和知识，提高学生的动手能力和观察能力，又能让学生领悟生物学家在研究过程中所持有的观点以及解决问题的思维和方法，培养学生的核心素养。

二、教材核心概念与模型应用

模型是原型的一种抽象，模型舍去了原型一些次要的细节、非本质的联系，以简化和理想化的形式去再想原型的各种复杂结构、功能和联系（如图1）。模型构建法的思想方法能把抽象的问题直观化，复杂问题简单化，是经常见到的研究问题的一种思想方法，也是高考着重考查的一种思想方法。教材中一些核心概念都与之有关。

三、三种模型在复习课中解决几个教材难点的应用实例

1.概念模型在遗传实验设计题中的应用

遗传设计题在近几年国卷中考察较多，难度较大，要求学生在理解题目情景基础上，根据现有材料，依托经典实验思维，设计实验。传统教学主要通过类型题专题课，罗列经典题目，主要从“刷题”训练的角度完成该专题复习工作，而这种方法在非重点中学往往复习效果一般，学生到了考试可能还是留空该道题。笔者尝试以2017年青岛二模遗传设计题目为例，从模型构建的角度出发，围绕遗传学的相关概念，引导学生构建遗传图解概念图，形成一定解题步骤思路。

本题已经说明被毛为显性，学生根据题意从F1能够得到“该性状与性别相关”的信息，根据教材经典案例能够得出假说1“伴性”的结论。学生接着根据假说2提供的信息，得到出题者给了“Aa在雌性中为被毛，在雄性中为无毛”的结论。

学生根据两种假设，分别完善相关假设下有毛、无毛所对应基因型。从假设出发，学生比较两个假设下基因型差异，分析两个假设主要分歧在哪种个体。学生很容易得出分歧主要在于雄性无毛，这种个体即为待测基因型。那么，实验思路主要是用雄性无毛个体进行测交，从后代推测结论。学生写出思路后，要求他们分别在自己小组选择的假设下写出相关遗传图解。这便将学生的思路继续整合出一个可视的直观的概念模型，学生整理出来后自然得出相应假设下的结论。最后两种假设的学生合并，根据这种题目“假如后代……则说明假设1（或2）成立”的模式，完善题目整个实验设计。

笔者通过对青岛二模这道遗传题的模型设计应用，给予学生一个模式化的解题思路，后续通过练习加强巩固几次后，从后面模拟考试中可以看到学生在这种题目上有明显进步，在其他变形题上也敢挑战自我，自行探究解题模式，这点是超出预想的。

2.物理模型在基因表达载体构建相关题目的应用

基因表达载体构建这一部分内容，涉及到限制酶和DNA连接酶的选择、目的基因与载体的连接，学生就会产生困惑。这主要是因为基因水平是微观的研究，学生在生活中对其体验不深。物理模型可以很好解决这一问题。物理模型是一种直观的模型构建方式，模型本身的优势之一就是让学生将感性认识上升为理性认识。

以2012年江苏二模（图4）为例，在这道题目的教学中，笔者提供这道题的自制模型（图5）给学生，让学来选择相关限制酶切割目的基因和质粒，分组探究选择不同的限制酶产生的问题。提出选择限制酶的原则与注意生剪出事项：保护目的基因、至少保留一个标记基因、目的基因与载体都有其切割位点等。

对于第二个空，笔者让学生都选择BamHI作为限制酶切割，接着用透明胶布代表DNA连接酶，进行基因表达载体构建。每个小组展示自己的成果，提出有的小组已经出现题目表述的问题——“部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达”，学生对此表示好奇，并相互比较小组的重组质粒，发现问题：部分目的基因D与质粒反向连接。通过这种直观的物理模型，学生对于题目考察的題眼“用同种限制酶处理”所对应的经典考点印象深刻，并有一个非常直观、理性的认识，这就是模型教学本身追求的效果。

3.数学模型在光合作用于相关题目的应用

教材中提到数学模型指的是用来描述系统或它的性质和本质的一系列数学形式4。数学模型把研究问题用数学的符号语言表述为数学问题，并通过模型进行一定的逻辑推理、求解和运算，获得客观事实的本质，以达到研究目的。

影响光合作用因素这部分，通过曲线、表格等模式考察比较多。笔者以2015年四川理综光合作用这道题（图6）为例，让学生体会数学模型的变式也是从经典模型延伸出来的。

这道题以表格形式出题，题目关键信息是不同植物的光补偿点和光饱和点。第1小题只考查苦储这一植物，“光强小于1255μmol·m-2·s-1”提示考查小于光饱和点的影响因素。笔者引导学生回忆经典数学模型（图7），实现由表格到文字到曲线的转化。第2小题关键词是“马尾松”“大于140μmol·m-2·s-1”，提示考查大于光补偿点时光合作用和呼吸作用强度的比较。学生由图7曲线图获得大于光补偿点则光合作用强度大于呼吸作用强度。由表格信息提取出关键文字信息后，笔者要求学生回忆线粒体和叶绿体相互关系模式图，并让学生代表画出氧气进出箭头（图8）。

数学模型中的表格是学生比较怕的考察形式，它往往不够直观，通过构建曲线模型，可以更直观地提取考点，数学模型的构建和转换应用恰当，学生如能举一反三，对于他们整个知识网络的有效构建有很大益处。

核心素养培养的提出要求学科教育必须重视学生知识、能力与情感态度价值观的发展，模型方法作为一种科学研究手段，其应用本身要求学生能够抓住课本原型的本质特征，将微观的知识形象化、具体化，将复杂的知识简单化。高三复习课所承载的知识非常多，学生如果能明确模型建立的目的，有效应用模型，既能很好理解课本基础知识概念原理，也能锻炼分析问题解决问题能力。

参考文献：

[1]崔敏霞.在生物课堂中培养学生建模的能力[J].中学生物学，2010（10）：21-25.

[2]赵海芳.核心素养下模型构建在高中教学中的尝试应用——以减数分裂和有丝分裂的模块复习为例[J].中学教学参考，2017（9）：90-91.

[3]邢红军.论科学教育中的模型方法教育[J].教育研究，1997（7）：53-54.

[4]人民教育出版社课程教材研究所，生物课程教材研究开发中心.生物3必修稳态与环境[M].北京：人民教育出版社，2007，65.