浅析模型构建在高中生物教学中的策略研究

孙静艳

摘  要：我国课程标准将模型方法规定为高中生必须掌握的科学方法之一，本文就如何优选模型方法、倡导合作学习解决实际问题等方面阐述了生物建模策略在教学中的应用和思考，主要侧重于生物课堂中的教的策略研究。

关键词：生物学教学;模型建构;策略研究

一、模型的概念及分类

所谓模型，简单来讲就是将复杂的事情抽象化，抽象的理论具体化的一种描述。模型就是对客观事物的一种表示和体现，它既反映客观现实又高于实际。通过模型便于研究客观现实，有助于进一步解决实际问题。模型分类有：物理模型、概念模型、数学模型。（一）数学模型  所谓数学模型就是指运用数学语言和数学逻辑方法来构建的模型，是用来揭示问题的本质特征的一种模型。在中学生物教学中，教师可以用图表、公式等形式将所要传授的知识点具体形象地表示出来，让学生能够更准确地掌握相关知识点。比如，在高中人教版“种群数量的变化”这一章节中，教师通过引导学生构建 N= 2 的数学模型得出“J”型曲线，并且依据客观事实对模型进行修改，最终得出适应客观规律的“S”型曲线。数学模型的构建不仅有利于加深学生对数学知识点的理解，而且有利于锻炼学生构建数学模型的能力。（二） 物理模型  物理模型指的是用实物或者图画对知识点进行表达，使认识对象形象化、直观化的一种模型。中学生物教学中，一般是通过构建实物物理模型把相应知识直观地表达出来，将抽象的生物知识转化为具体的实物，便于学生理解。比如，对细胞膜的特性进行分析时，教师可以引导学生从细胞膜的组成结构入手，引导学生构建细胞膜的物理模型，并通过模型对细胞膜的性质进行探讨。这样的教学方法在增强学生动手能力的同时，也使学生得以在分析问题的过程中对所学知识进行运用。（三） 概念模型  概念模型指的是以文字表达来抽象概括出认识对象的本质特征，是梳理知识内在联系的一种模型。概念模型是中学教学中常用的一种模型。对于一些混乱、零散的知识点，教师一般会厘清其中的逻辑关系，将其整理成适当的语言进行表述，学生可以根据概念模型对知识进行归类、分析，从而对知识有一个准确的判定。

二、模型构建的生物教学策略

1.利用模型构建将抽象的概念具体化

在现有的江苏高考的模式下，高中生在学习生物的过程中留给生物的学习时间大幅度缩小，教师在生物课堂上更注重高效到位，因此，想方设法解决核心概念的教学，用恰当的教学方法解决教学难点和教学重点变的很迫切。生物学的一部分概念都是比较抽象，教师需利用模型构建将抽象的概念简化和具体化，讲究模型构建从单一走向多元，从静态走向动态，从模糊走向精准。例如，必修一分子与细胞第5章第1节《降低化学反应活化能的酶》这一节内容的难点酶的作用机理，可以利用坐标曲线模型将酶的作用机理表示如下图

利用坐标曲线分析，反应物在不同的条件下的反应过程可知，酶作为催化剂的作用原理就是降低了活化能。通过构建数学模型，将抽象的降低活化能概念直观的用曲线的高低表达，帮助学生高效快速理解生物核心概念起到重要作用。

2.利用模型构建将零碎的知识系统化

生物学教学中的一个特点就是知识点的分散，利用模型构建将零散知识点整合起来，不但可以在教的层面帮助老师提高课堂效率，在学的方面可以更好的有助于学生掌握知识框架，突破记忆难点。比如细胞这部分内容的知识，我们可以构建概念模型，如图所示：

该模型将细胞的种类，结构等相关的内容整合在一起，利用概念圖的形式构建模型，学生将以前零碎的知识和模糊的知识都整合在一起，形成了一个完整的知识框架，提高学习效率，优化学习方法。

3.利用模型构建提高实验的可操作性

高中生物的学习离不开大量实验的学习，而在教材中的一部分实验根据实际操作存在困难的情况下，我们利用模型构建可以提高实验的可操作性。如在必修三第4章第1节调查种群密度的实验中，有一个方法是标志重捕法，我们通过模型构建设计实验材料，用普通黄豆代表某个种群，用少量同等大小的绿豆代表标记的个体，根据公式M：N=m：n，可得N=n/m*M，利用这个模拟实验可得N得数据，并根据实验的偶然性可以重复多次实验。这个很好的解决了该实验的可操作性。通过建模使学生在自身经历实验的过程逐步构建自己的生物学科知识体系和理解科学探究的方法，从而发展其实验设计能力、实验创新能力和实验动手操作能力。

4.利用模型构建体现学生的主体地位

模型的建构是学生进行动手实践、自主探索、合作交流学习的有效方式。学生在建构过程中学习如何与同伴一起处理信息，分享资源，承担责任。在建模过程中，允许学生个体独立的思维开辟出模型的多样性，团体严谨的讨论挖掘出模型的科学性。学生学会从不同的角度思考问题，对已有成果进行反思。在团体合作中全力参与、相互启发、共同进步。生物教材中学生主动参与的模型构建有：（1）制作真核细胞三维结构模型、（2）性状分离比的模拟实验、（3）种群的年龄组成的数学模型构建、（4）用集合模型对高中必修课本的概念进行梳理等。高中生物知识具有复杂性和系统性，学生在理解一些微观、宏观、抽象的定义时不知从何下手，而同构模型构建很好的解决了这个问题，将难消化的东西具体化，一目了然。

5.利用模型构建有效培养学生的思维能力

从原型到模型，培养学生的抽象思维能力;从已建模型到新建模型，培养学生迁移思维能力;通过模型分析，培养学生概括思维能力。如利用直观的图形表示可以帮助学生掌握细胞分裂的过程，培养学生的思维能力。利用坐标曲线分析染色体上的DNA数量和一条染色体上的DNA数量来培养学生在学习过程中的迁移能力和概括能力。教学活动依托模型方法，既侧重于教学目标在思维过程的体现，发展学生的思维分析、科学表述和实践操作等能力，又在糅合知识点的建构过程中让学生感知了生命观念在生物学中的体现。

三、模型构建注意的几个问题

生物学教学是个任重而道远的事情，在进行模型构建的过程中应注意以下几个问题：1.转变教学观念，将课程理论落实到教学活动中;教师将模型构建的方式引入教学，将具体的知识内容构建成概念、数学或者物理模型，学生就可以直观地认识知识点以及知识之间的关联。为了保障模型构建的应用效果，教师也可以引入基于核心素养的教学理念，以核心素养教育为出发点，引导学生进行模型构建。2.充分挖掘模型资源，寻找方法途径;模型的类型不是单一的，可以是多元化的，只要是适合自己学科特点的，生物课堂需要的资源，都可以开发和利用资源。3.因材施教，不同学生采取不同的方法：（1）不同层次的学生构建不同层次的模型，（2）新授课和复习课不同模型;4.遵循简明性和科学性原则。

综上所述，建模教学策略并不是一个新颖的策略，但是却有着旺盛的生命力和兼容性，可以与时俱进的扎根在生物课堂，为课堂教学这块“自留地”开辟了多样而有效的风景。

参考文献：

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

[4] 谭永平. 高中生物学新课程中的模型、模型方法及模型建构[J]生物学教学，2009（1）

[5]肖安庆 李通风. 浅谈高中生物建模的教学价值和培养策略[J] 中学生物学 ，2011（7）.

（作者单位：江苏省怀仁中学，江苏   无锡   214000）