運(yùn)用模型建構(gòu)方法 提高生物課堂教學(xué)有效性

福建省建甌第三中學(xué) 張興旺

模型建構(gòu)是一種重要的科學(xué)方法，也是新課標(biāo)中應(yīng)該高度重視的一項(xiàng)有利的教學(xué)資源力?！睹绹鴩铱茖W(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中也要求學(xué)生“運(yùn)用邏輯和證據(jù)來構(gòu)造和修改科學(xué)解釋和科學(xué)模型”，將其作為進(jìn)行科學(xué)探究所需要的基本能力。新人教版高中生物教材選擇的內(nèi)容充分體現(xiàn)了這種要求，其中含有豐富的模型建構(gòu)的素材。用好這些素材，充分發(fā)揮模型的作用，可以充分挖掘?qū)W生的潛能，有效提高教學(xué)質(zhì)量。

一、解讀模型和模型建構(gòu)的價(jià)值

“模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象所做的一種簡化的描述，這種描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具體的實(shí)物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達(dá)”。模型分三類：物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型。物理模型如真核生物的三維結(jié)構(gòu)模型、細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型；概念模型如血糖平衡調(diào)節(jié)的模型、達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說的解釋模型等；數(shù)學(xué)模型如“J”型種群增長的數(shù)學(xué)模型Nt=N0λt 、有絲分裂中DNA含量變化曲線等。高中生物學(xué)中的模型建構(gòu)活動(dòng)與科學(xué)研究中的建立模型不完全等同，它是為學(xué)生更好地掌握具體生物學(xué)內(nèi)容而服務(wù)的。讓學(xué)生通過嘗試建立模型，掌握或鞏固有關(guān)生物學(xué)概念，體驗(yàn)建立模型過程中的思維過程，并領(lǐng)悟模型方法是高中生物學(xué)中的模型建構(gòu)活動(dòng)的主要價(jià)值。

二、模型建構(gòu)在教學(xué)中的應(yīng)用

（一）建構(gòu)物理模型，使知識(shí)形象化、直觀化

物理模型是指以實(shí)物或圖畫形式直觀地表達(dá)認(rèn)識(shí)對(duì)象特征的模型。其最顯著的特點(diǎn)是形象直觀。建構(gòu)物理模型可以使研究對(duì)象形象化，直觀化，使相關(guān)知識(shí)便于理解。

（二）建構(gòu)概念模型，梳理知識(shí)間內(nèi)在關(guān)系

概念模型是指以文字表述來抽象概括出事物本質(zhì)特征的模型。如光合作用模型、細(xì)胞呼吸模型等。建構(gòu)概念模型可以使學(xué)生深入理解基礎(chǔ)知識(shí)，辨析知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系與區(qū)別，使知識(shí)結(jié)構(gòu)化，同時(shí)有利于培養(yǎng)學(xué)生的歸納、概括和語言表述能力。

1.在減數(shù)分裂教學(xué)導(dǎo)言中的應(yīng)用

展示生殖與發(fā)育概念圖，請(qǐng)同學(xué)們以人為例討論：如果整個(gè)過程只有有絲分裂，會(huì)是什么結(jié)果。經(jīng)過分析，同學(xué)們得出，如果只有有絲分裂，那么每繁殖一代，染色體的數(shù)目就會(huì)增加一倍。此時(shí)引出生殖細(xì)胞的形成是通過減數(shù)分裂的方式實(shí)現(xiàn)的。

2.在同源染色體概念理解中的應(yīng)用

以人為例，提出疑問：人的精子與卵細(xì)胞中含有的23條染色體能否稱作11對(duì)半？通過分析，指出這23條染色體形態(tài)大小都不相同，不能成對(duì)，編為1～23號(hào)。當(dāng)精子與卵細(xì)胞結(jié)合后，受精卵中就有了23對(duì)染色體，這23對(duì)染色體每對(duì)都是一條來自父方，一條來自母方，如父方給一個(gè)1號(hào)染色體，母方給一個(gè)1號(hào)染色體，正好湊成一對(duì)，依次類推，受精卵中共有23對(duì)這樣的染色體，一條來自父方，一條來自母方，形態(tài)大小相同，這樣的染色體稱為同源染色體。結(jié)合圖解分析有絲分裂的意義是分裂前后染色體保持恒定，于是受精卵經(jīng)有絲分裂形成的體細(xì)胞、精原細(xì)胞和卵原細(xì)胞中理論都含有同樣的23對(duì)同源染色體。提出疑問：精子和卵細(xì)胞中還有同源染色體嗎？再結(jié)合本節(jié)中的問題探討推導(dǎo)出，減數(shù)分裂過程中重要變化：一定發(fā)生了同源染色體的分離。

3.在減數(shù)分裂與受精作用意義理解中的應(yīng)用

通過分析圖解學(xué)生很容易理解減數(shù)分裂與受精作用在維持生物前后代染色體數(shù)目恒定中的重要意義。

（三）建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，揭示問題本質(zhì)

數(shù)學(xué)模型是指用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。如有絲分裂過程中DNA含量變化曲線、酶的活性隨pH變化而變化的曲線等。數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的一般步驟為：觀察研究對(duì)象，提出問題→提出合理的假設(shè)→根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)→通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)或觀察等對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正。

模型的建立過程就是一個(gè)科學(xué)探究的過程。在模型建構(gòu)過程中使學(xué)生能從現(xiàn)象中揭示出本質(zhì)和規(guī)律?？梢耘囵B(yǎng)學(xué)生的分析、推理與綜合的能力，便于學(xué)生迅速地理解新知識(shí)，從而提高了課堂教學(xué)有效性。

三、生物模型建構(gòu)教學(xué)反思

（一）防止將模型與原型等同

模型是原型的一種抽象，是在一定條件和范圍內(nèi)建立的，并不是原型本身。隨著對(duì)原型認(rèn)識(shí)的不斷深入，模型需要不斷的“建構(gòu)—解構(gòu)—再構(gòu)”。正如同生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型，它也是科學(xué)家在不斷地建構(gòu)、解構(gòu)、修正的基礎(chǔ)上提出的。

（二）注意在教學(xué)中教給模型方法

要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)模型是如何逐步建立的，怎樣檢驗(yàn)和完善。防止只粗略地介紹模型的知識(shí)而忽視模型構(gòu)建方法。

（三）生物新人教版教科書為模型構(gòu)建提供了豐富的素材

生物教材中有許多典型的建模案例，如生長素的發(fā)現(xiàn)、生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型、血糖平衡調(diào)節(jié)的模型等，為培養(yǎng)學(xué)生的模型思維，提高建模能力提供了豐富的素材。因此，我們要充分挖掘這些范例，培養(yǎng)學(xué)生掌握和運(yùn)用模型方法解決問題的能力。

總之，無論在科學(xué)研究還是在學(xué)習(xí)科學(xué)的過程中，模型和模型方法都起著十分重要的作用。在生物課堂中教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生順著科學(xué)的思路和方法去感知、去思索，從中領(lǐng)悟和形成運(yùn)用模型建構(gòu)方法解決問題的能力，在不知不覺中領(lǐng)略科學(xué)知識(shí)的真諦。